Brevet FR2928990A1 — publié le 20090925

La présente invention est relative à une enceinte de fluide cryogénique. Pour les colonnes de séparation d'air, il est connu d'utiliser de l'aluminium et de l'acier inoxydable à forte teneur en nickel comme matériaux. Ces matériaux sont coûteux et lourds. La présente invention vise à réduire les coûts des enceintes, telles que les stockages et les colonnes, ainsi qu'à en réduire leurs coûts de transportation. Tous les pourcentages dans ce document sont des pourcentages en termes de poids, sauf celui concernant la réduction d'épaisseur des viroles. Un fluide cryogénique est un fluide à au plus -40°C, de préférence à au plus -100°C, voire à au plus -150°C. Selon un objet de l'invention, il est prévu une enceinte de fluide cryogénique caractérisée en ce qu'au moins une paroi de l'enceinte en contact avec le fluide cryogénique est en acier, l'acier contenant au plus 5% de nickel et au moins 13% de chrome. Selon d'autres aspects facultatifs : - l'acier contient au moins 2% de nickel et/ou au plus 20% de chrome et/ou au plus 9% de manganèse et/ou au moins 5% de manganèse et/ou au plus 0,25% d'azote et/ou au plus 3% de molybdène et/ou au plus 1,5% de cuivre et/ou au plus 0,08 % de carbone, -l'acier contient au plus 0,05% de carbone et/ou au plus 4,5 % de nickel et/ou au moins 15% de chrome, - l'enceinte est une colonne de distillation dont au moins la virole est en acier contenant au plus 5% de nickel et au moins 13% de chrome, - la cuve et/ou le sommet de la colonne est en acier contenant plus que 5% de nickel et moins que 13% de chrome, - l'épaisseur de la cuve et/ou du sommet de la colonne est égale ou supérieure à celle de la virole de la colonne. Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu un appareil de distillation cryogénique dans lequel au moins une colonne et/ou un stockage est constitué par une enceinte décrite ci-dessus. Optionnellement : - au moins un distributeur de colonne et/ou au moins un support d'élément cryogénique et/ou au moins une partie d'une boîte froide et/ou au moins une tuyauterie et/ou un fond de colonne et/ou un sommet de colonne est en acier contenant au plus 5% de nickel et au moins 13% de chrome. - l'appareil de distillation cryogénique comprend une double colonne, constituée par une colonne moyenne pression reliée thermiquement à une colonne basse pression dans lequel au moins la virole de la colonne moyenne pression et/ou la colonne basse pression est en acier contenant au plus 5% de nickel et au moins 13% de chrome. Les colonnes de séparation d'air selon l'invention ont des épaisseurs de virole réduites de 15 à 30% (en mètres) par rapport à celles utilisées 10 précédemment. Selon un exemple d'une colonne de distillation cryogénique selon l'invention, un acier du type UNS 20153, par exemple l'acier 201 LN � de la société Alleghany Ludlum, est utilisé pour fabriquer au moins la virole de la colonne. La virole est un corps de tôle enroulée pour former un cylindre. Cet 15 acier peut également servir à fabriquer un distributeur de colonne, un support d'élément cryogénique, par exemple la jupe qui maintient la colonne au-dessus du sol ou un support d'échangeur, au moins une partie d'une boîte froide, par exemple un fond étanche devant collecter des fuites de liquide ou au moins une tuyauterie. 20 Une double colonne d'un appareil de séparation d'air par distillation cryogénique est constituée par une colonne moyenne pression A reliée thermiquement au moyen d'un rebouilleur condenseur à une colonne basse pression B. La colonne moyenne pression A est composée d'une virole cylindrique 10, d'un sommet 14 ayant substantiellement la forme d'un 25 hémisphère aplati et d'un fond 13 ayant substantiellement la forme d'un hémisphère aplati. La colonne basse pression B est composée d'une virole cylindrique 11 et d'un sommet 15 ayant substantiellement la forme d'un hémisphère aplati. Au moins une des viroles 10,11 est en acier contenant au plus 5% de nickel et au moins 13% de chrome. De préférence elles sont en 30 acier au moins 2% de nickel et/ou au plus 20% de chrome et/ou au plus 9% de manganèse et/ou au moins 5% de manganèse et/ou au plus 0,25% d'azote et/ou au plus 3% de molybdène et/ou au plus 1,5% de cuivre et/ou au plus 0,08 0/0 de carbone. En particulier elles sont en acier contenant 16,4 % chrome, 4,1 nickel, 6,7 manganèse, 0,15 azote et 0,02 carbone, le complément étant le fer. De préférence le fond 13 et/ou au moins un des sommets 14, 15 est en acier contenant en acier contenant au plus 5% de nickel et au moins 13% de chrome. De cette façon, l'épaisseur de la virole ne dépasse pas l'épaisseur du fond et/ou du sommet de la colonne, voire est inférieure à cette épaisseur, alors que conventionnellement la virole est plus épaisse que le fond ou le sommet de la colonne. L'invention s'applique aussi aux colonnes de séparation des mélanges composés principalement d'hydrogène, de monoxyde de carbone, de méthane et éventuellement d'azote. L'invention s'applique également aux stockages de fluide cryogénique, par exemple les stockages d'air liquéfié, ou d'oxygène, d'argon, d'azote, de monoxyde de carbone ou d'hydrogène sous forme liquide. REVENDICATIONS 1. Enceinte de fluide cryogénique (A,B) caractérisée en ce qu'au moins une paroi (10,11) de l'enceinte en contact avec le fluide cryogénique est en acier, l'acier contenant au plus 5% de nickel et au moins 13% de chrome. 2. Enceinte selon la revendication 1 dans laquelle l'acier contient au moins 2% de nickel et/ou au plus 20% de chrome et/ou au plus 9% de manganèse et/ou au moins 5% de manganèse et/ou au plus 0,25% d'azote et/ou au plus 3% de molybdène et/ou au plus 1,5% de cuivre et/ou au plus 0,08 % de carbone. 3. Enceinte selon la revendication 1 ou 2, l'enceinte étant une colonne de distillation (A, B) dont au moins la virole est en acier contenant au plus 5% de nickel et au moins 13% de chrome. 4. Enceinte selon la revendication 3 dans lequel la cuve (13) et/ou le 15 sommet (14,15) de la colonne (A, B) est en acier contenant plus que 5% de nickel et moins que 13% de chrome. 5. Enceinte selon la revendication 4 dans laquelle l'épaisseur de la cuve (13) et/ou du sommet (14,15) de la colonne est égale ou supérieure à celle de la virole (10,11) de la colonne respective. 20 6. Appareil de distillation cryogénique dans lequel au moins une colonne (A, B) et/ou un stockage est constitué par une enceinte selon l'une des revendications précédentes. 7. Appareil de distillation cryogénique selon la revendication 6 dans lequel au moins un distributeur de colonne et/ou au moins un support d'élément 25 cryogénique et/ou au moins une partie d'une boîte froide et/ou au moins une tuyauterie et/ou un fond de colonne (13) et/ou un sommet de colonne (14,15) est en acier contenant au plus 5% de nickel et au moins 13% de chrome. 8. Appareil de distillation cryogénique selon la revendication 6 ou 7 comprenant une double colonne, constituée par une colonne moyenne pression 30 (A) reliée thermiquement à une colonne basse pression (B) dans lequel au moins la virole (10,11) de la colonne moyenne pression et/ou la colonne basse pression est en acier contenant au plus 5% de nickel et au moins 13% de chrome.