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Title:
METHOD AND DEVICE FOR SEPARATING AIR BY CRYOGENIC DISTILLATION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/082860
Kind Code:
A4
Abstract:
The invention relates to a method for separating air by cryogenic distillation in which air (1, 7) is compressed to a first pressure, purified, cooled in a heat exchanger (17) and sent for separation to a double column (31, 33), at least one portion (9) of the purified air exits at an intermediate level of the heat exchanger, is supercharged in at least one supercharger (13, 15), having a variable compression rate at an intermediate temperature of the heat exchanger, is sent back to the heat exchanger in order to cool down and is sent to the system of columns, and if the compression rate of the at least one supercharger is above a threshold, no flow of gaseous oxygen (55) is drawn from the system of columns and if the compression rate of the at least one supercharger is below the threshold, a flow of gaseous oxygen is drawn from the low-pressure column (33) and reheated in the heat exchanger.

Inventors:
DEMOLLIENS BERTRAND (FR)
Application Number:
PCT/FR2014/053187
Publication Date:
January 28, 2016
Filing Date:
December 05, 2014
Export Citation:
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Assignee:
AIR LIQUIDE (FR)
International Classes:
F25J3/04
Attorney, Agent or Firm:
MERCEY, Fiona (Département de la Propriété Intellectuelle7, Quai d'Orsay Paris Cedex 07, FR)
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Claims:
15

REVENDICATIONS MODIFIÉES

reçues par le Bureau international le 1 1 Décembre 2015 (1 1/12/2015).

1. Procédé de séparation d'air par distillation cryogénique dans lequel :

i) de l'air (1 ,7) est comprimé à une première pression, épuré, refroidi dans un échangeur de chaleur (17) et envoyé pour être séparé dans un système de colonnes (31,33) comprenant une première colonne (31) opérant à une première pression et une deuxième colonne (33) opérant à une deuxième pression, la deuxième pression étant inférieure à la première pression, les deux colonnes étant thermiquement reliées entre elles au moyen d'un vaporiseur-condenseur (35),

ii) au moins une partie (9) de l'air épuré sort à un niveau intermédiaire de l'échangeur de chaleur, est surpressée dans au moins un surpresseur (13,15), éventuellement dans deux surpresseurs en série, ayant un taux de compression variable à une température intermédiaire de l'échangeur de chaleur, est renvoyée à l'échangeur de chaleur pour se refroidir et est envoyée au système de colonnes

iii) un débit liquide riche en oxygène est soutiré du système de colonnes, pressurisé et vaporisé dans l'échangeur de chaleur pour former un produit gazeux (81) riche en oxygène et

a) si le taux de compression du surpresseur ou d'au moins un des surpresseurs ou des surpresseurs est au dessus d'un seuil, on ne soutire pas de débit d'oxygène gazeux (55) du système de colonnes et si le taux de compression du surpresseur ou d'au moins un des surpresseurs ou des surpresseurs est en dessous du seuil, un débit d'oxygène gazeux est soutiré de la cuve de la deuxième colonne et/ou du vaporiseur-condenseur et se réchauffe dans l'échangeur de chaleur ou

b) si le taux de compression du surpresseur ou d'au moins un des surpresseurs ou des surpresseurs est au dessus d'un seuil, on soutire un premier débit d'oxygène gazeux égal à au plus 2 % du produit gazeux (81) riche en oxygène de la cuve de la deuxième colonne et/ou du vaporiseur- condenseur et le premier débit se réchauffe dans l'échangeur de chaleur et si le taux de compression du surpresseur ou d'au moins un des surpresseurs ou des surpresseurs est en dessous du seuil, un débit d'oxygène gazeux supérieur au premier débit est soutiré de la cuve de la 16

deuxième colonne et/ou du vaporiseur-condenseur et se réchauffe dans l'échangeur de chaleur et dans lequel

c) seule une partie (9) de l'air épuré est surpressée dans le surpresseur ou les surpresseurs (13,15), une autre partie (11) de l'air est refroidie dans l'échangeur de chaleur (17) et détendue dans une turbine couplée au surpresseur ou dans des turbines (19,21) couplées aux surpresseurs et on détecte le taux de compression du surpresseur ou d'au moins un des surpresseurs (13,15) en mesurant le débit d'air détendu dans la turbine ou les turbines (19,21) et/ou

d) en mesurant la pression de l'air en amont et en aval du surpresseur ou d'au moins un des surpresseurs (13,15), on détecte le taux de compression de celui-ci ou de ceux-ci.

