Brevet FR2476816A1 — publié le 19810828

La présente invention concerne un procédé et une installa- tion de liquéfaction et séparation d'air et elle a trait plus particulièrement à un procédé et à une installation permettant d'épurer et de séparer de l'air liquéfié à une pression bien inférieure à celle qui est adoptée dans tous les procédés de liquéfaction et de séparation d'air à basse générale pression utilisés à l'heure actuelle Dans le domaine de la liquéfaction et de la séparation de l'air, des recherches ont été effectuées en vue d'économiser de l'énergie lors de l'épuration et de la séparation des pro- duits. Ainsi par exemple, on a amélioré les procédés en vue de réduire au minimum la quantité d'air résiduel en vue d'établir en toute sécurité le froid nécessaire pour la liqué- faction et la séparation de l'air, on a amélioré les tours de rectification en vue d'obtenir un meilleur rendement de production et de diminuer l'énergie nécessaire pour l'épura- tion et la séparation et on a également amélioré les rende- ments de fonctionnement des différentes machines et composants des séparateurs. Il en résulte que les installations de liquéfaction et de séparation d'air ont été soumises à des modifications importantes depuis le type initialo un sys- tème de pré-refroidissement d'air auxiliaire opérant à une pression d'environ 200 bars est incorporé à une installation fonctionnant avec une pression d'air de source d'environ 5 bars, jusqu'au type opérant avec une basse pression générale, o il n'est pas nécessaire de faire intervenir un système d'air auxiliaire, pour aboutir finalement au type à basse pression o on utilise un système d'air auxiliaire opérant à une pression d'environ 10 bars. On a représenté sur la figure 1, le modèle le plus récent d'une installation de liquéfaction et de séparation d'air du type à basse pression générale. L'air de sour'qe,/a été comprimé jusqu'à une pression d'environ 5 bars et qui a été refroidi appro- ximativement jusqu'à son point de liquéfaction, est canalisé par l'intermédiaire d'un conduit 1 vers une tour inférieure 3 (tour à haute pression) faisant partie d'une tour de rectification multiple 2. En se déplaçant vers le haut,dans la tour inférieure 3, l'air de source est soumis à un échange de substances avec l'azote liquéfié s'écoulant en provenance d'un évaporateur 4. Le liquide en circulation contient une forte teneur en azote épuré et il subit une augmentation de teneur en oxygène lors de son mouvement de montée et de descente dans la tour. Il en résulte que de l'air liquéfié contenant une forte teneur en oxygène à la base de la tour inférieure 3 est canalisé jusqu'à une tour supérieure 7 (tour à basse pression) par l'intermédiaire d'un passage 5 et d'une soupape de détente 6. L'azote ga- zeux qui se déplace vers le haut le long de la tour inférieu- re 3 échange de la chaleur avec l'oxygène liquéfié placé au fond de la tour supérieure 7, ce qui fait évaporer l'oxygè- ne liquide qui se condense par lui-même. L'azote liquéfié résultant parvient,sous la forme d'azote liquide en circula- tion,dans la tour inférieure 3, et une partie dudit azote est dirigée vers la tour supérieure 7 par l'intermédiaire d'un passage 8 et d'une soupape de détente 9. L'air de source introduit dans la tour supérieure 7 est alors séparé en azote et en oxygène par rectification, l'azote produit étant déchargé par le haut de la tour supérieure tandis que l'oxygène produit est déchargé par l'intermédiaire de son fond, à l'aide des passages respectifs 10 et 11. Sur la figure 1 on a désigneè 2 un conduit de vidange d'azote impur Le procédé de liquéfaction et de séparation d'air avec basse pression générale a été bien amélioré du fait de la prévision d'une tour de rectification multiple5très efficace dans la mesure o elle permet d'assurer presque complètement la rectification et la séparation de l'oxygène et de l'azote. En outre, on a cherché à réduire la consommation d'énergie en améliorant le processus de génération de froid au maximum grâce à l'utilisation d'une turbine de détente à réaction, etc. Une amélioration de l'économie d'énergie dans le domaine de l'épuration et de la séparation de l'air semble impossible, ou non réalisable en pratique, tant qu'une innovation importan- te n'aura pas été faite dans le domaine technique de la séparation. Du fait des besoins croissants en oxygène et des obliga- tions d'économiser les ressources disponibles en énergie, il -faut consommer aussi peu d'énergie que possible pour la séparation et l'épuration de l'air. Cependant, le procédé de liquéfaction et de séparation d'air à basse pression géné- rale qui est utilisé à l'heure actuelle permet évidemment d'obtenir un haut rendement avec la fiabilité maximale, mais on ne peut pas s'attendre à une diminution de la consom- mation en courant électrique ( qui est typiquement inférieure à 0,45 aO, 47 kWh/ Nm3 