Brevet FR2783817A1 — publié le 20000331

PROCEDE ET INSTALLATION DE FOURNITURE D'OXYGENE ET D'OZONE, ET UTILISATION POUR LA PRODUCTION DE PATE A PAPIER. La présente invention concerne la fourniture, à partir d'au moins une source d'oxygène, d'oxygène et d'ozone à au moins un poste utilisateur d'ozone et au moins un poste utilisateur d'oxygène. Bien qu'utilisant une source d'oxygène, fréquemment un appareil de séparation de l'air par adsorption à variation de pression, les installations de fourniture d'ozone sont généralement dédiées à cette seule fourniture d'ozone, et les optimisations énergétiques proposées visent généralement à recycler de l'oxygène résiduaire lié à l'utilisation de l'ozone dans la boucle d'ozonisation, comme décrit par exemple dans les documents EP-A 558 201 (BOC) ou EP-A-406 218 (VOEST-ALPINE). La présente invention a pour objet de proposer une installation et un procédé combiné de fourniture conjointe d'ozone et d'oxygène à des postes utilisateurs différents, selon un procédé simple, flexible, et à rendement énergéti- que optimisé. Pour ce faire, selon une caractéristique de l'invention, l'installation de fourniture d'oxygène et d'ozone à au moins un poste d'utilisateur d'ozone et à au moins un poste d'utilisateur d'oxygène comprend au moins une source d'oxygène alimentant au moins une ligne de fourniture d'ozone, incluant un ozo- neur, au moins une ligne de fourniture d'oxygène, et au moins une ligne de retour de gaz résiduaire riche en oxygène du poste utilisateur d'ozone, pour combinai- son, au poste utilisateur d'oxygène, avec l'oxygène fourni par la ligne de fourni- ture d'oxygène. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé de four- niture d'ozone à au moins un poste utilisateur d'ozone et d'oxygène à au moins un poste utilisateur d'oxygène, comprend les étapes suivantes: produire un flux d'oxygène à une première pureté; - adresser une première partie de ce flux d'oxygène à une première pureté à une ligne de fourniture d'ozone, incluant un ozoneur; - extraire, depuis le poste utilisateur d'ozone, un flux de gaz résiduaire ri- che en oxygène à une seconde pureté inférieure à la première pureté; et, combiner ce flux de gaz résiduaire à une deuxième partie du flux d'oxygène à une première pureté pour la foumrniture, au moins au poste utilisateur, d'oxygène à une troisième pureté intermédiaire entre les première et deuxième puretés. L'invention a également pour objet l'utilisation d'une telle installation pour la production de pâte à papier. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante d'un mode de réalisation, donné à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec le dessin annexé, sur lequel: La figure 1 représente schématiquement un exemple d'installation pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention. Dans le mode de réalisation de la figure 1, on reconnaît un poste de pro- duction d'oxygène comprenant au moins une unité de séparation d'air par ad- sorption à variation de pression 1, du type dit PSA, alimentée en air par un com- presseur 2, et un réservoir 3 d'oxygène liquide ou gazeux, en réserve ou pour complémenter des pics de production. Cette unité de production alimente, via un tronçon de circuit 4, au moins une ligne 5 de fourniture d'ozone à au moins un poste d'utilisateur d'ozone 6, et au moins une ligne 7 de fourniture d'oxygène à au moins un poste utilisateur d'oxygène 8, sur le même site que le poste 6, comme par exemple dans les usi- nes de fabrication de pâte à papier ou les installations de traitement d'effluents, ou sur un site voisin. De façon classique, la ligne 5 incorpore au moins un ozo- neur 9, par exemple du type à décharge électrique silencieuse, alimenté en oxy- gène surpressurisé par un compresseur 10 disposé dans la partie amont de la ligne 5. Typiquement, I'ozoneur 9 nécessite un oxygène de bonne pureté, supé- rieur à 90 %, ce en quoi, une unité de production PSA 1 convient parfaitement. Typiquement également, dans la pratique, les postes utilisateurs d'oxygène 8 se contentent d'un oxygène à une pureté moyenne, entre 80 % et 92 %. Dans cet esprit, selon un aspect de l'invention, un gaz résiduaire riche en oxygène et contenant de faibles proportions d'ozone et, classiquement, de dioxyde de carbone, est prélevé du poste 6 par un conduit 11 pour être adressé, via une ligne de retour 12, vers la ligne de fourniture d'oxygène 7, dans l'exemple représenté,. Cette ligne de retour 12 comprend un dispositif 13 de destruction de l'ozone