Brevet FR2787345A1 — publié le 20000623

La présente invention concerne un procédé de production d'air épuré à partir d'air non épuré, ainsi qu'une installation mettant en oeuvre ce procédé. A titre d'illustration, le procédé de l'invention est adapté à la production d'air sec, à teneur constante en oxygène, notamment du type de celui répondant à la norme française destiné à une utilisation médicale. Pour obtenir un air épuré, les procédés traditionnellement utilisés comprennent les étapes suivantes: (a) compression d'un flux d'air non épuré, et stockage dans une capacité intermédiaire ou tampon (b) filtration du flux d'air comprimé, pour éliminer des particules en suspension dans ledit flux comprimé (c) séchage du flux d'air comprimé, et éventuellement filtré; détente d'une partie du flux d'air comprimé pour régénérer les moyens de séchage (d) stockage final du flux d'air séché dans une capacité dite d'homogénéisation Traditionnnellement, la compression du flux d'air non épuré est faite avec un compresseur traditionnel, par exemple à piston, et contrôlé en tout ou rien. Ceci requiert de mettre en oeuvre entre la compression et le séchage une capacité de stockage intermédiaire, de volume relativement important, principalement pour compenser le fonctionnement en tout ou rien du compresseur, sans à coup vis-à-vis de l'aval de l'installation, en particulier vis- à-vis du circuit d'utilisation. Une telle capacité intermédiaire renchérit le coût de l'installation, et requiert une certaine occupation au sol. La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient. Plus précisément, l'invention a pour objet un procédé ou installation de production d'air épuré, permettant de limiter le volume de la capacité intermédiaire à une valeur minimum, voire de la supprimer au profit d'une capacité ayant un volume n'excédant pas celui strictement nécessaire pour séparer les condensats de l'air comprimé, en amont du sécheur. Un procédé conforme à la présente invention, présente à cette fin, en combinaison, les caractéristiques suivantes: 1 ) la durée de l'étape (a) de compression est au moins égale à un temps prédéterminé, et ladite étape commence à une valeur minimum de la pression de stockage final, ou en aval du séchage (c); pendant l'étape (a) de compression, le processus de recyclage selon 3 ) est inactive, jusqu'à ce qu'une valeur maximum de ladite pression de stockage final soit atteinte; 2 ) à ladite valeur maximum de la pression de stockage final (d), le flux d'air comprimé est interrompu entre la compression et le séchage, tandis que le flux d'air non épuré demeure comprimé; 3 ) à partir de l'interruption du flux d'air comprimé, ce dernier est maintenu, en amont de l'interruption, à une pression amont, ayant une valeur comprise entre la valeur haute, par exemple égale à la pression de refoulement du compresseur, à laquelle au moins une partie du flux d'air comprimé est recyclée vers la compression, et une valeur basse à laquelle le recyclage du flux d'air comprimé cesse; 4 ) une fois la durée de l'étape de compression écoulée, le processus selon 1 ) à 3 ) est répété. De préférence, pendant l'étape de recyclage selon 3 ), la pression amont entre la compression et le séchage a une valeur supérieure à la valeur maximum de la pression de stockage final. Avantageusement, le séchage est effectué au moyen de deux charges d'un matériau adsorbant l'humidité, disposées en parallèle, au travers de chacune desquelles circulent alternativement l'air comprimé, éventuellement filtré, et un flux d'air détendu et épuré, et le procédé comprend en outre les étapes suivantes: ) aussi longtemps que le flux d'air comprimé n'est pas interrompu, l'air détendu et épuré pour la régénération d'une charge est obtenu par détente d'un courant prélevé sur l'air comprimé et épuré, en aval de l'autre charge; 6 ) aussi longtemps que le flux d'air comprimé est interrompu, en plus du prélèvement selon 5 ), un courant supplétif d'air comprimé et épuré est prélevé entre le séchage et le stockage final, et ajouté au courant d'air comprimé, entre