pour fabriquer de l'oxygène à haute pureté), quelle que soit la conception d'une installation de grande capacité. La diminution de la pression de l'air de source semble constituer un moyen efficace et pratique pour réduire la consommation d'énergie, en se basant sur le fait que, dans les réalisations connues, on a cherché à diminuer graduellement la pression d'un système auxiliaire. Puisqu ' une différence de pression entre la tour inférieure (c'est-à-dire 4,5-5,0 bars) et la tour supérieure (c'est-à- dire 0,2 - 0,45 bar)d'un système à tours de rectification multiplespermet d'obtenir une différence de température d'environ 1 à 31C, nécessaire pour faire évaporer l'oxygène liquéfié à la base de la tour supérieure et pour faire - condenser l'azote gazeux à la partie haute de la tour infé- rieure, une tentative de diminution de la pression de la tour inférieure se traduit par une réduction de la température interne de la tour inférieure mais il n'est alors pas possi- ble d'établir la différence de température nécessaire entre le haut de la tour inférieure et le bas de la tour supérieure. Cependant, même en concevant et en fabriquant un évaporateur de haute performances,il est pratiquement impossible de diminuer la pression de l'air de source en dessous d'envi- ron 5 bars et d'économiser l'énergie pour l'épuration et la séparation de l'air. L'invention a en conséquence pour but de remédier aux inconvénients des réalisations connues et de fournir un procédé et une installation de liquéfaction et de séparation d'air qui permettent d'opérer avec une pression d'air de- source inférieure à la limite (typiquement de 4,5-5 bars) 4 2476816 de la pression d'air de source dans la technique de liqué- faction et de séparation d'air avec basse pression générale, tout en réduisant au minimum la consommation d'énergie pour l'épuration et la séparation de l'air liquide. Conformément à la présente invention, il est prévu un procédé de liquéfaction et séparation d'air qui utilise un système à tours de rectification multiples comprenant une tour à haute pression et une tour à basse pression, les zones de rectification des deux tours étant divisées en un nombre identique (zW moins égal à 2) de segments de travail. Les gaz sortant en tête des segments de travail de la tour à haute pression peuvent échanger de la chaleur avec des liqui- des de circulation ou de l'oxygène liquide sortant aux par- ties inférieures des segments correspondants de la tour à basse pression, en faisant ainsi évaporer des liquides de circulation ou l'oxygène liquide. Les gaz sont alors condensés et ils parviennent sous la forme d'un liquide de circulation dans la tour à basse pression. En d'autres termes, le procédé selon l'invention permet d'étendre les zones d'échange de chaleur jusqu'à-la région comprise entre le haut et le bas de la tour à haute pres- sion ainsi que jusqu'à la région comprise entre le bas et le haut de la tour à basse pression, le procédé permettant en outre à l'échange de chaleur de s'effectuer au moins dans les deux régions précitées et dans des conditions qui sont différentes de celles existant dans les réalisations connues, o l'échange de chaleur est effectué dans une seule région et dans une seule condition, en vue d'établir la différence de température qui est nécessaire pour un échange de chaleur entre la température de condensation-de l'azote gazeux en tête de la tour à haute pression et la température d'ébulli- tion de l'oxygène liquide en bas de la tour à basse pression, le procédé permet également d'assurer en toute sécurité une rectification dans le système séparateur d'air,même quand ce système fonctionne sous une pression inférieures la pression de travail de la tour inférieure (tour à haute pression) dans le système de type connu assurant la 2476816 liquéfaction et la séparation de l'air avec une basse pression générale. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention se- ront mis en évidence dans la suite de la description,donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: Fig.l est un schéma d'une installation connue de liqué- faction et de séparation d'air; Fig.2 est un schéma d'une installation de liquéfaction et séparation d'air agencée conformément à la présente invention; Fig.3 et 4 sont des graphiques montrant les modes opératoires de tours à haute pression et à basse pression intervenant dans l'installation de la figure 2, Fig.5 est un schéma d'une variante de l'installation de la figure 2, Fig.6 est un schéma d'ensemble de l'installation de li- quéfaction et séparation d'air conforme à la présente invention. Sur la figure 2, on a représenté une installation de liquéfaction et séparation d'air conforme à l'invention, qui comprend un ensemble de tours de rectification se composant d'une tour à haute pression 21 et d'une tour à basse pression 22,indépendante de la tour à haute pression. La tour à