Brevet FR2862746A1 — publié le 20050527

- on utilise au moins une partie des frigories contenues dans le liquide (les liquides) pour refroidir un débit de fluide de refroidissement par échange de chaleur indirect ou direct et d'utiliser le débit de fluide de refroidissement ainsi refroidi pour refroidir de l'air à comprimer ou comprimé ; - au moins un liquide dont les frigories servent à refroidir l'air provient d'une cuve d'une colonne du système - au moins un liquide dont les frigories servent à refroidir l'air provient d'un bain d'un vaporiseur-condenseur, étant de préférence un liquide de purge de déconcentration - au moins une partie du liquide de purge de déconcentration échange de la chaleur directement ou indirectement avec l'air destiné au compresseur. Selon un autre objet de l'invention, il est prévu une installation de séparation d'air dans un appareil de distillation cryogénique comprenant un système de colonnes, un compresseur, une ligne d'échange, des moyens pour envoyer de l'air comprimé du compresseur à la ligne d'échange, des moyens pour envoyer de l'air refroidi de la ligne d'échange à une colonne du système de colonnes, un vaporiseur-condenseur pour condenser un gaz de l'appareil, des moyens pour soutirer au moins un liquide d'une colonne du système, de préférence un liquide de purge du vaporiseur-condenseur, des moyens pour soutirer un produit gazeux ou liquide de l'appareil caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens d'échange de chaleur pour transférer au moins une partie des frigories contenues dans le liquide (les liquides) à de l'air à distiller en amont de la ligne d'échange, ces moyens étant situés en amont de la ligne d'échange. Selon d'autres aspects facultatifs, l'installation comprend: - des moyens pour envoyer au moins une partie du liquide (des liquides) à des moyens d'échange de la chaleur direct ou indirect avec de l'air destiné à la distillation en amont du compresseur; - un échangeur de chaleur et des moyens pour envoyer au moins une partie du liquide (des liquides) et au moins une partie de l'air comprimé à distiller en amont de la ligne d'échange; - un premier échangeur de chaleur, des moyens pour envoyer au moins une partie du liquide (des liquides) et un débit de fluide de refroidissement au premier échangeur pour refroidir le débit de refroidissement, un deuxième échangeur et des moyens pour envoyer au moins une partie du débit de fluide de refroidissement refroidi et de l'air à comprimer ou comprimé au deuxième échangeur; - des moyens pour envoyer au moins une partie du liquide (des liquides) soutiré(s) au premier échangeur de chaleur pour l'air destiné à la distillation en amont ou aval du compresseur par échange de la chaleur direct ou indirect; - des moyens pour envoyer au moins une partie du purge de déconcentration et au moins une partie de l'air comprimé à distiller à l'échangeur de chaleur en amont de la ligne d'échange; - le fluide de refroidissement est de l'eau. L'invention sera décrite en plus de détail en se référant à la figure qui représente schématiquement une installation de séparation d'air selon l'invention. Un débit d'air destiné à être distillé 1 se trouvant à entre 19 C en hiver et 40 C en été est prérefroidi dans un échangeur de chaleur 3. Le débit refroidi est ensuite filtré par un filtre 5 avant d'être comprimé. Suite à la compression dans le compresseur qui l'amène à une température plus élevée, il est refroidi en utilisant un circuit d'eau 9 dans un échangeur de chaleur 11. S'il s'agit d'un compresseur à plusieurs étages, un circuit de refroidissement sera prévu après chaque étage. Ensuite il est épuré (non-illustré) et se refroidit jusqu'à une température cryogénique dans une ligne d'échange 13. L'air refroidi 1 est envoyé à la colonne moyenne pression 15 d'une double colonne de séparation d'air. La colonne moyenne pression 15 est couplée thermiquement à une colonne basse pression 17 au moyen d'un vaporiseur 19 de manière classique. Les conduites habituelles de remontée de liquides et de produits ne sont pas illustrés dans un souci de simplicité, de même que les moyens de fourniture de frigories. De temps à autre ou en permanence, un débit de purge 21 est soutiré de la cuve de la colonne basse pression pour déconcentrer le bain de liquide où peuvent se concentrer des impuretés. Ce débit de purge de 15 Nm3lh à -186 C est envoyé à un échangeur 23 sans se réchauffer dans la ligne d'échange 13. Dans l'échangeur 23 il refroidit l'eau du circuit de refroidissement 9, débit liquide dont la température varie à l'entrée de 23 de 25 C en hiver à 35 C en été. Réchauffé à -100 C, le débit 21 est envoyé de l'échangeur 23 à l'échangeur 3 où il refroidit l'air en amont du compresseur 7. Evidemment le débit de purge peut être envoyé uniquement à l'échangeur 3 ou à l'échangeur 23. Dans cet exemple, le débit de purge vient d'un vaporiseur principal d'un double colonne. II sera