FR2864213A1 - Procede et installation de production sous forme gazeuse et sous haute pression d'au moins un fluide choisi parmi l'oxygene, l'argon et l'azote par distillation cryogenique de l'air - Google Patents

Procede et installation de production sous forme gazeuse et sous haute pression d'au moins un fluide choisi parmi l'oxygene, l'argon et l'azote par distillation cryogenique de l'air Download PDF

Info

Publication number
FR2864213A1
FR2864213A1 FR0351085A FR0351085A FR2864213A1 FR 2864213 A1 FR2864213 A1 FR 2864213A1 FR 0351085 A FR0351085 A FR 0351085A FR 0351085 A FR0351085 A FR 0351085A FR 2864213 A1 FR2864213 A1 FR 2864213A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
air
turbine
column
heat exchange
nitrogen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
FR0351085A
Other languages
English (en)
Inventor
Frederic Judas
Bernard Saulnier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Liquide SA, LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical Air Liquide SA
Priority to FR0351085A priority Critical patent/FR2864213A1/fr
Publication of FR2864213A1 publication Critical patent/FR2864213A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04109—Arrangements of compressors and /or their drivers
    • F25J3/04115—Arrangements of compressors and /or their drivers characterised by the type of prime driver, e.g. hot gas expander
    • F25J3/04121—Steam turbine as the prime mechanical driver
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04012—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of warm gaseous streams; details of intake or interstage cooling
    • F25J3/04018—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of warm gaseous streams; details of intake or interstage cooling of main feed air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04048—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of cold gaseous streams, e.g. intermediate or oxygen enriched (waste) streams
    • F25J3/04054—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of cold gaseous streams, e.g. intermediate or oxygen enriched (waste) streams of air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04078—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression
    • F25J3/04084—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression of nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04078—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression
    • F25J3/0409—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression of oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04109—Arrangements of compressors and /or their drivers
    • F25J3/04115—Arrangements of compressors and /or their drivers characterised by the type of prime driver, e.g. hot gas expander
    • F25J3/04133—Electrical motor as the prime mechanical driver
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/0429—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of feed air, e.g. used as waste or product air or expanded into an auxiliary column
    • F25J3/04296—Claude expansion, i.e. expanded into the main or high pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/0429—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of feed air, e.g. used as waste or product air or expanded into an auxiliary column
    • F25J3/04303—Lachmann expansion, i.e. expanded into oxygen producing or low pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/04309—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of nitrogen
    • F25J3/04315—Lowest pressure or impure nitrogen, so-called waste nitrogen expansion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04375—Details relating to the work expansion, e.g. process parameter etc.
    • F25J3/04381—Details relating to the work expansion, e.g. process parameter etc. using work extraction by mechanical coupling of compression and expansion so-called companders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04406—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system
    • F25J3/04412—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system in a classical double column flowsheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of high pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/20—Processes or apparatus using separation by rectification in an elevated pressure multiple column system wherein the lowest pressure column is at a pressure well above the minimum pressure needed to overcome pressure drop to reject the products to atmosphere

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

Dans un procédé de production sous forme gazeuse et sous haute pression d'au moins un fluide choisi parmi l'oxygène, l'argon et l'azote, en fonctionnement stable, on comprime de l'air dans un compresseur, on épure l'air comprimé et on l'envoie dans une ligne d'échange thermique de l'installation où il se refroidit, on sépare l'air comprimé, épuré et refroidi dans un système de colonnes de l'installation comprenant au moins une colonne de distillation, on soutire un fluide à l'état liquide d'une colonne du système de colonnes, on amène ledit fluide à l'état liquide à la haute pression, on le vaporise par échange de chaleur avec de l'air et on réchauffe le liquide vaporisé sous cette haute pression dans la ligne d'échange thermique (4) de l'installation,:à une température intermédiaire différente d'au plus 30°C de la température de vaporisation dudit fluide, ou de sa température de pseudo-vaporisation si la haute pression est supercritique, on sort de la ligne d'échange thermique (4) au moins une partie de l'air en cours de refroidissement dans cette dernière ; on comprime l'air à la température intermédiaire dans une soufflante froide (7) ;on réintroduit l'air comprimé dans la ligne d'échange thermique ; on envoie de l'air comprimé dans la soufflante froide à une colonne du système de colonnes et un débit gazeux est détendu dans une turbine (8) et on récupère de l'énergie de l'arbre de la turbine sur une génératrice électrique (G), la soufflante froide est entraînée par un moteur électrique (M) et au moins une partie de l'électricité consommée par le moteur électrique provient de la génératrice électrique.

