Brevet FR3110685A1 — publié le 20211126

Titre : Procédé et appareil de séparation d’air par distillation cryogénique Dans un procédé de séparation d’air par distillation cryogénique utilisant un système de colonnes constitué par une première colonne (101) opérant à une première pression et une deuxième colonne (102) opérant à une deuxième pression, un premier débit d’air (1) constituant entre 75 et 98% de l’air envoyé au système de colonnes comprimé à une troisième pression au-dessus de la première pression, est envoyé à la première colonne, un deuxième débit d’air (33) constituant entre 5 et 25% de l’air envoyé au système de colonnes est comprimé à une quatrième pression au-dessus de la deuxième pression mais inférieure à la troisième pression, est envoyé à la deuxième colonne, une troisième colonne (103) sépare un débit enrichi en argon et l’air (20) envoyé à la deuxième colonne constitue entre 10 et 25% de l’air total envoyé au système de colonnes. Figure de l’abrégé : Figure 1 Procédé et appareil de séparation d’air par distillation cryogénique La présente invention est relative à un procédé et à un appareil de séparation d’air par distillation cryogénique. Tous les pourcentages concernant des puretés sont des pourcentages molaires. Il est connu de séparer l’air dans un système de colonnes constitué par une première colonne opérant à une première pression et une deuxième colonne opérant à une deuxième pression inférieure à la première pression. Le gaz de tête de la première colonne sert à chauffer la cuve de la deuxième colonne. La deuxième colonne peut être en deux sections et peut être reliée à une colonne de séparation d’argon. Généralement tout l’air est comprimé à une pression au-dessus de la première pression, refroidi par contact direct avec de l’eau, épuré à cette pression et divisé en deux. Une fraction est envoyée à la première colonne et une autre fraction est surpressée dans un surpresseur et liquéfié par échange de chaleur avec un produit liquide du système de colonnes qui se vaporise et est envoyé à la première colonne et éventuellement à la deuxième colonne. Dans cette configuration, il n’y a qu’une seule unité d’adsorption pour épurer en eau et en dioxyde de carbone et autres impuretés secondaires. L’appareil est tenu en froid par une turbine envoyant de l’air gazeux ou liquide à la première colonne et/ou par une turbine envoyant de l’air à la deuxième colonne. US4964901 décrit un procédé où un seul compresseur d’air produit de l’air à deux pressions différentes qui sont épurés à ces pressions différentes et envoyés au système de colonnes. Le procédé produit de l’oxygène à des puretés relativement basses et ne produit pas d’argon. Selon la présente invention, en utilisant une colonne de séparation d’argon et avec production d'oxygène pur (>99% de préférence >99.5%), de manière surprenante pour l'homme de l'art, nous avons trouvé qu'un appareil de séparation d’air peut quand même avoir une forte injection d'air basse pression directement en colonne basse pression d’un système de colonnes comprenant une colonne opérant à plus basse pression que l’autre. Selon un objet de l’invention, il est prévu un procédé de séparation d’air par distillation cryogénique utilisant un système de colonnes constitué par une première colonne opérant à une première pression et une deuxième colonne opérant à une deuxième pression inférieure à la première pression, la tête de la première colonne étant thermiquement reliée à la cuve de la deuxième colonne dans lequel : Un premier débit d’air constituant entre 75 et 98% de l’air envoyé au système de colonnes est comprimé à une troisième pression au-dessus de la première pression, refroidi et envoyé à la troisième pression à une première unité d’adsorption pour être épuré en eau et en dioxyde de carbone et le premier débit épuré est envoyé à la première colonne et éventuellement à la deuxième colonne Un deuxième débit d’air constituant entre 5 et 25% de l’air envoyé au système de colonnes est comprimé à une quatrième pression au-dessus de la deuxième pression mais inférieure à la troisième pression, de préférence