Brevet FR2918162A1 — publié le 20090102

L'invention est relative à un procédé et à un appareil pour distillation d'air par distillation cryogénique. En particulier, elle concerne un appareil utilisant une double colonne de séparation d'air comprenant une colonne moyenne pression et une colonne basse pression, reliées thermiquement entre elles par un rebouilleur-condenseur. EP-A-1078212 décrit un appareil où un échangeur de chaleur est positionné en dessous de la colonne basse pression, celle-ci étant placée à côté de la colonne moyenne pression. Selon la présente invention, il est prévu un appareil de séparation d'air comprenant une ligne d'échange principale, un premier élément de forme allongée comprenant la colonne moyenne pression d'une double colonne, surmontée d'un rebouilleur-condenseur et d'une colonne auxiliaire contenant au moins un plateau théorique constituant la partie inférieure de la colonne basse pression, un deuxième élément de forme allongée constituant le restant de la colonne basse pression, des moyens pour envoyer de l'air de la ligne d'échange principale à la colonne moyenne pression, des moyens pour envoyer un gaz de tête de la colonne moyenne pression au rebouilleur-condenseur, des moyens pour envoyer le gaz de tête condensé du rebouilleur à la colonne moyenne pression, des moyens pour envoyer un gaz de tête de la colonne auxiliaire à la cuve du deuxième éléments de forme allongée, des moyens pour envoyer un liquide de cuve du deuxième élément de forme allongée en tête de la colonne auxiliaire, un sous-refroidisseur placé en dessous du premier ou du deuxième élément de forme allongée, des moyens pour envoyer un liquide de cuve de la colonne moyenne pression au sous-refroidisseur et ensuite au deuxième élément de forme allongée et/ou des moyens pour envoyer un liquide de la tête de la colonne moyenne pression au sous-refroidisseur et ensuite au deuxième élément de forme allongée, des moyens pour envoyer un gaz de tête du deuxième élément de forme allongée au sous-refroidisseur. De préférence le sous-refroidisseur est placé en dessous du deuxième 30 élément de forme allongée. Le sous-refroidisseur et le deuxième élément de forme allongée peuvent être placés dans un paquet dont la longueur ne dépasse pas 35 mètres, voire 30 mètres. Cette configuration permet d'occuper au mieux le volume de la boîte froide en : - équilibrant les hauteurs des deux sections de colonnes, - plaçant le sous-refroidisseur intelligemment pour optimiser la section de la boîte froide, - laissant la colonne moyenne pression au sol permettant une alimentation de l'air diphasique en charge sur la colonne, - assurant une bonne mise en charge du liquide sur la pompe de remontée de liquide, -permettant d'avoir une boîte froide incluant tronçon parallèle et minaret d'une hauteur inférieure à 35m, voire 30m tout en utilisant des garnissages structurés ondulés-croisés. L'invention sera décrite en plus de détails en se référant au dessin qui montre un appareil de séparation d'air selon l'invention. Un appareil de séparation d'air comprend un premier élément de forme allongée A et un deuxième élément de forme allongée B. Le premier élément de forme allongée A comprend la colonne moyenne pression 1 d'une double colonne surmonté d'un rebouilleur condenseur 5. Au-dessus de ce rebouilleur se trouve une colonne auxiliaire contenant quelques plateaux théoriques de garnissages structurés ondulés-croisés, constituant la partie inférieure 2 de la colonne basse pression. Le deuxième élément de forme allongée B est composé du restant de la colonne basse pression 3 contenant également des garnissages structurés ondulé-croisés. En dessous du deuxième élément se trouve un sous-refroidisseur 6. L'appareil comprend des moyens 11 pour envoyer de l'air comprimé épuré et refroidi dans la ligne d'échange principale, à la colonne moyenne pression. De l'azote de la tête de la colonne est envoyé au rebouilleur 5 où il se condense. De l'oxygène gazeux 17 est soutiré en cuve de la colonne auxiliaire. De la tête de la colonne auxiliaire, un gaz 15 enrichi en oxygène est soutiré et envoyé en cuve de la colonne 3. Un liquide de cuve 13 de la colonne 3 est envoyé en tête de la colonne auxiliaire 2 après avoir été pressurisé dans une pompe P. Le premier élément de forme allongée est posé au niveau du sol. Le deuxième élément de forme allongée est surélevé au moyen d'un châssis métallique, ce châssis étant lui même posé au niveau du sol. Ce châssis servant par la même occasion de support au sous refroidisseur . La pompe P est également disposée au niveau du sol. De cette manière, les têtes de la colonne auxiliaire 2 et du deuxième élément de forme allongée se trouvent substantiellement au même niveau. Dans le sous-refroidisseur, du liquide riche de la cuve de la colonne moyenne pression se refroidit avant d'être envoyé au deuxième élément de forme allongée. De même, un ou plusieurs liquides enrichis en azote provenant de la tête de la colonne moyenne pression peuvent s'y refroidir avant d'être envoyé(s) en tête du deuxième élément de forme allongée. Au moins un gaz de tête du deuxième élément de forme allongée se réchauffe dans le sous-refroidisseur avant d'être envoyé à la ligne d'échange principale. REVENDICATIONS 1. Appareil de séparation d'air comprenant une ligne d'échange principale, un premier élément de forme allongée (A) comprenant la colonne moyenne pression (1) d'une double colonne, surmontée d'un rebouilleur-condenseur (5) et d'une colonne auxiliaire (2) contenant au moins un plateau théorique constituant la partie inférieure de la colonne basse pression, un deuxième élément (B) de forme allongée constituant le restant de la colonne basse pression, des moyens (11) pour envoyer de l'air de la ligne d'échange principale à la colonne moyenne pression, des moyens pour envoyer un gaz de tête de la colonne moyenne pression au rebouilleur-condenseur, des moyens pour envoyer le gaz de tête condensé du rebouilleur à la colonne moyenne pression, des moyens pour envoyer un gaz de tête (15) de la colonne auxiliaire à la cuve du deuxième élément de forme allongée, des moyens pour envoyer un liquide de cuve (13) du deuxième élément de forme allongée en tête de la colonne auxiliaire, un sous-refroidisseur (6) placé en dessous du premier ou du deuxième élément de forme allongée, des moyens pour envoyer un liquide de cuve de la colonne moyenne pression au sous-refroidisseur et ensuite au deuxième élément de forme allongée et/ou des moyens pour envoyer un liquide de la tête de la colonne moyenne pression au sous-refroidisseur et ensuite au deuxième élément de forme allongée et des moyens pour envoyer un gaz de tête du deuxième élément de forme allongée au sous-refroidisseur. 2. Appareil selon la revendication 1 dans lequel le sous-refroidisseur (6) est placé en dessous du deuxième élément (B) de forme allongée. 3. Appareil selon la revendication 2 dans lequel le sous-refroidisseur (6) et le deuxième élément de forme allongée (B) sont placés dans un paquet dont la longueur ne dépasse pas 35 mètres, voire 30 mètres.