Description

La présente invention est relative à un procédé de production sous forme
gazeuse et sous haute pression d'au moins un fluide choisi parmi l'oxygène, l'argon et l'azote, dans lequel on distille de l'air, on amène ledit fluide à l'état liquide à la haute pression, et on le vaporise et on le réchauffe
sous cette haute pression dans la ligne d'échange thermique de l'installation.
Dans le présent mémoire, on entend par haute pression une pression supérieure à environ 15 bars pour l'oxygène et à environ 30 bars pour l'azote, et par soufflante un compresseur ayant un taux de compression inférieur à 2. De plus, les pressions dont il est question sont des pressions lo absolues.
Dans le cas où l'on produirait de l'oxygène, ces procédés, dits à pompe , présentent l'avantage de supprimer le compresseur d'oxygène, qui est une machine coûteuse, posant de sérieux problèmes de fiabilité et dont le rendement est généralement médiocre.
FR-A-2688052 décrit un procédé dans lequel: - à une température intermédiaire voisine de la température de vaporisation dudit fluide, ou de sa température de pseudo-vaporisation si la haute pression est supercritique, on sort de la ligne d'échange thermique de l'air en cours de refroidissement dans cette dernière; - on comprime cet air dans un surpresseur, couplé à un frein d'huile qui évacue les calories, permettant ainsi de boucler le bilan frigorifique de l'appareil de séparation d'air; - on le réintroduit dans la ligne d'échange thermique et on effectue au moins une détente d'air dans une turbine.
La construction du frein d'huile n'est pas possible pour des puissances trop importantes, ce qui limite l'application de l'invention de FR-A2688052 pour les grands appareils de séparation d'air.
Il est un but de l'invention de permettre l'usage d'un surpresseur froid pour les grands appareils de séparation d'air.
Selon un objet de l'invention, il est prévu un procédé de production sous forme gazeuse et sous haute pression d'au moins un fluide choisi parmi l'oxygène, l'argon et l'azote, dans lequel, en fonctionnement stable, on comprime de l'air dans un compresseur, on épure l'air comprimé et on l'envoie dans une ligne d'échange thermique de l'installation où il se refroidit, on sépare l'air comprimé, épuré et refroidi dans un système de colonnes de l'installation comprenant au moins une colonne de distillation, on soutire un fluide à l'état s liquide d'une colonne du système de colonnes, on amène ledit fluide à l'état liquide à la haute pression, on le vaporise par échange de chaleur avec de l'air et on réchauffe le liquide vaporisé sous cette haute pression dans la ligne d'échange thermique de l'installation: - à une température intermédiaire différente d'au plus 30 C de la io température de vaporisation dudit fluide, ou de sa température de pseudovaporisation si la haute pression est supercritique, on sort de la ligne d'échange thermique au moins une partie de l'air en cours de refroidissement dans cette dernière; - on comprime l'air à la température intermédiaire dans une soufflante 15 froide; - on réintroduit l'air comprimé dans la ligne d'échange thermique; - on envoie de l'air comprimé dans la soufflante froide à une colonne du système de colonnes; - un débit gazeux est détendu dans une turbine; caractérisé en ce que l'on récupère de l'énergie de l'arbre de la turbine sur une génératrice électrique, la soufflante froide est entraînée par un moteur électrique et au moins une partie de l'électricité consommée par le moteur électrique provient de la génératrice électrique.