basse pression 22 est pourvue à sa base et dans une partie intermédiaire d'évaporateurs respectifs 23 et 24, le premier évaporateur 23 étant en communication avec la partie intermédiaire de la tour à haute pression 21 à l'aide des passages 25 et 26Xtandis que le second évaporateur 24 est en communication avec le haut de la tour à basse pression. Pour maintenir l'évaporateur 24 dans une relation de contact avec les liquides de circulation s'écoulant dans la partie intermédiaire de la tour à basse pression 22, il est prévu une cloison séparatrice 49,comportant un con- duit 49a de montée de vapeur et un conduit 4Pb de descente de liquides de circulation, de façon à définir un réservoir dans lequel est disposé un évaporateur 24 destiné à recevoir les liquides de circulation. A condition que les évaporateurs 23 et 24 soientrespectivement disposés à la base et dans une partie intermédiaire de la tour à basse pression (c'est-à-dire en d'autres termes les bases respectives des régions inférieure et supérieure de la tour à basse pression)et soient reliés à la partie intermédiaire et à la partie supérieure de la tour à haute pression, de la ma- nière indiquée ci-dessus, les régions de rectification des tours à haute et basse pression sont divisées en deux segments. La figure 3, qui est un diagramme de fonctionnement de la tour à haute pression, montre que la région de travail de la tour à haute pression est divisée en un premier segment s'é- tendant depuis la base Jusqu'à la partie intermédiaire de la tour, comme indiqué par la ligne droite a, et un second segment s'étendant de la partie intermédiaire jusqu'en haut de la tour à haute pression,comme indiqué par la ligne droite b. De même, la région de travail de la tour à basse pression, comme indiqué sur la figure 4,est divisée en un premier segment, s'étendant depuis la base jusqu'à une partie inter- médiaire (en dessous de l'évaporateur 24) de la tour à basse pression comme défini par la droite c et un second segment s'étendant depuis ladite partie intermédiaire (o l'évaporateur 24 est disposé) jusqu'en haut de la tour à basse pression. Une rectification est effectuée avec le système à tours de rectification décrit ci-dessus en opérant de la manière suivante. Après que l'air de source a été condensé et refroidi approximativement jusqu'à son point de liquéfaction, d'une manière bien connue, il pénètre dans la tour à haute pression 21 par l'intermédiaire d'un passage 20 et il se produit un échange de substances avec l'azote liquide de circulation en vue d'obtenir une séparation en azote de haute pureté sortant par le haut de la tour et en air liquide, contenant une forte teneur en oxygène, en bas de la tour, pendant l'écoulement de l'air vers le haut à l'intérieur de la tour à haute pression 21. L'air liquide arrivant en bas de la tour à haute pression est acheminé vers la partie intermédiaire de la tour à basse pression 22 par l'intermédiaire d'un passage 29 et d'une soupape de détente 30 et il est redressé et séparé, dans la tour à basse pression, en azote gazeux sortant en haut et en oxygène liquide sortant en bas. Une partie de l'air de source s'écoulant vers le haut dans la tour à haute pression 21 pénètre dans l'évaporateur 23 par l'intermédiaire d'un passa- ge 25, relié à sa partie intermédiaire, de-façon qu'il se produise un échange de chaleur avec l'oxygène liquide arrivant en bas de la tour à basse pression 22,ce qui assure une évapo- ration de l'oxygène liquide. Il en résulte que l'air de source subit partiellement une condensation et une liquéfaction, une partie de cet air tant acheminée sous la forme d'un liquide de circulation vers la partie intermédiaire de la tour à haute pression par l'intermédiaire d'un passage 26,tandis que la fraction restante est canalisée vers la partie inter- médiaire de la tour à basse pression 22 par l'intermédiaire d'un passage 31 et d'une soupape de détente 32. D'autre part, l'azote gazeux arrivant en haut de la tour à basse pression 21 pénètre dans l'évaporateur 24 dans une partie intermédiaire de la tour à basse pression par l'intermédiaire du passage 27 et il se produit un échange de chaleur avec le liquide de circulation s'écoulant vers le bas dans ladite partie intermé- diaire de la tour à basse pression 22, ce qui provoque une évaporation d' une partie dudit liquide de circulation. Dans ces circonstances, l'azote gazeux est condensé et une partie de cet azote gazeux ndensé est acheminée, sous la forme d'azote liquide de circulation, jusqu'en haut de la tour à basse pression 22 par l'intermédiaire du passage 28 tandis qu'une fraction restante est acheminée, sous la forme d'azote liquide de circulation,jusqu'en haut de la tour à basse pression 22 par l'intermédiaire d'une soupape de détente 34. L'azote gazeux et l'azote liquide ou bien l'oxygène gazeux qui ont été épurés et séparés et qui sortent en haut et en bas de