refroidi par contact direct dans une tour de refroidissement d’air, envoyé à la quatrième pression à une deuxième unité d’adsorption pour être épuré en eau et en dioxyde de carbone et le deuxième débit épuré est envoyé à la deuxième colonne De l’air se sépare dans la première colonne pour former un liquide enrichi en oxygène et un gaz enrichi en azote Du liquide enrichi en oxygène et du liquide enrichi en azote sont envoyés de la première colonne à la deuxième colonne Un liquide d’une pureté supérieure à 99%, de préférence à 99.5% d’oxygène est soutiré du système de colonnes, pressurisé et puis vaporisé par échange de chaleur avec au moins une partie du premier débit d’air Un gaz enrichi en argon est envoyé de la deuxième colonne à une troisième colonne et un fluide riche en argon est soutiré en tête de la troisième colonne et L’air envoyé à la deuxième colonne constitue entre 10 et 25% de l’air total envoyé au système de colonnes. Selon d’autres aspects facultatifs : le fluide riche en argon contient entre 20 et 80% de l’argon contenu dans le premier et le deuxième débit d’air, de préférence entre 45 et 75% le rendement oxygène de l’appareil est supérieur à 95%. le premier débit d’air est refroidi par contact direct par un premier débit d’eau dans une première tour de refroidissement et le deuxième débit d’air est refroidi par contact direct par un deuxième débit d’eau dans une deuxième tour de refroidissement, de l’azote gazeux provenant du système de colonnes est envoyé à une tour de refroidissement d’eau et l’eau refroidie dans la tour de refroidissement d’eau est envoyée aux première et deuxième tours de refroidissement d’air. on refroidit l’eau refroidie entre la tour de refroidissement d’eau et la deuxième tour de refroidissement d’air de sorte que l’eau envoyée à la deuxième tour de refroidissement d’air est plus froide que celle envoyée à la première tour de refroidissement d’air. l’air est refroidi dans la première tour de refroidissement d’air jusqu’à une température supérieure d’au moins 5°C, de préférence au moins 8°C, à la température à laquelle l’air est refroidi dans la deuxième tour de refroidissement d’air. l’air est refroidi dans la première tour de refroidissement jusqu’à une température supérieure d’au plus 30°C, de préférence d’au plus 12°C, à la température à laquelle l’air est refroidi dans la deuxième tour de refroidissement. le premier débit épuré se refroidit en amont du système de colonne dans un premier échangeur de chaleur par échange de chaleur avec un premier débit d’azote gazeux provenant du système de colonnes et le deuxième débit épuré se refroidit en amont du système de colonne dans un deuxième échangeur de chaleur par échange de chaleur avec un deuxième débit d’azote gazeux provenant du système de colonnes. le deuxième débit épuré se refroidit en amont du système de colonne dans le deuxième échangeur de chaleur par échange de chaleur avec uniquement le deuxième débit d’azote gazeux provenant du système de colonnes. le deuxième débit d’azote est introduit dans le deuxième échangeur de chaleur à une température sans être passé dans un autre échangeur de chaleur après sa sortie de colonne. le premier débit épuré se refroidit en amont du système de colonne dans le premier échangeur de chaleur par échange de chaleur avec le premier débit d’azote gazeux provenant du système de colonnes ainsi qu’avec le liquide pressurisé soutiré du système de colonnes et le liquide se vaporise dans le premier échangeur de chaleur. le deuxième débit d’air n’est pas détendu ou surpressé entre la deuxième unité d’adsorption et la deuxième colonne. au moins une partie du premier débit d’air n’est pas détendue ou surpressée entre la première unité d’adsorption et la première colonne. une partie du premier débit d’air est surpressée puis détendue entre la première unité d’adsorption et la première colonne. une partie du premier débit d’air est détendue dans une turbine puis envoyée à la première colonne sous forme gazeuse et/ou liquide. au moins 14% mol de l’air total est envoyé à la deuxième colonne. le deuxième débit épuré est envoyé dans la