2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel si le taux de compression du surpresseur ou d'au moins un des surpresseurs ou des surpresseurs est au dessus d'un seuil, on ne produit pas de liquide comme produit final ou on produit une première quantité de liquide (45, 69) comme produit final et si le taux de compression du surpresseur ou d'au moins un des surpresseurs ou des surpresseurs est en dessous du seuil, on produit du liquide comme produit final ou on produit une quantité de liquide comme produit final supérieure à la première quantité.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel on soutire un débit enrichi en azote (43) du système de colonnes, on mélange le débit d'oxygène gazeux (55) avec le débit enrichi en azote pour former un débit mélangé (59) et on réchauffe le débit mélangé dans l'échangeur de chaleur (17).

4. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le débit d'oxygène gazeux (55) ou le débit mélangé (59) est envoyé à l'air. 5. Procédé selon la revendication 4 dans lequel le débit d'oxygène gazeux

(55), soutiré en cas de taux de compression du surpresseur trop bas, constitue au plus 10% du produit gazeux (81) riche en oxygène. 17

6. Appareil de séparation d'air par distillation cryogénique comprenant un échangeur de chaleur (17), un système de colonnes (31 ,33) comprenant une première colonne (31 ) opérant à une première pression et une deuxième colonne (33) opérant à une deuxième pression, la deuxième pression étant inférieure à la

S première pression, les deux colonnes étant thermiquement reliées entre elles au moyen d'un vaporiseur-condenseur (35), au moins un surpresseur (15) ayant un taux de compression variable, une conduite pour envoyer de l'air (27) comprimé à une première pression, épuré et refroidi de l'échangeur de chaleur au système de colonnes pour être séparé, des moyens pour sortir au moins une partie (9) de l'air0 épuré à un niveau intermédiaire de l'échangeur de chaleur et pour l'envoyer au surpresseur ou aux surpresseurs en série (13,15) à une température intermédiaire de l'échangeur de chaleur, des moyens pour renvoyer l'air surpressé dans le ou les surpresseur(s) à l'échangeur de chaleur pour se refroidir et être envoyée au système de colonnes, une conduite pour soutirer un débit liquide du système de colonnes,5 des moyens pour pressuriser le débit liquide, une conduite pour envoyer le débit liquide pressurisé se vaporiser dans l'échangeur de chaleur pour former un produit gazeux (81) enrichi en un composant de l'air et des moyens pour soutirer un débit d'oxygène gazeux du système de colonnes caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour détecter le taux de compression du surpresseur ou d'au moins un des surpresseurs et des moyens permettant de varier le débit d'oxygène gazeux (55) soutiré du système de colonnes en fonction du/des taux de compression du surpresseur ou d'au moins un des surpresseurs et en ce que les moyens pour soutirer le débit d'oxygène gazeux sont reliés à la cuve de la deuxième colonne (33) et/ou au vaporiseur-condenseur.

5

7. Appareil selon la revendication 6 comprenant des moyens pour envoyer seule une partie de l'air épuré pour être surpressée dans le surpresseur (15) ou les surpresseurs et des moyens pour envoyer une autre partie (11) de l'air se refroidir dans l'échangeur de chaleur et se détendre dans une turbine (19, 21) couplée au surpresseur ou dans les turbines couplées aux surpresseurs.

8. Appareil selon la revendication 7 comprenant deux turbines (19, 21) en parallèle et des moyens pour y envoyer l'autre partie de l'air. 18

9. Appareil selon la revendication 7 comprenant des moyens de détecter le taux de compression du surpresseur ou d'au moins un des surpresseurs en mesurant le débit d'air détendu (27) dans la turbine (19, 21 ) ou les turbines. lO.Appareil selon l'une des revendications 6 à 9 comprenant des moyens pour mesurer la pression de l'air en amont et en aval du surpresseur (15) ou des surpresseurs pour détecter le taux de compression de celui-ci ou ceux-ci.

11. Appareil selon l'une des revendications 6 à 10 comprenant des moyens (65) pour soutirer un liquide riche en oxygène du système de colonnes et des moyens pour l'envoyer se vaporiser dans l'échangeur de chaleur afin de produire un produit gazeux riche en oxygène.

12. Appareil selon l'une des revendications 6 à 11 ne comprenant pas de colonne de mélange.

13. Appareil selon l'une des revendications 6 à 11 comprenant deux surpresseurs (13,15) ayant un taux de compression variable et des moyens pour sortir au moins une partie (9) de l'air épuré à un niveau intermédiaire de l'échangeur de chaleur et pour l'envoyer aux surpresseurs en série (13,15) à une température intermédiaire de l'échangeur de chaleur.