Brevet FR3086549A1 — publié le 20200403

s La présente invention est relative à une enceinte de colonne de distillation et à une méthode de transport d'une enceinte de colonne de distillation. Les colonnes de distillation devant opérer à une température en dessous de l'ambiante sont disposées dans des enceintes isolées. Ces enceintes, appelées boîtes froides ont généralement une forme de cuboïde mais peuvent dans 10 quelques cas avoir une forme cylindrique. D'autres types de colonne de distillation peuvent également être contenues dans des enceintes pour des raisons de sécurité ou de confidentialité. La présente invention vise à faciliter les transports d'une telle enceinte. Elle vise également à réduire la surface occupée par une enceinte, la 15 quantité de matière isolante qu'elle contient et donc le prix de l'appareil. La forme courbe d'une partie de l'enceinte permet de laisser moins d'espace entre la colonne et la paroi de l'enceinte, en éliminant au moins deux coins, voire tous les coins, puisque l'enceinte formée n'a que deux coins au total, voire aucun. La zone de coins où deux tôles de l'enceinte sont rattachées est toujours une région où la 20 risque de fissure est augmentée, avec la possibilité de formation de glace, néfaste pour l'appareil. Cette nouvelle conception combine les avantages des deux formes composant l'enceinte, la partie cylindrique favorisant la résistance structurelle et la réduction de volume de l'appareil, y compris la prise sur sol, et la partie en forme 25 de cuboïde facilitant l'installation des tuyauteries. De plus, la combinaison des deux formes a l'effet synergétique d'éliminer au moins une partie des coins. Selon un objet de l'invention, il est prévu une enceinte de colonne de distillation devant fonctionner à une température en dessous de 0°C, voire cryogénique comprenant au moins quatre parois, verticales en utilisation, et un 30 toit, l'enceinte étant conçue pour contenir au moins une colonne de distillation, au moins un autre élément devant fonctionner à une température cryogénique ainsi que de l'isolation caractérisée en ce qu'elle comprend au moins deux parois planes rectangulaires et au moins une paroi convexe. 2 Selon une variante, l'enceinte comprend deux parois planes rectangulaires et deux parois convexes, définissant un premier espace en forme de cuboïde avec de part et l'autre un deuxième espace en forme de tronc de cylindre. Selon une autre variante, l'enceinte comprend trois parois planes rectangulaires entourant un premier espace en forme de cuboïde ainsi qu'une paroi convexe entourant un deuxième espace en forme de tronc de cylindre. Selon d'autres aspects facultatifs, qui peuvent être combinés les uns avec les autres : - l'enceinte comprend trois parois planes rectangulaires entourant un premier espace en forme de cuboïde, les trois parois droites comprenant une première paroi plane reliée à un bord libre de la deuxième paroi plane par un angle droit et reliée à un bord libre de la troisième paroi plane par un angle droit ainsi qu'une paroi convexe, délimitant un deuxième espace constituée par une paroi convexe en dehors du premier espace. - l'au moins une paroi convexe a un bord est un arc d'un cylindre droit circulaire ou ovale et éventuellement le deuxième espace est un demi-cylindre. - toutes les parois ont la même hauteur dans le sens vertical. - l'enceinte contient au moins une deux colonnes de distillation superposées et éventuellement un stockage et/ou un échangeur de chaleur et/ou 20 des conduites et/ou un séparateur de phases et/ou une autre colonne de distillation. - l'élément le plus proche de la paroi convexe est un élément cylindrique, tel qu'une colonne ou un stockage. - au moins un tiers du volume de l'élément cylindrique est situé dans le 25 deuxième espace. - seule une partie du volume de l'élément cylindrique est située dans le premier espace. - la paroi convexe est un axe de cercle de diamètre D et l'élément cylindrique a une section en forme de cercle de diamètre d, les centres des 30 cercles étant éloignés d'au plus 1 m, les cercles étant de préférence concentriques. - le rapport d/D' est entre 0,6 et 0,95. - l'enceinte contient de la matière isolante, par exemple étant remplie d'isolant pulvérulent. 