l'interruption et le séchage, lorsque la pression en aval du séchage excède celle en amont dudit séchage. L'invention a aussi pour objet une installation de production d'air épuré à partir d'air non épuré, tel que de l'air atmosphérique, adaptée au déroulement des différentes étapes du procédé ci-dessus. Cette installation est maintenant décrite par référence à la figure unique en annexe. Elle comprend au moins une ligne de traitement 3 comprenant entre une entrée 4 d'air non épuré 2 et une sortie 5 d'air épuré 1. Une ou chaque ligne de traitement comprend: (a) un compresseur 6 du flux d'air non épuré, par exemple un compresseur à vis (b) éventuellement au moins un filtre 71,72 pour la filtration du flux d'air comprimé, pour éliminer des particules en suspension dans ledit flux comprimé (c) un sécheur 8,81,82 du flux d'air comprimé, et éventuellement filtré (d) une capacité de stockage 9 final du flux d'air séché. Cette installation comprend en outre un moyen 10 de contrôle agencé pour accomplir les fonctions suivantes: 1 ) déclencher le fonctionnement du compresseur 6 à une valeur minimum de la pression de stockage final 9, ou en aval du séchage 8, pour une durée de fonctionnement du compresseur au moins égale à un temps prédéterminé;5 pendant le fonctionnement du compresseur 6, le processus de recyclage selon 3 ) est inactive, jusqu'à ce qu'une valeur maximum de ladite pression de stockage final soit atteinte; 2 ) avec une vanne 11 disposée entre le compresseur 6 et le sécheur 8, par exemple entre le filtre et le sécheur, isoler ledit compresseur dudit sécheur, à ladite valeur maximum de la pression de stockage final, ou en aval du séchage; et ce sans arrêter le compresseur 6; 3 ) avec un conduit 12 de recyclage reliant un piquage 14 en amont de la vanne 11 d'interruption et le compresseur 6, ledit piquage étant pourvu d'une vanne de recyclage 13, maintenir la pression en amont dudit piquage à une valeur comprise entre la valeur haute, par exemple égale à la pression de refoulement du compresseur 6, à laquelle la vanne 13 de recyclage est ouverte, et une valeur basse à laquelle ladite vanne de recyclage est fermée; 4 ) une fois la durée de fonctionnement du compresseur écoulée, répéter le processus selon 1 ) à 3 ). Selon une variante préférée de l'installation, celle-ci comporte une capacité 15 disposée entre le piquage 14 en aval du compresseur et en amont du sécheur et la vanne d'interruption 11, sur laquelle est captée la pression amont pour le pilotage de la vanne de recyclage 13, ladite capacité ayant un volume n'excédant pas celui strictement nécessaire pour séparer les condensats de l'air comprimé, en amont du sécheur 8. Le compresseur 6 est avantageusement un compresseur à vis, et le conduit de recyclage 12 communique avec l'entrée du compresseur. Conformément à une variante de l'installation, le sécheur 8 du flux d'air comprimé, et éventuellement filtré, comprend deux colonnes 81,82 comprenant chacune une charge d'un matériau adsorbant, disposées en parallèle, et le moyen 10 de contrôle est agencé pour faire circuler alternativement dans chaque colonne ledit flux d'air comprimé, et un flux d'air détendu et épuré, ladite installation étant de plus agencée pour accomplir les fonctions suivantes: 5 ) lorsque la vanne d'interruption 11 demeure ouverte, faire circuler 14 au travers de la colonne en régénération 82, au moyen d'un piquage 151,152 et d'un organe de détente 16 de l'air obtenu à la sortie de la colonne 82 épurant l'air en humidité; 6 ) lorsque la vanne d'interruption 11 demeure fermée, faire circuler par un conduit de dérivation 18 un courant supplétif d'air comprimé et épuré, entre un piquage 19 disposé entre le sécheur 8 et la capacité de stockage final 9, et un point d'introduction 20 dans l'air comprimé, disposé entre la vanne d'interruption 11 et le sécheur 8, lorsque la pression en aval du sécheur 8 excède en 21 la pression en amont dudit sécheur 8. La capacité de stockage final 9 peut être disposée sur le conduit de dérivation 18 en amont ou en aval du sécheur. Le fonctionnement