la tour à basse pression, sont déchargés à l'extérieur de l'ensemble de tours par l'intermédiaire des passages 35 et 36, tandis que l'azote gazeux impur obtenu dans la partie intermédiaire de la tour à basse pression est déchargé à l'extérieur de l'ensemble de tours par l'intermé- diaire d'un passage 37; En supposant que la pression de l'air de source est de 4,0 bars et que la pression de service de la tour à basse pression est de 0,4 bar pendant l'opération de rectification, la distribution des températures dans la tour à haute pression 21 est comprise entre -1750C à sa base et - 1790C à sa partie supérieuretandis que la répartition correspondant à la tour à basse pression 22 est comprise entre - 179.C à sa base et - 1930C à sa partie supérieure. Du fait de l'échange de chaleur se produisant entre l'azote gazeux sortant par le haut de la tour à haute pression et le liqui- de de circulation sortant de la partie intermédiaire de la tour à basse pression,et également du fait de l'échange de chaleur se produisant entre -l'oxygène liquide sortant à la base de la tour à basse pression et les gaz qui montent dans la partie intermédiaire de la tour à haute pression, il se produit la différence de température qui est nécessaire pour faire évaporer l'oxygène liquide à la base de la tour à haute pression et pour faire condenser l'azote gazeux en haut de la tour à basse pression, cette différence de température permettant d'effectuer la rectification sous une faible pression à laquelle les installations connues Cpérant suivant le principe de la basse pression générale ne pourraient pas fonctionner. Dans le mode de réalisation représenté, les zones de travail des tours à haute pression et à basse pression sont divisées en deux segments et les évaporateurs sont placés aux *bases des segments respectifs de la tour à basse pression afin d'assurer un échange de chaleur entre les gaz sortant en haut des segments respectifs de la tour à haute pression et les liquides de circulation ainsi que l'oxygène liquide sortant en bas des segments respectifs de la tour à basse pression, en vuqMde produire la vapeur et les liquides de circulation nécessaires pour la rectification; cependant, il est à noter que les zones de travail des, tours à haute pression et à basse pression peuvent être divisées en plus de deux segments pour produire une rectification. En outre, les tours à haute pression et à basse pression peuvent faire partie d'une structure à étages multiples occupant 9 2476816 le minimum d'encombrement, comme indiqué sur la figure 5, bieIque les deux tours aient été représentées comme distinc- tes dans l'exemple décrit ci-dessus. L'ensemble de tours de rectification de la figure 5 constitue une modification de l'ensemble de tours de la figure 2 du fait qu'on adopte une structure à étages multiples quatre dans laquelle il est prévu un empilage de / tours formant des blocs, à savoir une première tour à haute pression 41, et une seconde tour à haute pression 42,une première tour à basse pression 43 et une seconde tour à basse pression 44. Cette.structure est semblable à celle de la figure 2 en ce qui concerne l'agencement et l'opération de rectifica- tion mais elle présente les différences suivantes. La première tour à haute pression 41 est en communication avec la seconde tour à haute pression 42 par l'intermédiaire d'un passage ,qui canalise la vapeur depuis le haut de la première tour 41 jusqu'en bas de la seconde tour 42, et par l'intermédiaire d'un passage 46,qui canalise les liquides de circulation depuis le bas de la seconde tour 42 jusqu'en haut de la première tour 41. La première tour à basse pression 43 est en communica- tion avec la seconde tour à basse pression 44 par l'intermédi- aire d'un passage 47,qui canalise la vapeur depuis le haut de la première tour 43 jusqu'en bas de la seconde tour 44, et par l'intermédiaire d'un passage 48,qui canalise les liqui- des de circulation depuis le bas de la seconde tour 44 jusqu'en haut de la première tour 43. Dans l'exemple décrit ci-dessus, on voit que l'évaporateur qui est placé à la base des segments respectifs de la tour à basse pression constitue le moyen approprié d'échange de chaleur en vue de la production de la vapeur et des liquides de circulation nécessaires pour la rectification. Cependant, la fonction d'échange de chaleur ne doit pas être limitée à ces évaporateurs et on peut prévoir des condenseurs qui sont placés en haut des segments respectifs de la tour à haute pression et qui sont reliés aux bases des segments correspon- dantsde la tour à basse pression par l'intermédiaire de passages appropriés.