deuxième colonne pour être séparé au même niveau de la colonne qu’un débit de liquide enrichi en oxygène provenant de la première colonne le deuxième débit épuré est envoyé dans la deuxième colonne pour être séparé au même niveau de la colonne qu’un débit de liquide enrichi en oxygène provenant de la première colonne et vaporisé dans un condenseur de tête de la troisième colonne. Selon un autre objet de l’invention, il est prévu un appareil de séparation d’air par distillation cryogénique utilisant un système de colonnes constitué par une première colonne opérant à une première pression et une deuxième colonne opérant à une deuxième pression inférieure à la première pression, la tête de la première colonne étant thermiquement reliée à la cuve de la deuxième colonne, une première unité d’adsorption, une deuxième unité d’adsorption, des moyens pour envoyer un premier débit d’air constituant entre 75 et 98% de l’air envoyé au système de colonnes comprimé à une troisième pression au-dessus de la première pression à des moyens de refroidissement et ensuite à la troisième pression à la première unité d’adsorption pour être épuré en eau et en dioxyde de carbone et des moyens pour envoyer le premier débit épuré à la première colonne et éventuellement à la deuxième colonne, des moyens pour envoyer un deuxième débit d’air constituant entre 5 et 25% de l’air envoyé au système de colonnes comprimé à une quatrième pression au-dessus de la deuxième pression mais inférieure à la troisième pression, à la quatrième pression à la deuxième unité d’adsorption pour être épuré en eau et en dioxyde de carbone et des moyens pour envoyer le deuxième débit épuré à la deuxième colonne, la première colonne comprenant des moyens d’échange de chaleur et de masse pour séparer l’air pour former un liquide enrichi en oxygène et un gaz enrichi en azote, des moyens pour envoyer du liquide enrichi en oxygène et du liquide enrichi en azote de la première colonne à la deuxième colonne, des moyens pour soutirer un liquide d’une pureté supérieure à 99%, de préférence à 99.5% d’oxygène du système de colonnes, une pompe pour pressuriser ce liquide, des moyens pour vaporiser le liquide pressurisé par échange de chaleur avec au moins une partie du premier débit d’air et des moyens pour envoyer un gaz enrichi en argon de la deuxième colonne à la troisième colonne et des moyens pour soutirer un fluide riche en argon en tête de la troisième colonne. L’invention sera décrite de manière plus détaillée en se référant aux figures. illustre un appareil de séparation d’air selon l’invention. illustre à pureté oxygène constante 99,5% et à rendement oxygène constant 99%, le pourcentage de l’air d’alimentation total en ordonnées que l’on peut injecter directement dans une deuxième colonne en fonction du rendement argon de l’unité en abscisses. montre qu’un premier débit d’air 1 constituant entre 75 et 98% de l’air total envoyé au système de colonnes est comprimé depuis la pression atmosphérique jusqu’à une pression légèrement au-dessus de la pression d’une première colonne 101. La différence entre la pression de la première colonne et la pression de l’air 2 comprimé dans le compresseur 3 correspond à la perte de charge dûe au refroidissement et à l’épuration qui ont lieu après la compression et avant l’entrée dans la colonne. D’autres moyens de refroidir l’air 35 peuvent être envisagés, par exemple des groupes frigorifiques. L’air 3 peut donc se trouver à entre 5 et 6 bars abs et est envoyé à une première tour de refroidissement 4 alimentée en tête par de l’eau 94 et à un niveau intermédiaire par de l’eau 98. L’air refroidi 5 soutiré en tête de la tour 4 est envoyé à une première unité d’adsorption 6 pour enlever l’eau et le dioxyde de carbone qu’il contient. L’air épuré 7 est divisé en trois parties. Une partie 8 se refroidit à l’état gazeux dans le premier échangeur de chaleur 80 et rentre dans la colonne 101 sous forme gazeuse mélangé avec l’air 32 pour former le débit 10. Une autre partie 12 est surpressée dans un surpresseur 13 pour former un débit surpressé 14 qui est refroidi dans le premier échangeur 