3 - l'enceinte comprend une ossature en forme de cuboïde contenant des conduites et servant de support pour la colonne et/ou les conduites et/ou un échangeur de chaleur, l'ossature étant contenue entièrement dans le premier espace de l'enceinte. s - la paroi convexe est disposée face aux vent prédominant. - la colonne de distillation est partiellement contenue dans l'ossature. - la séparation minimale entre la colonne et la paroi convexe la plus proche de la colonne et/ou entre l'autre élément et la paroi convexe la plus proche de l'autre élément est entre 400 mm et 1000 mm. 10 - la colonne de distillation est cylindrique. - plus que le quart, voire la moitié du volume de l'enceinte est occupé par la colonne, pouvant être une simple colonne ou une double colonne constituée par deux colonnes superposées. - moins qu'un tiers, voire moins que le quart du volume de l'enceinte est 15 occupé par la colonne, pouvant être une simple colonne ou une double colonne constituée par deux colonnes superposées. - la hauteur de la colonne est d'au moins 10 m. Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu un appareil de séparation, par exemple d'air, par distillation cryogénique comprenant une enceinte telle que décrite ci-dessus. Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu une méthode de transport d'une partie d'une enceinte de colonne de distillation telle que décrite dans une des revendications précédentes dans lequel on transporte au moins une paroi convexe par un moyen de transport pouvant être un camion ou un bateau dans laquelle au moins une paroi convexe est disposée sur une surface plate du moyen de transport, reposant sur les bords libres de la paroi convexe. Éventuellement plusieurs parois convexes destinées à faire partie, chacune, d'une enceinte sont empilées les unes sur les autres et sont transportées par le moyen de transport. L'invention sera décrite de manière plus détaillée en se référant aux figures. Les figures montrent des coupes d'une enceinte pour une colonne de distillation, vues de dessus. La Figure 1 montre une enceinte 1 devant renfermer au moins deux éléments devant fonctionner à une température en dessous de l'ambiante voire 4 cryogénique. Ça peut être l'enceinte d'un appareil de séparation d'air, d'un mélange d'hydrogène et de monoxyde de carbone avec éventuellement de l'azote ou de l'argon ou du méthane, un mélange de méthane et d'azote ou un mélange de dioxyde de carbone, d'oxygène et d'azote. 5 La colonne de distillation 2 est un cylindre vertical devant servir à séparer un mélange tel que décrit. L'élément 2 peut être deux colonnes de distillation superposées, par exemple la colonne moyenne pression et la colonne basse pression d'un appareil de séparation d'air. Dans ce cas, l'enceinte a une hauteur extrêmement élevée, dépassant 10 m et pouvant être de 15 à 60 m en hauteur. A 10 ces élévations il est important de réduire la prise au vent de la colonne en orientant la paroi convexe face aux vents prédominants. L'enceinte 1 comprend également un autre élément 7 pouvant être un échangeur de chaleur et/ou au moins une conduite et/ou au moins un séparateur de phases. Il peut être une ossature en forme de cuboïde contenant des conduites 15 et servant de support pour la colonne. Sinon l'ossature peut simplement contenir les conduites et/ou un échangeur de chaleur sans servir de support à la colonne. L'ossature peut contenir l'autre élément 7 avec de l'isolation 8 entre l'élément et l'ossature ou bien la structure de l'autre élément 7 peut faire partie de la structure de l'enceinte. 20 Les parois planes A, B, C sont agencées de sorte que les trois parois planes rectangulaires forment trois des quatre bord d'un premier espace 5 en forme de cuboïde. Les trois parois droites comprenant une première paroi plane B reliée à un bord libre de la deuxième paroi plane A par un angle droit et reliée à un bord libre de la troisième paroi plane C par un angle droit. Une paroi convexe D délimite 25 un deuxième espace 3 en forme de tronc de cylindre en dehors de de le premier espace 5. Les bords libres de la paroi convexe D sont chacun reliés à un bord libre d'une paroi plane A, C. Ainsi le premier espace 5 et le deuxième espace 3 sont jointives. La colonne 2 est disposée au moins partiellement du deuxième espace mais 30 une partie de la colonne peut se trouver dans le premier espace. Il sera compris que la colonne peut se trouver entièrement dans le premier espace et qu'un autre élément 2 peut se trouver à côté de la paroi convexe, par exemple un stockage ou un séparateur de phase. 