- En variante, on peut relier les parties inférieures des segments respectifs de la tour à basse pression avec les parties supérieures des segments correspondants de la tour à haute pression par l'intermédiai-- re d'échangeurs de chaleur. La figure 6 donne un schéma d'ensemble d'une installation de liquéfaction et de séparation d'air du type à basse pression, à laquelle est ajouté un séparateur d'argon conforme à l'invention. Cette installation est agencée pour produire simultanément de l'azote gazeux, de l'azote liquide, de l'oxygène gazeux, de l'oxygène liquide et de l'argon liquide. On va décrire dans la suite le fonctionnement de cette installation. Après avoir été dépoussiéré par l'intermédiaire d'un filtre 50, l'air de source est comprimé jusqu'à environ 4 bars à l'aide d'un compresseur 51. En outre, après que l'eau a été enlevée de l'air de source, cet air est refroidi approximativement jusqu'à son point de liquéfac- tion en passant dans des zones à haute température et à basse température 53,54 d'un échangeur de chaleur réversible, en passant dans un carter à soupape de détente 116, dans un - froidisseur d'air 55, avant d' arriver à la tour à haute pression 21 de l'ensemble à tours de rectification multiples La rectification est effectuée de manière que de l'azote de haute pureté sorte en haut de latour à haute pression et que de l'air liquide contenant une forte teneur en oxygène sorte à sa partie inférieure. L'air sortant en bas de la tour à haute pression est acheminé, par l'intermédiaire d'un filtre d'air liquide 56, d'un refroidisseur d'air liquide 57 et d'une soupape de détente 58, jusqu'en haut d'une tour à argon brut 59, o l'air liquide assure la condensation du gaz pénétrant dans un condenseur 60 et subit lui-même une évaporation. La vapeur résultante est introduite dans la tour à basse pression 22, à une pression d'environ 0,2 à 0,45 bar, par l'intermédiaire d'un passage 61 tandis que le liquide restant est acheminé, par l'intermédiaire d'une soupape de réglage 62, vers la partie intermédiaire de la tour à basse pression 22. Comme indiqué ci-dessus, l'azote gazeux de haute 'pureté est rectifié et séparé en direction-du haut de la tour à basse pression 22, tandis que l'oxygène liquide de haute pureté parvient en bas il 2476816 de la tour à basse pression 22. L'azote gazeux de haute pureté arrivant en haut de la tour 22 est canalisé par l'intermédiaire du passage 35 jusqu'à un refroidisseur d'azo- te liquide 67 puis il est chauffé jusqu'à la température ambiante par l'intermédiaire des régions à basse température et à haute température 54,53,1'échangeur de chaleur réversi- ble 54, l'azote gazeux finalement produit sortant à l'exté- rieur de l'ensemble de tours. D'autre part, 1' oxygène liquide accumulé au fond est collecté dans un réservoir ou un récipient semblable par l'intermédiaire du passage 36,d'un séparateur de bulles 63, d'une soupape de détente 64 et d'une cuve de mesure d'oxygène liquide 65. Les gaz séparés de l'oxy- gène liquide par l'intermédiaire du séparateur de bulles 63 sont renvoyés à la base de la tour à basse pression par l'intermédiaire d'un passage 66. Pour produire une réébullition de l'oxygène liquide à la base de la tour à basse pression 22 (c'est-à-dire la base de la région inférieure de la tour à basse pression), une partie de l'air de source est extraite de la zone intermédiaire de la tour à haute pression 21 (c'est-à-d-ire le haut de la région inférieure de la tour à haute pression) par l'intermédiaire du passage 25-et elle est canalisée vers l'évaporateur 23 placé à la base de la tour à basse pression 22 (c'est-à-dire la base de la région inférieure de la tour à basse pression). Il se produit dans l'évaporateur 23 un échange de chaleur entre l'air de source et l'oxygène liquide de sorte que l'air de source est condensé et est renvoyé, sous la forme d'un liquide de circulation, jusqu'à la partie intermédiaire de la tour à haute pression 21 à l'aide du passage 26, tout en produisant une réébullition de l'oxygène liquide. Une partie de l'air de source est également acheminée, sous la forme d'un liquide de-circulation provenant du passage 31, jusqu'à la zone intermédiaire de la tour à basse pression (c'est-à-dire la partie inter- médiaire de la région supérieure de la tour à basse pression)par l'intermédiaire de la soupape de détente 32. L'azote gazeux>s'écoulant à partir du haut de la tour à haute pression 21 (c'est-à-dire le haut de la région supérieure de la tour à haute pression) par l'intermédiaire du passage 27, est introduit dans l'évaporateur 24 disposé dans la partie intermédiaire de la tour à basse pression 22 (c'est-à-dire la base de la région supérieure de la tour à basse pression) . L'azote gazeux échange de la chaleur avec les liquides de circulation passant dans ledit évaporateur 24 et il se condense tout en provoquant une réébullition desdits liquides de circulation. Ensuite, l'azote gazeux est renvoyé, sous la forme d'azote liquide de circulation, à la tour à haute pression 21 par l'intermédiaire du passage 28, sa partie qui constitue l'azote liquide de circulation étant acheminée, à partir du passage 33, jusqu'en