80 pour former un débit refroidi 15 extrait à un niveau de température intermédiaire de l’’échangeur. Ce débit 15 est détendu dans une turbine 16 pour former un gaz 17 à la pression de la deuxième colonne 102 et est envoyé à la colonne 102. Une autre partie 19 est surpressée dans un surpresseur 20 pour former le débit 21 et ensuite est divisée en deux fractions. Une fraction 22 est refroidie dans le premier échangeur 80, extraite à un niveau de température intermédiaire (typiquement aux alentours de -120°C, non illustrée), est surpressée dans un surpresseur froid 24, est réintroduite dans l’échangeur 80, se refroidit dans l’échangeur 80 et est détendue dans la turbine 27 pour former un liquide 28 (ou éventuellement un diphasique) qui est envoyé à la première colonne 101. L’autre fraction 29 se refroidit dans l’échangeur 80 et est extraite à un niveau de température intermédiaire (non-illustrée) pour former un débit 30 qui est détendu dans une turbine 31 couplée au surpresseur froid 24. L’air détendu 32 est à la pression de la première colonne 101. Un deuxième débit d’air 33 constituant entre 5 et 25%, de préférence plus que 10%, de l’air total envoyé au système de colonnes est comprimé depuis la pression atmosphérique jusqu’à une pression légèrement au-dessus de la pression d’une deuxième colonne 102. La différence entre la pression de la deuxième colonne et la pression de l’air 35 comprimé dans le compresseur 34 correspond à la perte de charge due au refroidissement et à l’épuration qui ont lieu après la compression et avant l’entrée dans la colonne 102. L’air 35 peut donc se trouver à entre 1,2 et 2 bars abs et est envoyé à une deuxième tour de refroidissement 36 alimentée en tête par de l’eau 97 et à un niveau intermédiaire par de l’eau 90. L’air refroidi 37 soutiré en tête de la tour 36 est envoyé à une deuxième unité d’adsorption 38 pour enlever l’eau et le dioxyde de carbone qu’il contient. D’autres moyens de refroidir l’air 35 peuvent être envisagés, par exemple des groupes frigorifiques. L’usage d’une tour est néanmoins préféré pour l’air à plus basse pression afin de réduire les pertes de charge associées. L’air épuré 39 se refroidit à l’état gazeux dans le deuxième échangeur de chaleur 81 pour former le débit 40 et rentre dans la colonne102 sous forme gazeuse mélangé avec l’air 17 pour former le débit 120. Le débit 120 représente entre 3 et 5% du débit total d’air. Le débit d’air 120 est envoyé dans la deuxième colonne 102 pour être séparé au même niveau de la colonne que le liquide de cuve détendu 48 et au-dessus de l’arrivée de liquide riche vaporisé 72. Ainsi le débit 40 envoyé à la deuxième colonne 102 représente entre 5 et 25% de l’air totale, de préférence plus que 10% de l’air total envoyé au système de colonnes. En tout le débit 120 représente entre 10 et 25% de l’air total envoyé au système de colonnes, étant un mélange du débit 40 et l’air insufflé 17. Etant donné que l’oxygène produit à une pureté de plus de 99% et de préférence supérieure à 99,5%, il est surprenant qu’il soit possible d’envoyer ce pourcentage élevée d’air à la deuxième colonne 102 sans dégrader significativement le rendement oxygène de l’unité. Le brevet US4964901 ne l’avait d’ailleurs pas envisagé. Si l’on ne produit pas d’argon, il n’est effectivement pas possible d’injecter une telle quantité d’air dans la colonne basse pression en cherchant à produire de l’oxygène à une pureté de plus de 99% et de préférence supérieure à 99,5%. De la même manière, si l’on produit de l’argon en cherchant cette fois à obtenir un rendement argon « classique » situé sur un appareil moderne aux alentours de 85% et un bon rendement oxygène (de l’ordre de 99%), cela n’est pas non plus possible. C’est en produisant de l’argon à partir d’une troisième colonne de préférence avec un rendement situé aux alentours de 65% que l’on a pu obtenir simultanément une production d’oxygène à une pureté de plus de 99% et de préférence supérieure à 99,5% avec un bon rendement oxygène typiquement aux alentours de 99% (a minima supérieur à 95%). La Figure 2 illustre à pureté oxygène constante 99,5% et à