Brevet FR3017939A1 — publié le 20150828

La présente invention est relative à un appareil de séparation d'air par distillation cryogénique, par exemple de l'air, comprenant une pluralité d'éléments modulaires. Les unités de séparation d'air ont été historiquement construites de façon sur mesure. Afin de gagner du temps de conception, et de montage, il est souvent proposé de réaliser des conceptions modulaires. Il a été développé des approches modulaires de construction de nos unités 10 en séparant nos équipements par morceaux, en regroupant certaines parties par paquets. Il est connu de disposer les éléments d'un appareil de séparation d'air dans un conteneur. Un conteneur est un caisson métallique, en forme de parallélépipède conçu pour le transport de marchandises par différents modes de 15 transport. Ses dimensions ont été normalisées au niveau international. Il est muni, dans tous les angles, de pièces de préhension permettant de l'arrimer et de le transborder d'un véhicule à un autre. Il permet ainsi de diminuer les temps de rupture de charge et de transbordement. Ses adaptations spécifiques permettent de faciliter les opérations de « mise en boîte » des marchandises (= empotage) et 20 de vidage (= dépotage). Selon la norme ISO (Organisation internationale de normalisation), il y a trois grandes séries de conteneurs dont la longueur est respectivement de 20 pieds, 30 pieds (9,14 m) et 40 pieds. Tous les conteneurs de ces séries ont la même largeur, 8 pieds (243,84 cm), ce qui a permis le développement des navires 25 porte-conteneur, mais cette largeur ne suffit en général pas pour transporter de front deux palettes normalisées (1 200 mm x 800 mm) dans le sens de leur longueur, ni trois dans le sens de leur largeur L'approche modulaire de l'appareil de séparation d'air est de considérer la façon de disposer des morceaux qui peuvent être livrés sur site en caisson, par 30 exemple en conteneurs (en anglais « container »). Ces caissons, par exemple des conteneurs, sont installés sur une matrice de support en trois dimensions. Ils peuvent être installés horizontalement ou verticalement. Cette grille matrice est constituée par une ossature dans laquelle viennent s'encastrer les éléments aux dimensions des conteneurs. Cette matrice est une structure métallique, béton ou mixte, qui est fabriquée sur site ou pré fabriquée. La grille de la matrice se fait avec un pas prédéfini qui n'est pas forcément dans le format du conteneur ISO et les équipements doivent s'adapter à la taille du module. Par ailleurs, on apporte un certain niveau de flexibilité pour les usines car les conteneurs sont interchangeables, ou démontables en cas de défaillance ou de modernisation de l'usine. En cas de démontage de l'usine, seuls les caissons, par exemple des conteneurs, seront déplacés et une seconde vie peut être apportée à la matrice 3D comme base de construction d'habitations ou de bureaux. Selon un aspect de l'invention, il est prévu un appareil de séparation d'air par distillation cryogénique comprenant au moins une colonne de distillation, une unité de compression d'air d'alimentation, une unité d'épuration permettant d'épurer l'air provenant de l'unité de compression et une unité d' échange de chaleur permettant de refroidir l'air d'alimentation, au moins certains éléments de l'appareil étant disposés dans des caissons de forme parallélépipédique ou cylindrique, par exemple des conteneurs et étant reliés avec d'autres éléments de l'appareil caractérisés en ce qu'au moins certains de ces caissons sont disposés dans une ossature. Selon d'autres objets facultatifs : - un conteneur a des dimensions normalisées - le caisson est fermé ou partiellement ouvert - au moins un caisson, par exemple un conteneur, a une longueur et la longueur est disposée verticalement dans l'ossature. - au moins un caisson, par exemple un conteneur a une longueur et la longueur est disposée horizontalement dans l'ossature. - l'ossature comprend au moins une plateforme sur laquelle est disposé un caisson, par exemple un conteneur. - l'ossature permet de superposer au moins deux caissons, par exemple deux conteneurs. - au moins un caisson, par exemple un conteneur, est contenu entièrement à l'intérieur de l'ossature. - au moins un caisson, par exemple un conteneur, éventuellement contenant au moins une colonne, est contenue partiellement dans l'ossature mais la dépasse de préférence verticalement. - l'ossature est composée d'éléments en béton ou en acier. - un caisson, par exemple un conteneur, disposé dans l'ossature comprend au moins une colonne et/ou au moins une vanne et/ou au moins une turbine et/ou au moins un compresseur et/ou au moins un échangeur principal et/ou au moins un sous-refroidisseur et/ou au moins une pompe et/ou au moins un séparateur de phases. Selon l'invention, il est également prévu une méthode de construction d'un appareil de séparation par distillation