5 Les dimensions de la paroi convexe D sont choisies de sorte qu'elle est éloignée de la colonne 2 juste suffisamment pour l'isolation la protège des rentrées de chaleur. La paroi convexe D est un axe de cercle de diamètre D' et l'élément 5 cylindrique a une section en forme de cercle de diamètre d, les centres des cercles étant éloignés d'au plus 1 m, les cercles D', d étant de préférence concentriques. Le rapport d/D' est de préférence entre 0,6 et 0,95. De l'isolation 8 remplit l'espace entre les parois A, B, C, D et les éléments 2,7 to ainsi que l'espace entre les éléments 2,7. La séparation minimale entre la colonne et la paroi convexe la plus proche de la colonne est entre 400 mm et 1000 mm. La séparation minimale entre l'autre élément et la paroi convexe la plus proche de l'autre élément est entre 400 mm et 1000 mm. 15 De préférence tout élément dans l'enceinte est séparé de la paroi la plus proche d'au moins 400 mm, voire 500mm. La Figure 2 montre une variante de la Figure 1 avec deux éléments cylindriques 2, 4, dont une est une colonne de distillation 2,4 et l'autre 4,2 est un stockage ou une colonne de distillation. Les éléments 2,22 peuvent avoir le même 20 diamètre ou pas. Ici l'élément 2 se trouvent partiellement dans le deuxième espace 3 et l'élément 22 entièrement dans le premier espace 5. Dans ce cas, le deuxième espace est substantiellement plus petite que le premier espace 5. La Figure 3 montre une variante de la Figure 2 avec deux parois planes 25 parallèles A, B formant les bords plats d'une enceinte avec deux côtés opposés convexes. Ces deux côtés sont formés par deux parois convexes D, E. Les parois planes A, B sont agencées de sorte que les deux parois planes rectangulaires forment deux bords opposés des quatre bords d'un premier espace 5 en forme de cuboïde. Les deux parois droites comprennent une première paroi 30 plane A reliée à une deuxième paroi plane par les deux parois convexes. Une paroi convexe D délimite un deuxième espace 3 en forme de tronc de cylindre en dehors de de le premier espace 5. Les bords libres de la paroi convexe D sont chacun reliés à un bord libre d'une paroi plane A, B. 6 Une paroi convexe E délimite un deuxième espace 3' en forme de tronc de cylindre en dehors de de le premier espace 5. Les bords libres de la paroi convexe D sont chacun reliés à un bord libre d'une paroi plane A, B. Il sera compris que l'enceinte E pourrait être élargi en cas de besoins s modifiés en remplaçant la paroi B par la paroi E afin d'augmenter légèrement la prise au sol. L'enceinte contient deux éléments cylindriques 2, 4, dont une est une colonne de distillation 2,4 et l'autre 4,2 est un stockage ou une colonne de distillation. Les éléments 2,4 peuvent avoir le même diamètre ou pas. Ici l'élément 10 2 se trouvent partiellement dans le deuxième espace 3 et l'élément 4 partiellement dans une troisième espace 3' et les deux 2,4 sont partiellement dans le premier espace 5. L'élément 22 est disposé entre les éléments 2,4 et entièrement dans le premier espace 5. L'élément le plus proche d'au moins une paroi convexe dans toutes les 15 figures est un élément cylindrique 2,4, tel qu'une colonne ou un stockage. Il est possible pour la Figure 3 de remplacer un élément cylindrique 2,4 par un élément non-cylindrique. De préférence au moins un tiers du volume de l'élément cylindrique 2,4 est situé dans le deuxième espace 3,3'. 20 Les dimensions des paroi convexe D, E sont choisies de sorte qu'elle est éloignée des colonne 2, 4 juste suffisamment pour l'isolation les protège des rentrées de chaleur. La paroi convexe D est un axe de cercle de diamètre D' et l'élément cylindrique a une section en forme de cercle de diamètre d, les centres des 25 cercles étant éloignés d'au plus 1 m, les cercles D', d étant de préférence concentriques. Le rapport d/D' est de préférence entre 0,6 et 0,95. La paroi convexe E est un axe de cercle de diamètre D" et l'élément cylindrique a une section en forme de cercle de diamètre d, les centres des 30 cercles étant éloignés d'au plus 1 m, les cercles