rendement oxygène constant 99%, la quantité d’air, en termes de pourcentage du débit total d’air envoyé à la distillation, que l’on peut injecter directement dans la deuxième colonne 102 en fonction du rendement argon de l’unité en abscisses. Le rendement oxygène est défini par la quantité d’oxygène contenu dans les productions d’oxygène qui peuvent être gazeuses et/ou liquides divisée par la quantité d’oxygène contenu dans l’ensemble des débits d’air introduits dans l’appareil. On remarque que le pourcentage maximal d’air à envoyer à la deuxième colonne se situe autour du point du rendement de 65% pour l’argon. L’argon issu de la troisième colonne est soit mélangé avec l’azote résiduaire, soit produit sous forme liquide ou gazeuse après être passé dans une colonne de déazotation. Pour lutter contre le réchauffement climatique, il est nécessaire d’améliorer l’efficacité énergétique des appareils de séparation des gaz de l’air. Dans la configuration considérée, plus on injectera d’air dans la deuxième colonne basse pression moins l’unité consommera d’énergie. En rajoutant une troisième colonne dite colonne de mixture argon et en l’opérant à un rendement argon optimal de préférence aux alentours de 65% sans nécessairement produire cet argon, on arrive à minimiser la consommation énergétique de l’appareil. Un système de colonnes constitué par une première colonne 101 opérant à une première pression et une deuxième colonne 102 opérant à une deuxième pression inférieure à la première pression. Le gaz de tête de la première colonne sert à chauffer la cuve de la deuxième colonne. La deuxième colonne peut être en deux sections et peut être reliée à une colonne de séparation d’argon. L’air se sépare par distillation dans la première colonne 101 pour produire un liquide de cuve enrichi en oxygène 41, un liquide de tête 53 enrichi en azote et un liquide intermédiaire 49 enrichi en azote. Les liquides 53,49 sont refroidis dans un sous-refroidisseur 80 pour former les liquides 54,50 et sont détendus par les vannes 55,51 respectivement avant d’être envoyés à la deuxième colonne 102. Le liquide enrichi en oxygène est divisé en deux parties 42,46. La partie 46 est détendue dans une vanne 47 et envoyée comme débit 48 à la deuxième colonne 102. La partie 42 est détendue dans la vanne 43 et envoyée comme liquide 44 à un condenseur de tête 45 d’une colonne de séparation d’argon 103. De l’azote gazeux de la tête de la colonne 101 se condense dans le rebouilleur de cuve 83 de la deuxième colonne 102 pour chauffer la cuve de la deuxième colonne. L’azote condensé est renvoyé à la tête de la première colonne 102 et à la tête de la deuxième colonne 101. La colonne de séparation d’argon 103 est alimentée en gaz par un débit 58 pris à un niveau intermédiaire de la colonne basse pression 102. Le liquide de cuve 57 de la colonne 103 est renvoyé à la colonne 102. Un fluide riche en argon est soutiré en tête de la colonne 103 contenant au moins 95%, voire au moins 98% d’argon. Le fluide peut contenir environ 2% d’oxygène et être mélangé par la suite à l’azote gazeux provenant du système colonnes ou épuré par catalyse. Sinon le fluide peut contenir moins que 2ppm d’oxygène et servir comme produit après être passé dans une colonne de déazotation (non représentée sur le schéma) De l’oxygène liquide 59 contenant au moins 99% d’oxygène, de préférence au moins 99,5% d’oxygène, est soutiré en cuve de la deuxième colonne 102, pressurisé par une pompe 60 et envoyé comme débit pressurisé 61 à l’échangeur de chaleur 80 où il se vaporise totalement pour former le produit principal de l’appareil, de l’oxygène gazeux 62 à une pression d’au moins 10 bars a. Des pressions plus basses peuvent être envisagées. Le gaz de tête 63 de la colonne 102 se réchauffe dans le sous-refroidisseur 82 puis est divisé en deux. Une partie 67 se réchauffe dans le deuxième échangeur de chaleur 81 et le reste 65 se réchauffe dans le premier échangeur de chaleur 80. Le débit 65 réchauffé est le débit 66 et sert à régénérer la deuxième unité d’adsorption 38 comme débit 68. Il est aussi possible de diviser en deux parties le