Brevet FR2917490A1 — publié le 20081219

La présente invention est relative à une boîte froide d'un appareil de séparation cryogénique par distillation. En général quand un appareil de séparation cryogénique est construit sur site, il faut installer un compresseur, un appareil d'épuration, une boîte froide, un stockage de liquide et un système de vaporisation. Chaque élément est généralement installé séparément et donc doit être connecté à au moins un autre élément sur site, ce qui peut être coûteux en temps et en main d'oeuvre. Selon la présente invention, il est prévu une boîte froide d'un appareil de séparation cryogénique par distillation comprenant i) une enceinte isolée ii) une colonne de distillation contenue à l'intérieur de l'enceinte iii) des moyens pour envoyer un fluide à séparer à la colonne iv) des moyens pour sortir un fluide séparé de la colonne caractérisée en ce qu'au moins un élément de traitement d'un fluide, soit séparé dans la colonne soit à séparer dans la colonne, est monté sur une paroi extérieure de l'enceinte. Selon d'autres aspects facultatifs : - au moins un stockage de liquide cryogénique est à l'intérieur de l'enceinte. - au moins un élément de traitement d'un fluide monté sur une paroi extérieure de l'enceinte est un élément de traitement de fluide séparé. - au moins un élément est une vanne, un échangeur, un compresseur, une pompe, un instrument de mesure ou d'analyse. - au moins un élément de traitement d'un fluide monté sur une paroi extérieure de l'enceinte est un élément de traitement de fluide à séparer. - au moins un élément fait partie de ou constitue une unité d'épuration. - au moins un élément fait partie de ou constitue une unité de compression. au moins un élément est, de préférence entièrement, supporté par l'enceinte. - l'au moins un élément est monté sur une paroi latérale de l'enceinte. Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu un appareil de séparation cryogénique comprenant une boîte froide telle que décrite ci-dessus. L'appareil peut être un appareil de séparation d'air . L'invention sera décrite en plus de détail en se référant à la figure qui illustre un appareil de séparation d'air pour la production d'azote selon l'invention. L'appareil est dans ce cas précis tenu en froid, non pas par une turbine, mais par injection d'azote liquide en tête de colonne, de manière connue, appelée communément biberonnage . L'appareil comprend une boîte froide 1 constituée par une enceinte allongée 9 d'axe vertical dans laquelle se trouvent une colonne de distillation d'air 5 munie d'un condenseur de tête, une ligne d'échange 6, servant à refroidir de l'air comprimé et épuré par échange de chaleur avec de l'azote et un gaz résiduaire, et un stockage d'azote liquide 7. La boîte froide est isolée en étant perlitée et mise sous vide. Alternativement elle peut contenir de la perlite seule ou un autre isolant. L'enceinte 9 peut être à section circulaire ou rectangulaire. La boîte froide est posée sur le sol 3 et maintenue en place par une jupe 17 (ou par des pieds). Divers éléments 11, 13, 15 de l'appareil de séparation cryogénique sont fixés à la paroi latérale extérieure de la boîte froide. Ces éléments peuvent traiter au moins une partie de l'air à séparer ou au moins une partie de l'azote séparé ou du résiduaire. Par exemple, l'unité d'épuration d'air 11 comprenant les bouteilles d'adsorbant, le réchauffeur électrique et les vannes et tuyaux associés peut être fixée à la paroi extérieure de l'enceinte 9. L'unité d'épuration est connectée lors de la fixation à la colonne pour permettre le passage d'air épuré à la colonne à travers la conduite 19 et de gaz résiduaire de la colonne à l'épuration pour la régénération (non-illustré). Une unité de traitement 13 d'un produit de la distillation dans la colonne de l'appareil est également fixée à la paroi extérieure. Elle peut comprendre une unité d'analyse et/ou une unité de mesure (tel qu'un débitmètre) et/ou une vanne de détente et/ou une pompe et/ou un échangeur et/ou une turbine et/ou un compresseur d'azote et/ou un tuyau, en particulier de