Selon d'autres aspects facultatifs: - la colonne basse pression fonctionne à une pression d'au moins 2 bar abs. ; un débit gazeux enrichi en azote provenant de la colonne basse pression est détendu dans une turbine; - le débit gazeux est un débit d'air destiné à une colonne du système 30 de colonnes; - le débit gazeux rentre dans la turbine à une température inférieure à - 170 C; - à une température intermédiaire différente d'au plus 20 C, de préférence d'au plus 10 C, de la température de vaporisation dudit fluide ou de sa température de pseudo-vaporisation si la haute pression est supercritique, on sort de la ligne d'échange thermique au moins une partie de l'air en cours de refroidissement dans cette dernière.
Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu une installation de production sous forme gazeuse et sous haute pression d'au moins un fluide choisi parmi l'oxygène, l'argon et l'azote, du type comprenant un appareil de distillation d'air et une ligne d'échange thermique mettant en relation d'échange io thermique l'air entrant et des fluides soutirés de la double colonne, dont ledit fluide sous forme liquide soutiré de l'appareil de distillation et comprimé par une pompe, une soufflante froide, des moyens pour alimenter cette soufflante froide avec de l'air en cours de refroidissement prélevé à un niveau de température intermédiaire dans la ligne d'échange thermique, des moyens pour réintroduire l'air comprimé dans des passages de la ligne d'échange thermique et une turbine et caractérisée en ce que le turbine est couplée à une génératrice électrique, la soufflante froide est couplée à un moteur électrique et il y des moyens pour envoyer de l'électricité de la génératrice électrique au moteur électrique.
Selon d'autres aspects facultatifs: - la turbine a une entrée reliée à la colonne moyenne ou basse pression; la turbine est en amont de la ligne d'échange thermique; - la sortie de la turbine est reliée à une colonne du système de 25 colonnes.
Le mot oxygène couvre les fluides contenant au moins 60 % mol. d'oxygène, de préférence au moins 80 % mol. d'oxygène, le mot argon couvre les fluides contenant au moins 90 % mol. d'argon, de préférence au moins 95 % mol. d'argon, et le mot azote couvre les fluides contenant au moins 80 % mol. d'azote, de préférence au moins 90 % mol. d'azote.
Des exemples de mise en oeuvre de l'invention vont maintenant être décrits en regard du dessin annexé, sur lequel la Figure 1 représente schématiquement une installation de production d'oxygène gazeux sous pression conforme à l'invention.
L'installation représentée à la Figure 1 est destinée à produire de l'oxygène gazeux sous une pression élevée, par exemple de l'ordre de 40 bars.
Elle comprend essentiellement une double colonne de distillation 1 constituée d'une colonne moyenne pression 2, fonctionnant sous environ 9 bars, surmontée d'une colonne basse pression 3, fonctionnant sous une pression légèrement supérieure à 3 bars, une ligne d'échange thermique 4, deux sous-refroidisseurs 5A et 5B, une pompe à oxygène liquide 6, une soufflante froide 7 io et une turbine 8.