gaz de tête 63 de la colonne 102 avant introduction dans le sous-refroidisseur 82. Dans ce cas, la partie 67 qui se réchauffe dans le deuxième échangeur de chaleur 81 est introduite dans le dit échangeur à une température inférieure ce qui permet de refroidir le fluide 40 à une température plus basse et, après mélange avec le fluide 17 pour former le fluide 120, de l’introduire dans la deuxième colonne 102 à une température plus proche de celle qui règne dans cette colonne au point d’injection, ce qui permet de diminuer les irréversibilités du procédé. Le débit 67,69 sert en partie 70 pour régénérer la première unité d’adsorption 6 et en partie 71 à refroidir l’eau dans la tour de refroidissement d’eau 91. L’eau 90 est envoyée en tête de la colonne et sort refroidie 92 en cuve pour être envoyée par une pompe 93 vers les deux tours de refroidissement d’air 4,36. Ainsi les deux tours de refroidissement d’air 4,36 sont alimentées en eau de refroidissement provenant d’une seule tour de refroidissement d’eau 91 refroidie par l’azote provenant du système de colonnes. L’eau 95 destinée à la deuxième tour de refroidissement d’air 36 est refroidie entre la tour de refroidissement d’eau 91 et la deuxième tour 36 par un refroidisseur 96 par exemple un groupe frigorifique pour refroidir l’eau à une température entre 5 et 30°C en dessous de la température de l’eau 94 arrivant en tête de la première tour 4, de préférence entre 8 et 15°C en dessous de cette température. Il est également possible d’utiliser deux tours de refroidissement d’eau, chacune alimentant la tour de refroidissement d’air respective avec de l’eau à la température requise. Dans ce cas, la tour de refroidissement produisant l’eau refroidie destinée à refroidir la deuxième tour de refroidissement d’air devrait être alimentée par l’azote 67 provenant du deuxième échangeur de chaleur 81 car il est plus froid que l’azote 62 provenant du premier échangeur de chaleur 80. Ainsi le deuxième échangeur de chaleur 91 réalise un échange de chaleur entre juste deux fluides, l’air 39,40 et l’azote 67. Le deuxième compresseur et la deuxième unité d’adsorption pourraient être rajoutées à un appareil existant ayant le premier compresseur et la première unité d’adsorption afin de dépasser les limites de production de l’appareil existant. Le deuxième débit épuré 120 est envoyé dans la deuxième colonne 102 pour être séparé au même niveau de la colonne qu’un débit de liquide enrichi en oxygène provenant de la première colonne (non-illustré) ou qu’un débit de liquide enrichi en oxygène provenant de la première colonne et vaporisé dans un condenseur de tête de la troisième colonne, débit 72. Le fluide riche en argon produit en tête de la colonne 103 contient entre 20 et 80% de l’argon contenu dans le premier et le deuxième débits d’air 1,33, de préférence entre 45 et 75%. Le rendement oxygène de l’appareil est supérieur à 95%. L’air 20 envoyé à la deuxième colonne constitue entre 10 et 25%, voire entre 14 et 25%, de l’air total envoyé au système de colonnes. Si le deuxième débit 33 est à son minimum de 5% du débit total, les au moins 5% restants de l’air destinés à la deuxième colonne feront partie du premier débit 1 et au moins 5% de l’air total sera détendu dans la turbine d’insufflation 16 pour que le débit d’air envoyé à la deuxième colonne soit au moins 10% de l’air total. Il peut être envisagé d’opérer le procédé avec deux marches différentes. Dans une première marche, pendant les périodes où l’énergie est peu chère, l’air est comprimé exclusivement dans le compresseur 2 et le débit 33 n’existe pas. La deuxième colonne est alimentée en air par la turbine 16 exclusivement. Pendant cette marche, au moins un produit liquide, par exemple de l’azote liquide est produit et peut être stocké et éventuellement utilisé en partie comme produit. Dans une deuxième marche, l’air est comprimé dans les compresseurs 2 et 34 et de préférence le débit d’air envoyé au compresseur 2 sera réduit par rapport au débit pendant la première marche. Pendant la deuxième marche, l’énergie coûte plus cher et donc les coûts d’opération sont réduits