aisément compris que l'installation peut comprendre une seule colonne avec condenseur de tête, une triple colonne, un système de colonnes avec colonne argon et éventuellement colonne de déazotation. Le débit de purge peut provenir d'un ou plusieurs vaporiseurs de l'installation, y compris un vaporiseur non-intégré à une colonne. Alternativement ou additionellement, le liquide envoyé à au moins un des échangeurs 3,23 peut être un autre liquide d'une colonne du système. Il peut s'agir d'une partie d'une production qui est excédentaire. Illustré à la figure est un soutirage de liquide riche 22 prévu pour éviter que le niveau de liquide en cuve de la colonne moyenne pression 15 dépasse un seuil donné. Ce liquide peut être envoyé seul à au moins un des échangeurs ou mélangé avec un autre fluide. Le liquide utilisé pour refroidir l'air en amont de la ligne d'échange peut même provenir d'un autre appareil de séparation d'air ou d'un autre type d'appareil. REVENDICATIONS 1. Procédé de séparation d'air dans un appareil de distillation cryogénique comprenant un système de colonnes (15,17) comprenant les étapes de: i) comprimer l'air destiné à la distillation dans un compresseur (7) pour produire de l'air comprimé ii) refroidir l'air comprimé dans une ligne d'échange (13) pour produire de l'air comprimé et refroidi iii) envoyer de l'air comprimé et refroidi à une colonne (15) du système de 10 colonnes iv) produire au moins un produit gazeux ou liquide à partir d'une colonne du système v) condenser un gaz de l'appareil dans un vaporiseur-condenseur (19) de l'appareil par échange de chaleur avec un liquide de l'appareil qui se vaporise vi) soutirer au moins un liquide (21, 22) d'une colonne du système de colonnes, de préférence du vaporiseur-condenseur comme purge de déconcentration caractérisé en ce qu'il comprend l'étape d'utiliser au moins une partie des frigories contenues dans l'au moins un liquide soutiré (21, 22) pour refroidir de l'air à distiller en amont de la ligne d'échange. 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel au moins une partie du liquide (des liquides) (21, 22) échange de la chaleur directement ou indirectement avec de l'air destiné au compresseur (7). 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 comprenant l'étape d'utiliser au moins une partie des frigories contenues dans le liquide (les liquides) (21, 22) pour refroidir l'air comprimé à distiller en amont de la ligne d'échange par échange de chaleur indirect avec l'air dans un échangeur de chaleur (3, 11). 4. Procédé selon l'une des revendications 1, 2 ou 3 comprenant l'étape d'utiliser au moins une partie des frigories contenues dans le liquide (les liquides) (21, 22) pour refroidir un débit de fluide de refroidissement (9) par échange de chaleur indirect ou direct et d'utiliser le débit de fluide de refroidissement ainsi refroidi pour refroidir de l'air à comprimer ou comprimé. 5. Installation de séparation d'air dans un appareil de distillation cryogénique comprenant un système de colonnes (15, 17), un compresseur (7) , une ligne d'échange (13), des moyens pour envoyer de l'air comprimé du compresseur à la ligne d'échange, des moyens pour envoyer de l'air refroidi de la ligne d'échange à une colonne (15) du système de colonnes, un vaporiseurcondenseur (19) pour condenser un gaz de l'appareil, des moyens pour soutirer au moins un liquide (21, 22) d'une colonne du système, de préférence un liquide de purge du vaporiseur-condenseur, des moyens pour soutirer un produit gazeux ou liquide de l'appareil caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens d'échange de chaleur (3, 11, 23) pour transférer au moins une partie des frigories contenues dans le liquide (les liquides) à de l'air à distiller en amont de la ligne d'échange, ces moyens étant situés en amont de la ligne d'échange. 6. Installation selon la revendication 5 comprenant des moyens pour envoyer au moins une partie du liquide (des liquides) (21, 22) à des moyens d'échange (3) de la chaleur directe ou indirecte avec de l'air destiné à la distillation en amont du compresseur. 7. Installation selon l'une des revendications 5 ou 6 comprenant un échangeur de chaleur (3, 11, 23) et des moyens pour envoyer au moins une partie du liquide (des liquides) et au moins une partie de l'air comprimé à distiller en amont de la ligne d'échange. 8. Installation selon l'une des revendications 5, 6 ou 7 comprenant un premier échangeur de chaleur (11), des moyens pour envoyer au moins une partie du liquide (des liquides) (21, 22) et un débit de fluide de refroidissement (9) au premier échangeur pour refroidir le débit de refroidissement, un deuxième échangeur (23) et des moyens pour envoyer au moins une partie du débit de fluide de refroidissement refroidi et de l'air à comprimer ou comprimé au deuxième échangeur. 9. Installation selon la revendication 8 dans laquelle le fluide de refroidissement (9) est de l'eau.