D", d étant de préférence concentriques. Le rapport d/D" est de préférence entre 0,6 et 0,95. La séparation minimale entre la colonne 2,4 et la paroi convexe D, E la plus proche de la colonne est entre 400 mm et 1000 mm. 7 La séparation minimale entre l'autre élément 7 et la paroi la plus proche de l'autre élément est entre 400 mm et 1000 mm. De préférence tout élément dans l'enceinte est séparé de la paroi la plus proche d'au moins 400 mm, voire 500 mm. s Dans la Figure 5, l'enceinte 1 est beaucoup plus réduite, plus que le quart, voire la moitié du volume de l'enceinte étant occupé par la colonne 2, placé à proximité de la paroi convexe D. La partie de l'enceinte à proximité de la paroi plane B à l'opposé de la paroi convexe D est occupée par des accessoires de la colonne 7, par exemple au moins une conduite, au moins un échangeur de 10 chaleur. Ces accessoires peuvent être montés dans une ossature qui peut être contenue dans l'enceinte 1 ou qui peut faire partie de l'enceinte 1, ainsi facilitant la mise en place de l'appareil. Pour transporter une partie d'une enceinte de colonne de distillation, on transporte au moins une paroi convexe D, E par un moyen de transport pouvant 15 être un camion ou un bateau dans laquelle au moins une paroi convexe est disposée sur une surface plate du moyen de transport, reposant sur les bords libres de la paroi convexe. Éventuellement, plusieurs parois convexes D, REVENDICATIONS1. Enceinte (1) de colonne de distillation (2,4) devant fonctionner à une température en dessous de 0°C, voire cryogénique comprenant au moins quatre parois (A,B,C,D), verticales en utilisation, et un toit, l'enceinte étant conçue pour contenir au moins une colonne de distillation, au moins un autre élément (7) devant fonctionner à une température cryogénique ainsi que de l'isolation (8) caractérisée en ce qu'elle comprend au moins deux parois planes rectangulaires (A B,C) et au moins une paroi convexe (D,E). 2. Enceinte selon la revendication 1 comprenant deux parois planes rectangulaires (A,B) et deux parois convexes (D,E), définissant un premier espace 15 en forme de cuboïde (5) avec de part et l'autre un deuxième espace en forme de tronc de cylindre (3,3'). 3. Enceinte selon la revendication 1 comprenant trois parois planes rectangulaires (A,B,C) entourant un premier espace (5) en forme de cuboïde, les 20 trois parois droites comprenant une première paroi plane (B) reliée à un bord libre de la deuxième paroi plane (A)par un angle droit et reliée à un bord libre de la troisième paroi plane (C) par un angle droit ainsi qu'une paroi convexe, délimitant un deuxième espace constitué par une paroi convexe (D) en dehors de de le premier espace. 25 4. Enceinte selon l'une des revendications précédentes dans laquelle l'au moins une paroi convexe (D,E) a un bord est un arc d'un cylindre droit circulaire ou ovale et éventuellement le deuxième espace est un demi-cylindre. 30 5. Enceinte selon la revendication 1 ou 2 dans laquelle toutes les parois (A,B,C,D) ont la même hauteur dans le sens vertical. 9 6. Enceinte selon l'une des revendications précédentes contenant au moins deux colonnes de distillation superposées (2) et éventuellement un stockage et/ou un échangeur de chaleur (7) et/ou des conduites (7) et/ou un séparateur de phases. 5 7. Enceinte selon la revendication 6 dans lequel l'élément le plus proche de la paroi convexe (D,E) est un élément cylindrique, tel qu'une colonne (2,4) ou un stockage. 8. Enceinte selon la revendication 7 dans lequel au moins un tiers du volume de l'élément cylindrique (2,4) est situé dans le deuxième espace (3, 3'). 9. Enceinte selon la revendication 8 dans laquelle seule une partie du volume de l'élément cylindrique (2,4) est située dans le premier espace (5). 10. Enceinte selon l'une des revendications 7 à 9 dans lequel la paroi convexe (D,E) est un axe de cercle de diamètre D' et l'élément cylindrique a une section en forme de cercle de diamètre d, les centres des cercles étant éloignés d'au plus 1 m, les cercles étant de préférence concentriques. 11. Enceinte selon la revendication 10 dans laquelle le rapport d/D' est entre 0,6 et 0,95. 12. Enceinte selon l'une des revendications précédentes contenant de la matière isolante (8), par exemple étant remplie d'isolant pulvérulent.