haut de la tour à basse pression 32 par l'intermédiaire de la soupape de détente 34. Une partie de l'oxygène liquide arrivant au fond de la tour à basse pression 22 est en outre divisée en deux fractions, dont l'une est canalisée par l'intermédiaire d'un passage 68 jusqu'en haut d'une tour de rectification auxiliaire d'azote 69 tandis que l'autre fraction est canalisée à partir d'un passage 70 et par-l'intermédiaire d'un évaporateur auxiliaire 71 et d'un séparateur d'acétylè- ne 72 jusqu'aux régions à basse température et à haute température 54, 53 de l'échangeur de chaleur réversible,ce qui produit un échauffement d'une partie de l'oxygène liquide jusqu'à la température ambiante et sa décharge, sous la forme d'oxygène gazeux, à l'extérieur de l'ensemble de tours D'autre part,une partie de l'azote gazeux arrivant en haut de la tour à haute pression 21 est également divisée en deux fractions dont l'une est canalisée, à l'aide d'un passage 73, jusqu'à un évaporateur de réébullition d'argon 102 placé à la base d'une tour de rectification d'argon 101 tandis que l'autre fraction est canalisée, sous la forme de matière brute, jusqu'à une partie inférieure de la tour de rectification auxiliaire d'azote 69, o l'azote gazeux est rectifié et séparé en azote liquide sortant par le bas de la tour 69 et en azote gazeux de haute pureté sortant en haut. Alors que l'azote liquide sortant en bas de la partie inférieure de la tour de rectification auxiliaire 69 est canalisé, à l'aide d'un passage 74 ? jusqu'en haut de la tour à basse pression 22 par l'intermédiaire d'une soupape de détente 75, l'azote gazeux de haute pureté sortant en haut de la partie inférieure de la tour de rectification auxiliaire d'azote 69 subit une condensation par échange de chaleur avec l'oxygène liquide provenant de la base de la tour à basse pression 22 par l'intermédiaire du passage 68. L'azote gazeux de haute pureté est ensuite renvoyé, sous la forme d'un liquide de circulation, à la partie inférieure de la tour de rectification auxiliaire et il se produit une décharge d'azote liquide à l'extérieur de l'ensemble de tours par l'intermédiaire d'un suirefroidisseur d'azote 76, d'une soupape de détente 77 et d'une cuve de mesure 78. Il est à noter que l'oxygène qui est évaporé dans la partie supérieu re de la tour de rectification auxiliaire d'azote 69 est renvoyé à la base de la tour à basse pression 22. Une partie de l'air de source est extraite afin de servir d'air de circulation dans le circuit partant de la partie intermédiaire de la tour à haute pression 21 par l'intermé- diaire d'un passage 79, une première fraction de cet écoule- ment étant canalisée vers la zone à basse température 54 de l'échangeur de chaleur réversible par l'intermédiaire d'un passage 80 pour refroidir l'air de source, tandis que la fraction restante s'écoule à partir du passage 79 et par l'intermédiaire d'un.passage 82 vers une turbine de détente à basse pression 83, après avoir rejoint la fraction citée en premier. Il se produit de façon réversible dans la turbine 83 une détente adiabatique de sorte que l'air est refroidi en vue de produire le froid nécessaire pour l'installation, ledit air étant alors divisé en deux fractions. Une de ces deux fractions est canalisée vers la partie intermédiaire de la tour à basse pression 22 à l'aide du passage 84 tandis que l'autre fraction est mélangée à de l'azote impur extrait de la partie intermédiaire de la tour à basse pression 22 à l'aide d'un passage 85, l'azote sortant du refroidisseur pour parvenir en haut de la tour de rectifica- tion d'argon 101 à l'aide d'un passage 86 puis se mélangeant avec de l'azote impur qui provient du refroidisseur d'air liquide 57.. Au début de l'opération, cet air liquide -14.2476816 est mélangé avec l'air provenant d'une turbine de détente à pression intermédiaire 98 de manière à assurer, par l'intermédiaire d'un passage 99, le refroidissement de l'air de source dans le refroidisseur 55, avant sa décharge, par l'intermédiaire des zones à basse température et à haute température 54,53 de l'échangeur de chaleur réversible et d'un passage 89. En outre, une fraction de l'air de source est extraite de la base de la tour à haute pression 21 par l'intermédiaire d'un passage 90 et elle est mélangée à un écoulement gazeux passant dans un échangeur de chaleur à basse température 91$ un échangeur de chaleur à haute température 92, un prérefroidisseur 93 et un passage 94. Ensuite cette fraction de l'air de source est comprimée da-ns un compresseur d'air de circulation 95, elle est refroi- die par échange de chaleur par le prérefroidisseur 93 et elle est divisée en deux autres fractions par l'intermé- diaire d'un refroidisseur de fréon 96. Une de ces deux fractions est en outre divisée en deux parties par l'intermé- diaire de l'échangeur de chaleur à haute température 92 une partie étant renvoyée sous