résiduaire, par exemple du type à adsorption, avantageusement précédé par un dispositif 14 d'épuration en C02, par exemple également du type à ad- sorption. Pour assurer un débit constant au travers des dispositifs 14 et 13, le flux de gaz dans la ligne de retour 12 est assisté par une soufflante 15 associée à une vanne de mise à l'air libre 16. La ligne de retour 12 se raccorde à la ligne de four- niture d'oxygène 7 à un dispositif de mélange et de séchage 17, par exemple du type dévésiculeur ou à passage à travers un tamis métallique fin. Avantageusement, comme représenté sur la figure, le conduit 4 com- porte une vanne de détente régulatrice 18 régulant la pression d'oxygène délivré dans les lignes 5 et 7. En variante, dans le cas o le compresseur d'oxygène 10 est du type Roots bi-étagé, on peut utiliser le premier étage pour comprimer tout le débit d'oxygène dans la ligne 4 et n'affecter à la ligne 5, que le deuxième étage du compresseur. Avantageusement également, la ligne de retour 12, comporte, en aval, une vanne de régulation 19 pour contrôler le débit du gaz de retour épuré introduit dans la ligne 7, la pression étant régulée par la vanne de mise à l'air 16. Avec le schéma ainsi décrit, un exemple représentatif du procédé peut être le suivant: I'unité PSA 1 fournit un débit Q d'oxygène à une pureté de 93 %. Ce débit Q est divisé en un débit Q/2 dans la ligne 5 et Q/2 dans la ligne 7. En aval de la ligne 12 un flux réduit d'oxygène, à une pureté de l'ordre de 85 % sans épuration de CO2 à 90 % avec épuration de CO2, est mêlé au flux d'oxygène à 93 % en amont de la ligne 7 pour fournir ainsi, en aval de cette dernière, un dé- bit, largement supérieur à Q/2 d'oxygène à une pureté d'environ 88-89 % ou 91- 92 %, respectivement, inférieure à la pureté de l'oxygène fourni par la source 1 et supérieure à la pureté de l'oxygène recyclé disponible en aval de la ligne de re- tour 12. En variante, au lieu de mélanger les oxygènes de différentes puretés dans la ligne de fourniture d'oxygène 7, le mélange peut s'effectuer, en aval, au niveau du poste utilisateur 8 o le flux de retour acheminé par la ligne 12 est mé- langé avec tout ou partie du flux bonne pureté acheminé par la ligne 7 directe- ment jusqu'au poste utilisateur 8. REVENDICATIONS 1. Installation de fourniture d'oxygène et d'ozone à au moins un poste utilisateur d'ozone (6) et au moins un poste utilisateur d'oxygène (8), compre- nant: au moins une source d'oxygène (1;3) alimentant au moins une ligne de fourniture d'ozone (5) incluant un ozoneur (9), et au moins une ligne (7) de four- niture d'oxygène, et au moins une ligne (12) de retour de gaz résiduaire riche en oxygène du poste utilisateur d'ozone (6) pour combinaison, au poste utilisateur d'oxygène (8), avec l'oxygène fourni par la ligne (7) de fourniture d'oxygène. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la ligne de retour (12) comprend au moins un poste (13;14) d'épuration des impuretés de l'oxygène. 3. Installation selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que la ligne (12) de retour de gaz résiduaire débouche dans la ligne (7) de fourniture d'oxygène. 4. Installation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la source d'oxygène comprend un appareil de séparation de l'air par adsorp- tion à variation de pression (1). 5. Procédé de fourniture d'ozone à au moins un poste utilisateur d'ozone (6) et d'oxygène à au moins un poste utilisateur d'oxygène (8), comprenant les étapes suivantes: produire un flux d'oxygène (4) à une première pureté; adresser une première partie de ce flux d'oxygène à une ligne (5) de fourniture d'ozone, incluant un ozoneur (9); extraire, depuis le poste utilisateur d'ozone (6), un flux de gaz résiduaire riche en oxygène à une seconde pureté inférieure à la première pureté; et, combiner ce flux de gaz résiduaire à une deuxième partie du flux d'oxygène à une première pureté pour la fourniture, au moins au poste utilisateur d'oxygène (8), d'oxygène à une troisième pureté intermédiaire entre les première et deuxième puretés. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le flux de gaz résiduaire est au moins en partie épuré des impuretés de l'oxygène. 7. Procédé selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisé en ce que le flux d'oxygène à une première pureté est obtenu par séparation de l'air par adsorption à variation de pression. 8. Utilisation d'une installation selon l'une des revendications 1 à 4 pour la production de pate à papier.