On reconnaît sur le dessin les conduites classiques de la double colonne, à savoir: une conduite 11 de remontée en un point intermédiaire de la colonne 3, après sous-refroidissement en 5A et détente à la basse pression dans une vanne de détente 12, du liquide riche (air enrichi en oxygène) recueilli en cuve de la colonne 2; une conduite 13 de remontée en tête de la colonne 3, après sous-refroidissement en 5B et détente à la basse pression dans une vanne de détente 14, de liquide pauvre (azote à peu près pur) soutiré en tête de la colonne 2; et une conduite 15 de production d'azote impur, constituant le gaz résiduaire de l'installation, cette conduite traversant le sous-refroidisseur 5B. L'azote sous refroidi est détendu dans une turbine froide 8 et est de nouveau sous-refroidi dans le sous refroidisseur 5A puis est envoyé à des passages 16 de réchauffement d'azote de la ligne d'échange 4. L'azote impur ainsi réchauffé jusqu'à la température ambiante est évacué de l'installation via une conduite 17.
La pompe 6 aspire l'oxygène liquide sous environ 3 bars en cuve de la colonne 3, le porte à la pression de production désirée et l'introduit dans des passages 18 de vaporisation-réchauffement d'oxygène de la ligne d'échange.
L'air à distiller est comprimé dans un compresseur 100 entraîné par une turbine à vapeur V et est refroidi et épuré.
L'air à distiller arrive sous la moyenne pression, soit substantiellement 9 bars, via une conduite 19 et pénètre dans des passages 20 de refroidissement d'air de la ligne d'échange.
En fonctionnement stable, à une température intermédiaire Ti, inférieure à la température ambiante et légèrement supérieure à la température TV de vaporisation de l'oxygène (ou de pseudo-vaporisation si la pression de production de l'oxygène est super-critique), une partie de cet air est sortie de la ligne d'échange via une conduite 21 et amenée à l'aspiration de la soufflante froide 7. Celle-ci porte cet air à 23 bars et, via une conduite 22, l'air ainsi surpressé est renvoyé dans la ligne d'échange ou en amont de la ligne d'échange, à une température T2 supérieure à Ti, et poursuit son refroidissement dans des passages d'air surpressé 23 de cette dernière étant io introduit de nouveau au bout chaud.
L'air véhiculé par la conduite 20 et non dévié par la conduite 21 poursuit son refroidissement jusqu'au bout froid de la ligne d'échange sous forme gazeuse. Il est ensuite envoyé à la cuve de la colonne moyenne pression 2. De même, l'air véhiculé par la conduite 23 est refroidi jusqu'au bout froid de la ligne d'échange et liquéfié, puis détendu à la moyenne pression dans une vanne de détente 28 et envoyé quelques plateaux au-dessus de la cuve de la colonne 2.
La soufflante 7 qui assure cette compression est entraînée par un moteur électrique M. L'électricité requise par le moteur M est fournie par une génératrice électrique G couplée à la turbine 8, ou, en variante, à une turbine d'air ou d'azote à la moyenne pression.
La pompe 6 pourrait bien entendu être une pompe d'azote liquide moyenne pression amenant cet azote à une pression intermédiaire suffisamment basse pour permettre sa vaporisation par condensation d'air à la plus haute pression du procédé,.
De même, si tout l'oxygène à produire peut être vaporisé par condensation d'air, l'invention peut être utilisée pour produire de l'azote ou argon gazeux sous haute pression, par pompage d'azote ou argon liquide à cette pression, de manière analogue. Bien entendu, on peut aussi combiner des productions d'oxygène et d'azote sous haute pression, avec des débits adaptés aux possibilités de la ou des soufflantes froides.