la forme d'un mélange gaz- liquide à la base de la tour à haute pression 21 par l'inter- médiaire de l'échangeur de chaleur à basse température 91 d'un tuyau d'alimentation en air liquide 115 et d'une soupape de détente 114. Après que la partie restante de l'air de source qui a passé dans le refroidisseur de fréon 96 et la partie restante qui a passé dans l'échangeur de chaleur à haute température 92 ont été mélangées avec l'air provenant d'un passage 97, l'écoulement d'air global est introduit dans la turbine de détente à pression intermédiaire 98, o il se produit une détente adiabatique réversible en vue d'engendrer le froid nécessaire à l'installation. Le mélange résultant est alors divisé en deux fractions, dont l'une est mélangée avec les gaz de circulation provenant de la tour à haute pression 21 et se dirigeant vers l'échangeur de chaleur 91 par l'intermédiaire du passage 90 tandis que l'autre fraction est encore divisée, par l'intermédiaire du passage 99y qui doit être mélangé avec l'écoulement en un écoulement d'air provenant du passage 97 et se dirigeant vers le refroidisseur d'air 55 au début de l'opération, et en un autre écoulement, qui doit être canalisé par l'intermédiaire d'un passage 100 jusqu'aux régions à basse température et à haute température 54, 53 de l'échangeur de chaleur réversible et qui doit ensuite être chauffé à la température ambiante et renvoyé au compresseur, d'air de circulation 95 par l'intermédiaire du passage 94. Un refroidisseur de fréon a été désigné par 96' Comme décrit ci-dessus, l'installation de liquéfaction et de séparation d'air du type à basse pression est pourvue d'un séparateur d'argon qui comprend une tour à argon brut 59 et une tour de rectification d'argon 101, servant à la fabrication d'argon liquide. En d'autres termes, de l'argon gazeux distillé contenant une forte teneur en argon et une faible teneur en azote est obtenu à la base de la partie intermédiaire de la tour à basse pression 22 et est introduit. dans la partie inférieure de la tour à argon brut 59 à des fins de rectification. Du liquide contenant une forte teneur en oxygène et qui est obtenu à la base de la tour à argon brut 59 est renvoyé à la partie intermédiaire de la tour à basse pression 22 à l'aide d'un passage 104. De l'argon gazeux brut qui est produit en haut de la tour 59 est condensé en partie par la chaleur latente d'évaporation de l'air liquide et il descend sous la forme d'un fluide de circulation, sa fraction restante pénétrant à partir d'un passage 105, et par l'intermédiaire d'un échangeur de chaleur d'argon brut 106, dans un dispositif de rectification d'argon 107 à l'aide duquel l'oxygène, constituant une impureté, est complètement enlevé par addition d'hydrogène de l'extérieur. Ensuite, l'argon gazeux brut est refroidi à l'aide du refroidisseur 106 et il est canalisé, par l'in- termédiaire d'un passage 108, jusqu'à la tour de rectification d'argon 101 qui reçoit l'azote gazeux provenant du haut de la tour à haute pression 21 de manière à parvenir par l'inter- médiaire du passage 73 à l'évaporateur 102, le mélange d'azote gazeux et de liquide étant canalisé, sous la forme d'un liquide de circulation, depuis la base jusqu'en haut de la tour à haute pression 21 par l'intermédiaire d'un passage 39 et d'une soupape de détente 110 en vue de produire une réébullition de l'argon liquide produit dans la tour à haute pression 21. L'azote et l'hydrogène résiduels sont déchargés du haut de la tour à argon 101 par l'intermédiaire du passage 113 tandis que de l'argon liquide de haute pureté, constituant le produit final, est déchargé de la base de la tour 101 par l'intermédiaire d'une soupape de détente 111 et d'une cuve de mesure 112. Comme indiqué ci-dessus, l'invention permet d'obtenir une installation de liquéfaction et de séparation d'air dans laquelle les volumes intérieurs des tours à haute pression et à basse pression sont divisés en un nombre égal de segments et o la vapeur et les liquides de circulation nécessaires pour la rectification sont produits par échange de chaleur entre les gaz sortant en haut des segments respectifs de la tour à haute pression et les liquides de circulation ou l'oxygène liquide sortant en bas des segments correspondants de la tour à basse pression. En conséquence, la présente invention permet d'obtenir des avantages remarquables par comparaison aux procédés et installations connus de li- quéfaction et séparation d'air avec basse pression générale: ) l'invention permet de réduire fortement la pression de service de la tour à haute pression. 