cryogénique selon telle que décrit ci-dessus dans laquelle on installe une ossature et on glisse au moins un caisson, par exemple un conteneur, dans l'ossature, soit sur site soit pour transportation sur site. L'invention sera décrite de manière plus détaillée en se référant aux figures. Dans la Figure 1, le dessin 2 The GRID is growing » illustre une ossature en béton ou en acier destiné à contenir au moins un caisson, par exemple un conteneur contenant un élément d'un appareil de séparation d'air. L'ossature peut également contenir d'autres paquets qui ne sont pas des conteneurs, n'étant pas normalisés, mais qui contiennent différents éléments de l'appareil de séparation d'air. Un exemple pourrait être de disposer une colonne de distillation d'air dans un caisson appelé paquet et de placer le paquet au moyen d'une grue comme illustré dans le dessin 3 « PLUG-IN » dans l'ossature. Le paquet peut être de forme parallélépipédique ou cylindrique et peut contenir par exemple une double colonne de séparation d'air. D'autres éléments de l'appareil de séparation sont placés dans des conteneurs. Un conteneur peut contenir par exemple au moins une colonne de séparation et/ou des tuyauteries et/ou des vannes et/ou une turbine et/ou un échangeur de chaleur et/ou une pompe et/ou un compresseur et/ou un sous-refroidisseur. Par exemple un caisson, par exemple un conteneur peut contenir au moins une partie de l'unité d'épuration de l'air comprimé. Des caissons, par exemple des conteneurs, peuvent être superposés, puisque l'ossature comprend au moins trois niveaux. Dans la figure aucun élément n'est disposé au niveau du sol. Tous les conteneurs sont disposés surélevés au-dessus du sol. Si besoin est, des éléments de l'appareil peuvent être remplacés ou rajoutés pendant la vie de l'appareil, en particulier pour augmenter la taille de l'appareil. La Figure 2 illustre la construction de l'ossature pour former une grille tridimensionnelle. Ici les éléments de la grille forment des carrés, ayant par exemple, les dimensions de la surface carrée d'un conteneur. D'autres dispositions des éléments sont bien sûr possibles. Les caissons sont interconnectés sur site pour permettre le fonctionnement de l'usine. Les caissons peuvent être assemblés dans l'ossature sur site. Certains caissons (conteneurs ou paquet) sont entièrement contenus dans l'ossature alors que d'autres dépassent la hauteur de l'ossature, par exemple le paquet de la colonne. Si l'appareil ferme de manière permanente, des bureaux ou des appartements peuvent les remplacer dans l'ossature. REVENDICATIONS1. Appareil de séparation d'air par distillation cryogénique comprenant au moins une colonne de disteation, une unité --Ue compression d'air d'alimentation, une unité d'épuration permettant d'épurer l'air provenant de l'unité de compression et une unité d' échange de chaleur permettant de refroidir l'air d'alimentation, au moins certains éléments de l'appareil étant disposés dans des caissons de forme parallélépipédique ou cylindrique, par exemple des conteneurs et étant reliés avec d'autres éléments de l'appareil caractérisé en ce qu'au moins certains de ces caissons sont disposés dans une ossature. 2. Appareil selon la revendication 1 dans lequel au moins un caisson, par exemple un conteneur, a une longueur et la longueur est disposée verticalement dans l'ossature. 3. Appareil selon la revendication 1 dans lequel au moins un caisson, par exemple un conteneur, a une longueur et la longueur est disposée horizontalement dans l'ossature. 4. Appareil selon l'une des revendications précédentes dans lequel l'ossature comprend au moins une plateforme sur laquelle est disposés un caisson, par exemple un conteneur. 5. Appareil selon l'une des revendications précédentes dans lequel l'ossature permet de superposer au moins deux caissons, par exemple deux conteneurs. 6. Appareil selon l'une des revendications précédentes dans lequel au moins un caisson, par exemple un conteneur, est contenu entièrement à l'intérieur de l'ossature. 7. Appareil selon l'une des revendications précédentes dans lequel au moins un caisson, par exemple un conteneur, éventuellement contenant au moinsune colonne, est contenue partiellement dans l'ossature mais la dépasse de préférence verticalement. 8. Appareil selon l'une des revendications précédentes dans lequel l'ossature est corrtposée trêlé` ments en béton ou en acier. 9. Appareil selon l'une des revendications précédentes dans lequel un caisson, par exemple un conteneur, disposé dans l'ossature comprend au moins une colonne et/ou au moins un compresseur et/ou au moins un échangeur principal. 10. Méthode de construction d'un appareil de séparation par distillation cryogénique selon l'une des revendications précédentes dans laquelle on installe une ossature et on glisse au moins un caisson, par exemple un conteneur , dans l'ossature, soit sur site soit pour transportation sur site.