Claims (8)

REVENDICATIONS
1. Procédé de production sous forme gazeuse et sous haute pression d'au moins un fluide choisi parmi l'oxygène, l'argon et l'azote, dans lequel, en fonctionnement stable, on comprime de l'air dans un compresseur, on épure l'air comprimé et on l'envoie dans une ligne d'échange thermique de l'installation où il se refroidit, on sépare l'air comprimé, épuré et refroidi dans un système de colonnes de l'installation comprenant au moins une colonne de distillation, on soutire un fluide à l'état liquide d'une io colonne du système de colonnes, on amène ledit fluide à l'état liquide à la haute pression, on le vaporise par échange de chaleur avec de l'air et on réchauffe le liquide vaporisé sous cette haute pression dans la ligne d'échange thermique (4) de l'installation: - à une température intermédiaire différente d'au plus 30 C de la température de vaporisation dudit fluide, ou de sa température de pseudo- vaporisation si la haute pression est supercritique, on sort de la ligne d'échange thermique (4) au moins une partie de l'air en cours de refroidissement dans cette dernière; on comprime l'air à la température intermédiaire dans une soufflante froide (7) ; - on réintroduit l'air comprimé dans la ligne d'échange thermique; on envoie de l'air comprimé dans la soufflante froide à une colonne du système de colonnes; un débit gazeux est détendu dans une turbine (8) ; caractérisé en ce l'on récupère de l'énergie de l'arbre de la turbine (8) sur une génératrice électrique (G), la soufflante froide est entraînée par un moteur électrique (M) et au moins une partie de l'électricité consommée par le moteur électrique provient de la génératrice électrique.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la colonne basse pression fonctionne à une pression d'au moins 2 bar abs., un débit gazeux enrichi en azote provenant de la colonne basse pression est détendu dans une turbine.
3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le débit gazeux est un débit d'air destiné à une colonne du système de colonnes.
4. Procédé suivant la revendication 1, 2 ou 3, dans lequel le débit gazeux rentre dans la turbine à une température inférieure à -170 C.
io
5. Installation de production sous forme gazeuse et sous haute pression d'au moins un fluide choisi parmi l'oxygène, l'argon et l'azote, du type comprenant un appareil de distillation d'air (1) et une ligne d'échange thermique (4) mettant en relation d'échange thermique l'air entrant et des fluides soutirés de la double colonne, dont ledit fluide sous forme liquide soutiré de l'appareil de distillation (1) et comprimé par une pompe (6), une soufflante froide (7), des moyens (22) pour alimenter cette soufflante froide avec de l'air en cours de refroidissement prélevé à un niveau de température intermédiaire dans la ligne d'échange thermique (4), des moyens (22) pour réintroduire l'air comprimé dans des passages (23) de la ligne d'échange thermique et une turbine (8) et caractérisée en ce que le turbine est couplée à une génératrice électrique (G), la soufflante froide est couplée à un moteur électrique (M) et il y des moyens pour envoyer de l'électricité de la génératrice électrique au moteur électrique.
6. Installation suivant la revendication 5, caractérisée en ce que la turbine a une entrée reliée à la colonne moyenne ou basse pression.
7. Installation suivant la revendication 6 dans laquelle la turbine est en amont de la ligne d'échange thermique.
8. Installation suivant la revendication 5 caractérisée en ce que la sortie de la turbine est reliée à une colonne du système de colonnes.
FR0351085A 2003-12-17 2003-12-17 Procede et installation de production sous forme gazeuse et sous haute pression d'au moins un fluide choisi parmi l'oxygene, l'argon et l'azote par distillation cryogenique de l'air Withdrawn FR2864213A1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0351085A FR2864213A1 (fr) 2003-12-17 2003-12-17 Procede et installation de production sous forme gazeuse et sous haute pression d'au moins un fluide choisi parmi l'oxygene, l'argon et l'azote par distillation cryogenique de l'air

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0351085A FR2864213A1 (fr) 2003-12-17 2003-12-17 Procede et installation de production sous forme gazeuse et sous haute pression d'au moins un fluide choisi parmi l'oxygene, l'argon et l'azote par distillation cryogenique de l'air

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR2864213A1 true FR2864213A1 (fr) 2005-06-24

Family

ID=34630566

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR0351085A Withdrawn FR2864213A1 (fr) 2003-12-17 2003-12-17 Procede et installation de production sous forme gazeuse et sous haute pression d'au moins un fluide choisi parmi l'oxygene, l'argon et l'azote par distillation cryogenique de l'air

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR2864213A1 (fr)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2985305A1 (fr) * 2012-01-03 2013-07-05 Air Liquide Procede et appareil de production de gaz de l'air sous pression utilisant un surpresseur cryogenique
EP2662654A1 (fr) * 2012-05-07 2013-11-13 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Processus et appareil pour la séparation de lýair par distillation cryogénique
EP3059536A1 (fr) * 2015-02-19 2016-08-24 Linde Aktiengesellschaft Procédé et dispositif destinés à la production d'un produit d'azote pressurisé

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4072023A (en) * 1975-10-03 1978-02-07 Linde Aktiengesellschaft Air-rectification process and apparatus
FR2686405A1 (fr) * 1992-01-20 1993-07-23 Air Liquide Procede et application de separation d'air, et application d'une telle installation.
EP0644388A1 (fr) * 1993-08-23 1995-03-22 The Boc Group, Inc. Séparation cryogénique d'air
EP0932003A2 (fr) * 1998-01-22 1999-07-28 Air Products And Chemicals, Inc. Procédé de séparation d'air sous pression élevée en utilisant la détente d'un gaz perdu pour la compression d'un courant d'alimentation
EP0932000A2 (fr) * 1998-01-22 1999-07-28 Air Products And Chemicals, Inc. Procédé pour la production d'oxygène