20) Il en résulte que la pression de service du compres- seur est diminuée, ce qui diminue le prix de revient des auxiliaires mécaniques. ) Il est possible de concevoir d'une façon rentable les récipients à haute pression intervenant dans l'installa- tion de liquéfaction et de séparation-d'air, du fait que le niveau de pression est inférieur à celui des équipements connus. Bien que le nombre nécessaire de tours de rectifi- cation augmente légèrement dans la configuration étagée, les frais de fabrication de l'installation peuvent être réduits dans leur ensemble. ) Du fait de la réduction de consommation d'énergie électrique, il devient possible de diminuer le prix de revient de l'oxygène de haute pureté et d'élargir les 17 2476816 possibilités d'applications de l'installation de liquéfaction et de séparation d'air à des industries chimiques et métallur- giques ainsi qu'au domaine de l'hygiène et de l'anti-pollution. Bien entendu l'invention n'est nullement limitée et elle peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes sans que l'on sorte de son cadre. 18 2476816 -REVENDICATIONS- 1. Procédé de liquéfaction et de séparation d'air par utilisation d'un système à tours multiples de rectifica- tion comprenant une tour à haute pression (21) et une tour à basse pression (22), caractérisé en ce que les zones de rectification de la tour à haute pression et de la tour à basse pression sont divisées en un nombre égal ( au moins deux) de segments et en ce que les gaz sortant en haut des segments respectifs de la tour à haute pression peuvent échanger de la chaleur avec des liquides de circulation ou de l'oxygène liquide sortant en bas des segments respectifs de la tour à basse pression et assurer l'évaporation des liqui- des de circulation ou de 1' oxygène liquide, les gaz étant ainsi condensés pour former un liquide de circulation pour la tour à basse pression. 2. Installation de liquéfaction et de séparation d'air comportant un ensemble de rectification à tours multiples se composant d'une tour à haute pression et d'une tour à basse pression, caractérisée en ce que la tour à haute pression (21) et la tour à basse pression (22) sont divisées en deux segments-, en ce que les gaz sortant en tête des segments respectifs de la tour à haute pression (21) peuvent échanger de la chaleur avec des liquides de circulation ou de l'oxy- gène liquide sortant en bas des segments respectifs de la tour à basse pression (22): (i) en disposant des évaporateurs (23,24) aux parties inférieures des segments respectifs de la tour à basse pres- sion (22) et en reliant lesdits évaporateurs aux parties supérieures des segments correspondants de la tour à haute pression (21) à l'aide de passages appropriés (ii)en disposant des condenseurs/& " parties supérieures des segments respectifs de la tour à haute pression (21) et en reliant ces condenseurs aux parties inférieures correspondantes de la tour à basse pression (22),ou bien (iii) en utilisant des échangeurs de chaleur (53,54) respectivement branchés entre les parties inférieures des segments respectifs de la tour à basse pression (22) et les parties supérieures des segments respectifs de la tour à haute pression (21> à l'aide de passages appropriés. 3 Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que la tour à haute pression (21) et la tour à basse pression (22) constituent des tours distinctes et en ce que l'intérieur de chacune des tours (21,22) est divisé en deux segments ( a, b; c, d). 4 Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit ensemble de tours de rectification comprend plusieurs tours à haute pression (41,42) et un nombre identique de tours à basse pression (43,44), la partie supérieure d'une tour à haute pression particulière étant en communication avec la partie inférieure de la tour à haute pression par l'intermédiaire d'un passage, la partie supérieure d'une tour à basse pression particulière étanten communication- avec la tour à basse pression suivante par l'intermédiaire d'un passage, et en ce qu'il est en outre prévu: (i) un évaporateur (23,24) reliant la partie supérieure d'une tour à haute pression respective ( 41) avec la partie inférieure d'une autre tour à haute pression. (42) par l'in- termédiaire d'un passage, (ii) un condenseur (60) assurant la liaison de la partie inférieure d'une tour à basse pression respective ( 43) avec le haut d'une tour à haute pression correspondante par l'intermédiaire d'un passage, (iii) un échangeur de chaleur (53,54) assurant la liai- son du haut d'une tour à haute pression respective avec le bas d'une tour à basse pression respective par l'intermédiai- re d'un passage. 5. Installation selon la revendication 2,caractérisée en ce qu'il est prévu un séparateur d'argon comprenant une tour à argon brut (59) et une tour de rectification d'argon (101), en ce qu'une partie inférieure de la tour à argon brut (59) est reliée à une partie intermédiaire de la tour à basse pression (22) par l'intermédiaire d'un passage (103) d'alimentation en gaz de sourcetandis que le fond de la tour à argon brut (59) est relié à la partie inférieure de la tour à basse pression (22) par l'intermédiaire d'un passage (104ê)de liquide de circulation.