de l'installation est maintenant décrit. En fonctionnement normal, par exemple jusqu'à ce qu'une pression d'environ 10 bar soit détectée par le capteur 23 dans la capacité 9, les vannes 11, 24 et 27 qui sont des électrovannes sont passantes, et les vannes 13, 26 et 29 qui sont des électrovannes, sont non passantes. L'air non épuré 2, tel que de l'air atmosphérique, est introduit dans la ligne de traitement 3 par l'entrée 4, est comprimé dans un compresseur 6, remplit la capacité , est au moins partiellement purifié dans la capacité 15 et les filtres 71, 72, et entre dans le sécheur 8 o il traverse alternativement la charge 81 ou 82 de matériau adsorbant, après quoi le flux d'air passe dans le filtre 22, pour être stocké sous pression dans la capacité 9. Une partie de l'air comprimé est prélevée à la sortie de la charge 81 adsorbante, détendue dans l'organe 16 et traverse sous basse pression la charge 82 en cours de régénération. Lorsque la pression dans la capacité 9, détectée par le capteur 23, atteint 11 bar, l'électrovanne 11 devient non passante, l'électrovanne 13 devient passante, et le flux d'air comprimé est interrompu. Lorsque la pression maximum du compresseur est détectée dans la capacité 15, le flux d'air est recyclé vers ledit compresseur. Tant que la pression en aval du sécheur 8 est supérieure à la pression en amont, une partie du flux d'air circule dans le conduit de dérivation 18 du piquage 19 au conduit d'introduction 20, équipé d'un clapet anti- retour 21, afin de régénérer ensuite la charge 82. Ceci qui garantit la production en sortie du sécheur d'un air épuré de grande qualité. REVENDICATIONS 1. Procédé de production d'air épuré (1) à partir d'air non épuré (2), par exemple d'air atmosphérique, ledit procédé comprenant au moins les étapes suivantes: (a) compression (6) d'un flux d'air non épuré (b) éventuellement filtration (71,72) du flux d'air comprimé, pour éliminer des particules en suspension dans ledit flux comprimé (c) séchage (8,81,82) du flux d'air comprimé, et éventuellement filtré (d) stockage (9) du flux d'air séché caractérisé en ce que, en combinaison: 1 ) la durée de l'étape (a) de compression est au moins égale à un temps prédéterminé, et ladite étape commence à une valeur minimum de la pression de stockage final, ou en aval du séchage (c); pendant l'étape (a) de compression, le processus de recyclage selon 3 ) est inactive, jusqu'à ce qu'une valeur maximum de ladite pression de stockage final (d) soit atteinte; 2 ) à ladite valeur maximum de la pression de stockage final (d), le flux d'air comprimé est interrompu (11) entre la compression (6) et le séchage (8), tandis que le flux d'air non épuré (2) demeure comprimé; ) à partir de l'interruption du flux d'air comprimé, ce dernier est maintenu, en amont de l'interruption (11), à une pression amont, ayant une valeur comprise entre une valeur haute, à laquelle au moins une partie du flux d'air comprimé est recyclée vers la compression (6), et une valeur basse à laquelle le recyclage du flux d'air comprimé cesse; ) une fois la durée de l'étape de compression écoulée, le processus selon 1 ) à 3 ) est répété. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pendant le processus de recyclage selon 3 ), la pression amont entre la compression (6) et le séchage (8) a une valeur supérieure à la valeur maximum de la pression de stockage final (9). 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le séchage (8) est effectué au moyen de deux charges (81,82) d'un matériau adsorbant l'humidité, disposées en parallèle, au travers de chacune desquelles circulent alternativement l'air comprimé, éventuellement filtré, et un flux d'air détendu et épuré, procédé selon lequel: ) aussi longtemps que le flux d'air comprimé n'est pas interrompu (11), l'air détendu et épuré pour la régénération d'une charge (82) est obtenu par détente d'un courant (14) prélevé sur l'air comprimé et épuré, en aval de l'autre charge (81); 6 ) aussi longtemps que le flux d'air comprimé est interrompu, en plus du prélèvement selon 5 ), un courant (18) supplétif d'air comprimé et épuré est prélevé entre le séchage (8) et le stockage final (9), et ajouté au courant d'air comprimé, entre l'interruption (11) et le séchage (8), lorsque la pression en aval du séchage excède celle en amont dudit séchage. 