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4072023A (en) * 1975-10-03 1978-02-07 Linde Aktiengesellschaft Air-rectification process and apparatus
FR2686405A1 (fr) * 1992-01-20 1993-07-23 Air Liquide Procede et application de separation d'air, et application d'une telle installation.
EP0644388A1 (fr) * 1993-08-23 1995-03-22 The Boc Group, Inc. Séparation cryogénique d'air
EP0932003A2 (fr) * 1998-01-22 1999-07-28 Air Products And Chemicals, Inc. Procédé de séparation d'air sous pression élevée en utilisant la détente d'un gaz perdu pour la compression d'un courant d'alimentation
EP0932000A2 (fr) * 1998-01-22 1999-07-28 Air Products And Chemicals, Inc. Procédé pour la production d'oxygène

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2985305A1 (fr) * 2012-01-03 2013-07-05 Air Liquide Procede et appareil de production de gaz de l'air sous pression utilisant un surpresseur cryogenique
EP2662654A1 (fr) * 2012-05-07 2013-11-13 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Processus et appareil pour la séparation de lýair par distillation cryogénique
EP3059536A1 (fr) * 2015-02-19 2016-08-24 Linde Aktiengesellschaft Procédé et dispositif destinés à la production d'un produit d'azote pressurisé
WO2016131545A1 (fr) * 2015-02-19 2016-08-25 Linde Aktiengesellschaft Procédé et dispositif d'obtention d'un produit d'azote comprimé
CN108207113A (zh) * 2015-02-19 2018-06-26 林德股份公司 获得压缩氮产品的方法及设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4733124B2 (ja) 加圧気体生成物を生成するための低温空気分離方法
EP0689019B1 (fr) Procédé et installation de production d'oxygène gazeux sous pression
EP3631327B1 (fr) Procédé et appareil pour la séparation de l'air par distillation cryogénique
EP1447634A1 (fr) Procédé et installation de production sous forme gazeuse et sous haute pression d'au moins un fluide choisi parmi l'oxygène, l'argon et l'azote par distillation cryogénique de l'air
EP1014020B1 (fr) Procédé de séparation cryogénique des gaz de l'air
FR2744795A1 (fr) Procede et installation de production d'oxygene gazeux sous haute pression
EP1623172A1 (fr) Procede et installation de production de gaz de l`air sous pression par distillation cryogenique d`air
EP0618415B1 (fr) Procédé et installation de production d'oxygène gazeux et/ou d'azote gazeux sous pression par distillation d'air
FR2681415A1 (fr) Procede et installation de production d'oxygene gazeux sous haute pression par distillation d'air.
FR2700205A1 (fr) Procédé et installation de production d'au moins un produit gazeux sous pression et d'au moins un liquide par distillation d'air.
FR2723184A1 (fr) Procede et installation de production d'oxygene gazeux sous pression a debit variable
CA2771205A1 (fr) Procede et installation de production d'oxygene par distillation d'air
FR2688052A1 (fr) Procede et installation de production d'oxygene et/ou d'azote gazeux sous pression par distillation d'air.
CA2115399C (fr) Procede et installation de production d'oxygene sous pression
EP0641982B1 (fr) Procédé et installation de production d'au moins un gaz de l'air sous pression
EP0612967B1 (fr) Procédé de production d'oxygène et/ou d'azote sous pression
FR2864213A1 (fr) Procede et installation de production sous forme gazeuse et sous haute pression d'au moins un fluide choisi parmi l'oxygene, l'argon et l'azote par distillation cryogenique de l'air
WO2010109149A2 (fr) Appareil et procédé de séparation d'air par distillation cryogénique
EP1132700B1 (fr) Procédé et installation de séparation d'air par distillation cryogénique
FR2915271A1 (fr) Procede et appareil de separation des gaz de l'air par distillation cryogenique
FR2837564A1 (fr) Procede et installation de production d'oxygene et/ou d'azote sous pression et d'argon pur
EP1409937B1 (fr) Procede de production de vapeur d'eau et de distillation d'air
FR2761762A1 (fr) Procede et installation de separation d'air par distillation cryogenique
WO2005047790A2 (fr) Procede et installation d'enrichissement d'un flux gazeux en l'un de ses constituants
FR2861841A1 (fr) Procede et appareil de separation d'air par distillation cryogenique

Legal Events

Date Code Title Description
ST Notification of lapse

Effective date: 20060831