mise à l'air. L'unité de traitement est connectée par une conduite d'azote 21 ou de gaz résiduaire (non-illustré) à la colonne, lors de la fixation. L'unité de compression d'air 15 peut être fixée à la paroi extérieure de l'enceinte ou être posée sur le sol sans être attaché à l'enceinte. Au moment où l'unité de compression d'air 15 est fixée à l'enceinte, elle est également rattachée à l'unité d'épuration 11 pour permettre le passage d'air comprimé de l'unité 15 à l'unité 11. On comprendra que comme la ou les connexion(s) entre la colonne et au moins une unité fixée à l'enceinte est (sont) effectuée(s) au moment où l'unité est fixée à l'enceinte, ces connexions n'ont plus besoin d'être effectuées sur site, ainsi simplifiant l'installation. Cette méthode de fixation des éléments peut également simplifier la mise en conteneur de l'appareil pour le transport de celui-ci. Par contre, un ou plusieurs éléments, destiné à être attaché à l'enceinte 9 quand la boîte froide fonctionne, peut être transporté sans être attaché à l'enceinte, la fixation à l'enceinte étant effectuée une fois arrivé sur site. L'invention s'applique à d'autres types de distillation que la séparation d'air, par exemple, les séparations de mélanges riches en hydrogène ou monoxyde de carbone et les mélanges riches en dioxyde de carbone. Il sera compris que l'invention peut s'appliquer à des appareils tenus en froid autrement que par biberonnage et que, même pour un appareil biberonné, le stockage de liquide n'est pas nécessairement à l'intérieur de l'enceinte. Le positionnement des unités montré sur la figure n'est qu'un exemple et les unités peuvent être disposées autrement. De même, la disposition spatiale des éléments à l'intérieur de l'enceinte ne représente pas forcément la réalité physique. Par exemple, la ligne d'échange peut être à côté de la colonne ou au-dessus de la colonne. En particulier, au moins un élément de traitement d'un fluide monté sur une paroi extérieure de l'enceinte est un élément de traitement de fluide séparé autre qu'un échangeur. REVENDICATIONS 1. Boîte froide d'un appareil de séparation cryogénique par distillation comprenant i) une enceinte isolée (9) ii) une colonne de distillation (5) contenue à l'intérieur de l'enceinte iii) des moyens (19) pour envoyer un fluide à séparer à la colonne iv) des moyens (21) pour sortir un fluide séparé de la colonne caractérisée en ce qu'au moins un élément de traitement d'un fluide (11, 13, 15), soit séparé dans la colonne soit à séparer dans la colonne, est monté sur une paroi extérieure de l'enceinte. 2. Boîte froide selon la revendication 1 comprenant au moins un stockage de liquide cryogénique (7) à l'intérieur de l'enceinte. 3. Boîte froide selon la revendication 1 ou 2 dans laquelle au moins un élément de traitement d'un fluide monté sur une paroi extérieure de l'enceinte est un élément de traitement de fluide séparé (13). 20 4. Boîte froide selon la revendication 3 dans laquelle au moins un élément est une vanne, un échangeur, un compresseur, une pompe, un instrument de mesure ou d'analyse. 5. Boîte froide selon l'une des revendications précédentes dans laquelle au 25 moins un élément de traitement d'un fluide monté sur une paroi extérieure de l'enceinte est un élément de traitement de fluide à séparer (11, 15). 6. Boîte froide selon la revendication 5 dans laquelle au moins un élément (11) fait partie de ou constitue une unité d'épuration. 7. Boîte froide selon la revendication 5 ou 6 dans laquelle au moins un élément (15) fait partie de ou constitue une unité de compression. 30 10 8. Boîte froide selon l'une des revendications précédentes dans laquelle l'au moins un élément (11, 13, 15) est, de préférence entièrement, supporté par l'enceinte. 9. Boîte selon l'une des revendications précédentes dans laquelle l'au moins un élément (11,13,15) est monté sur une paroi latérale de l'enceinte. 10. Appareil de séparation cryogénique comprenant une boîte froide selon l'une des revendications précédentes. 11. Appareil selon la revendication 10, l'appareil étant un appareil de séparation d'air cryogénique.