en baissant la quantité d’air comprimé à la plus haute pression. L’appareil sera tenu en froid en partie par envoi d’azote liquide produit pendant la première marche. Procédé de séparation d’air par distillation cryogénique utilisant un système de colonnes constitué par une première colonne (101) opérant à une première pression et une deuxième colonne (102) opérant à une deuxième pression inférieure à la première pression, la tête de la première colonne étant thermiquement reliée à la cuve de la deuxième colonne dans lequel : Un premier débit d’air (1) constituant entre 75 et 98% de l’air envoyé au système de colonnes est comprimé à une troisième pression au-dessus de la première pression, refroidi et envoyé à la troisième pression à une première unité d’adsorption (6) pour être épuré en eau et en dioxyde de carbone et le premier débit épuré est envoyé à la première colonne et éventuellement à la deuxième colonne Un deuxième débit d’air (33) constituant entre 5 et 25% de l’air envoyé au système de colonnes est comprimé à une quatrième pression au-dessus de la deuxième pression mais inférieure à la troisième pression, de préférence refroidi par contact direct dans une tour de refroidissement d’air (36), envoyé à la quatrième pression à une deuxième unité d’adsorption (38) pour être épuré en eau et en dioxyde de carbone et le deuxième débit épuré est envoyé à la deuxième colonne De l’air se sépare dans la première colonne pour former un liquide enrichi en oxygène (41) et un gaz enrichi en azote Du liquide enrichi en oxygène (41) et du liquide enrichi en azote (49,53) sont envoyés de la première colonne à la deuxième colonne Un liquide d’une pureté supérieure à 99%, de préférence à 99.5% d’oxygène (59) est soutiré du système de colonnes, pressurisé et puis vaporisé par échange de chaleur avec au moins une partie du premier débit d’air (22,29) Un gaz enrichi en argon (58) est envoyé de la deuxième colonne à une troisième colonne (103) et un fluide riche en argon est soutiré en tête de la troisième colonne et L’air (120) envoyé à la deuxième colonne constitue entre 10 et 25% de l’air total envoyé au système de colonnes. Procédé selon la revendication 1 dans lequel le fluide riche en argon contient entre 20 et 80% de l’argon contenu dans le premier et le deuxième débits d’air (1,33), de préférence entre 45 et 75% Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le rendement en oxygène de l’appareil est supérieur à 95%. Procédé selon la revendication 1 ou 2 ou 3 caractérisé en ce que le premier débit d’air (1) est refroidi par contact direct par un premier débit d’eau dans une première tour de refroidissement (4) et le deuxième débit d’air (33) est refroidi par contact direct par un deuxième débit d’eau dans une deuxième tour de refroidissement (36), de l’azote gazeux (63) provenant du système de colonnes est envoyé à une tour de refroidissement d’eau (91) et l’eau refroidie (94,95) dans la tour de refroidissement d’eau est envoyée aux première et deuxième tours de refroidissement d’air. Procédé selon la revendication 4 dans lequel on refroidit l’eau refroidie entre la tour de refroidissement d’eau (91) et la deuxième tour de refroidissement d’air (36) de sorte que l’eau envoyée à la deuxième tour de refroidissement d’air est plus froide que celle envoyée à la première tour de refroidissement d’air. Procédé selon l’une des revendications 4 ou 5 dans lequel l’air est refroidi dans la première tour de refroidissement d’air (4) jusqu’à une température supérieure d’au moins 5°C, de préférence au moins 8°C, à la température à laquelle l’air est refroidi dans la deuxième tour de refroidissement d’air (36). Procédé selon la revendication 4,5 ou 6 dans lequel l’air est refroidi dans la première tour de refroidissement (4) jusqu’à une température supérieure d’au plus 30°C, de préférence d’au plus 12°C, à la température à laquelle l’air est refroidi dans la deuxième tour de refroidissement (36). Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le premier débit épuré se refroidit en amont du système de colonnes dans un premier échangeur de chaleur (80) par échange de chaleur avec un premier débit d’azote gazeux (65) provenant du système de colonnes et le deuxième débit épuré se refroidit en amont du système de colonne dans un deuxième échangeur de chaleur (81) par échange de chaleur avec un deuxième débit d’azote gazeux (67) provenant du système de colonnes. Procédé selon la revendication 8 dans lequel le deuxième débit épuré se refroidit en amont du système de colonnes dans le deuxième échangeur de chaleur par échange de chaleur avec uniquement le deuxième débit d’azote gazeux provenant du système de colonnes. Procédé selon la revendication 8 ou 9 dans lequel le deuxième débit d’azote (67) est introduit dans le deuxième échangeur de chaleur (81) à une température sans être passé dans un autre échangeur de chaleur après sa sortie de colonne. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le deuxième débit d’air (33) n’est pas détendu ou surpressé entre la deuxième unité d’adsorption (36) et la deuxième colonne (102). Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel au moins une partie du premier débit d’air n’est pas détendue ou surpressée entre la première unité d’adsorption (6) et la première colonne (101). Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel une partie (12) du premier débit d’air est surpressée puis détendue entre la première unité d’adsorption et la première colonne (101). Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel une partie du premier débit d’air est détendue dans une turbine puis envoyée à la première colonne (101) sous forme gazeuse et/ou liquide. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel au moins 14% mol de l’air total est envoyé à la deuxième colonne. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le deuxième débit épuré (40) est envoyé dans la deuxième colonne (102) pour être séparé au même niveau de la colonne qu’un débit de liquide enrichi en oxygène provenant de la première colonne ou qu’un débit de liquide enrichi en oxygène provenant de la première colonne et vaporisé (72) dans un condenseur de tête de la troisième colonne. Appareil de séparation d’air par distillation cryogénique utilisant un système de colonnes constitué par une première colonne (101) opérant à une première pression et une deuxième colonne (102) opérant à une deuxième pression inférieure à la première pression, la tête de la première colonne étant thermiquement reliée à la cuve de la deuxième colonne, une première unité d’adsorption (6), une deuxième unité d’adsorption (36), des moyens pour envoyer un premier débit d’air (1) constituant entre 75 et 98% de l’air envoyé au système de colonnes comprimé à une troisième pression au-dessus de la première pression à des moyens de refroidissement et ensuite à la troisième pression à la première unité d’adsorption (6) pour être épuré en eau et en dioxyde de carbone et des moyens pour envoyer le premier débit épuré à la première colonne et éventuellement à la deuxième colonne, des moyens pour envoyer un deuxième débit d’air constituant entre 5 et 25% de l’air envoyé au système de colonnes comprimé à une quatrième pression au-dessus de la deuxième pression mais inférieure à la troisième pression, à la quatrième pression à la deuxième unité d’adsorption pour être épuré en eau et en dioxyde de carbone et des moyens pour envoyer le deuxième débit épuré à la deuxième colonne, la première colonne comprenant des moyens d’échange de chaleur et de masse pour séparer l’air pour former un liquide enrichi en oxygène et un gaz enrichi en azote, des moyens pour envoyer du liquide enrichi en oxygène et du liquide enrichi en azote de la première colonne à la deuxième colonne, des moyens pour soutirer un liquide (59) d’une pureté supérieure à 99%, de préférence à 99.5% d’oxygène du système de colonnes, une pompe (60) pour pressuriser ce liquide, des moyens pour vaporiser le liquide pressurisé par échange de chaleur avec au moins une partie du premier débit d’air et des moyens pour envoyer un gaz (58) enrichi en argon de la deuxième colonne à la troisième colonne et des moyens pour soutirer un fluide riche en argon en tête de la troisième colonne.