4. Installation de production d'air épuré (1) à partir d'air non épuré (2), par exemple d'air atmosphérique, ladite installation comprenant au moins une ligne de traitement (3) comprenant entre une entrée (4) d'air non épuré et une sortie (5) d'air épuré: (a) un compresseur (6) d'un flux d'air non épuré (b) éventuellement au moins un filtre (71,72) pour la filtration du flux d'air comprimé, pour éliminer des particules en suspension dans ledit flux comprimé (c) un sécheur (8,81,82) du flux d'air comprimé, et éventuellement filtré (d) une capacité de stockage (9) final du flux d'air séché caractérisée en ce que ladite installation comporte un moyen de contrôle (10) agencé pour accomplir les fonctions suivantes: 1 ) déclencher le fonctionnement du compresseur (6) à une valeur minimum de la pression de stockage (9) final, ou en aval du séchage (8), pour une durée de fonctionnement au moins égale à un temps prédéterminé; pendant le fonctionnement du compresseur (6), le processus de recyclage selon 3 ) est inactive, jusqu'à ce qu'une valeur maximum de ladite pression de stockage final soit atteinte; 2 ) avec une vanne (11) disposée entre le compresseur (6) et le sécheur (8), par exemple entre le filtre (71,72) et le sécheur (8), isoler ledit compresseur dudit sécheur, à ladite valeur maximum de la pression de stockage final, ou en aval du séchage; et ce sans arrêter le compresseur (6); 3 ) avec un conduit (12) de recyclage reliant un piquage (14) en amont de la vanne (11) d'interruption et le compresseur (6), ledit piquage étant pourvu d'une vanne de recyclage (13), maintenir la pression en amont dudit piquage à une valeur comprise entre une valeur haute à laquelle la vanne (13) de recyclage est ouverte, et une valeur basse à laquelle ladite vanne de recyclage est fermée; 4 ) une fois la durée de fonctionnement du compresseur écoulée, répéter le processus selon 1 ) à 3 ). 5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'une capacité (15) est disposée entre le piquage (14) et la vanne d'interruption (11), sur laquelle est captée la pression amont, pour le pilotage de la vanne de recyclage 13, ladite capacité ayant un volume n'excédant pas celui strictement nécessaire pour séparer les condensats de l'air comprimé, en amont du sécheur (8). 6. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que le compresseur (6) est un compresseur à vis, et le conduit de recyclage (12) communique avec l'entrée dudit compresseur. 7. Installation selon la revendication 1, selon laquelle le sécheur (8) du flux d'air comprimé, et éventuellement filtré, comprend deux colonnes (81,82) comprenant chacune une charge d'un matériau adsorbant, disposées en parallèle, et le moyen (10) de contrôle est agencé pour faire circuler alternativement dans chaque colonne ledit flux d'air comprimé, et un flux d'air détendu et épuré, caractérisée en ce que ladite installation est agencée pour accomplir les fonctions suivantes: ) lorsque la vanne d'interruption (11) demeure ouverte, faire circuler (14) au travers de la colonne en régénération (82), au moyen d'un piquage (151,152) et d'un organe de détente (16) de l'air obtenu à la sortie de la colonne (82) épurant l'air en humidité; 6 ) lorsque la vanne d'interruption (11) demeure fermée, faire circuler par un conduit de dérivation (18) un courant supplétif d'air comprimé et épuré, entre un piquage (19) disposé entre le sécheur (8) et la capacité de stockage final (9), et un point d'introduction (20) dans l'air comprimé, disposé entre la vanne d'interruption (11) et le sécheur (8), lorsque la pression en aval du sécheur (8) excède (21) la pression en amont dudit sécheur (8). 8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que la capacité de stockage final (9) est disposée sur le conduit de dérivation (18) en amont ou en aval du sécheur (8).