Brevet FR3119225A1 — publié le 20220729

Titre : Procédé et installation de fourniture de secours d'un gaz sous pression Dans un procédé de fourniture d’un gaz de secours, en fonctionnement normal, un premier appareil de séparation (ASU 1) sépare de l’air par distillation cryogénique pour produire un gaz (1) comme produit gazeux et un liquide (3), ayant le même composant principal que le gaz, qui est stocké dans un stockage (T) et en cas de réduction de production de l’appareil de séparation, du liquide est soutiré du stockage et vaporisé dans un échangeur de chaleur (E) contre un fluide calorigène (15) pour former un gaz d’appoint (13), le fluide calorigène étant un débit d’azote gazeux ou d’oxygène gazeux qui se liquéfie dans l’échangeur de chaleur et qui constitue le seul fluide calorigène envoyé à l’échangeur de chaleur. Figure de l’abrégé : Figure 1 Procédé et installation de fourniture de secours d'un gaz Cette invention concerne les procèdes et les installations de fourniture de secours d'un gaz, éventuellement sous pression, par vaporisation de liquides cryogéniques, en particulier ceux utilisés pour fournir les clients en produits gazeux (azote, oxygène, argon) lorsque les installations industrielles (tels que les appareils de séparation d'air) ne peuvent assurer que partiellement, ou pas du tout, la fourniture du produit (par exemple dans le cas de déclenchement, de réduction de charge pour contrainte de tarif électrique...). En fonctionnement normal, la vaporisation n’est pas nécessaire puisque tout le gaz est fourni par l’appareil de séparation d’air. Pendant ce fonctionnement l’appareil produit, en plus du gaz, un liquide cryogénique ayant le même composant principal que le gaz et ce liquide est stocké dans un stockage. En cas de réduction de la production de l’appareil de séparation d’air, par exemple en cas de panne, l’appareil de séparation ne produit plus de gaz ou ne produit plus assez de gaz ; dans ce cas, du liquide cryogénique est soutiré du stockage en utilisant au moins une pompe et envoyé à un vaporiseur de secours où le liquide cryogénique se vaporise par échange de chaleur avec de l’air ambiant ou de la vapeur d’eau. Un appareil de vaporisation de secours est illustre dans EP-A-0452177 ou de l'azote liquide provenant d'un stockage est vaporise dans un échangeur de chaleur par échange de chaleur avec de l'air ambiant. La chaleur latente du liquide cryogénique à vaporiser est ainsi gaspillé. Il est un but de la présente invention de valoriser l’énergie de vaporisation du liquide cryogénique. Selon un objet de l’invention, il est prévu un procédé de fourniture d’un gaz de secours dans lequel : En fonctionnement normal, un premier appareil de séparation sépare de l’air par distillation cryogénique pour produire un gaz comme produit gazeux et un liquide, ayant le même composant principal que le gaz, qui est stocké dans un stockage. En cas de réduction de production de l’appareil de séparation, du liquide est soutiré du stockage et vaporisé dans un échangeur de chaleur contre un fluide calorigène pour former un gaz d’appoint caractérisé en ce que le fluide calorigène est un débit d’azote gazeux ou d’oxygène gazeux qui se liquéfie dans l’échangeur de chaleur et qui constitue le seul fluide calorigène envoyé à l’échangeur de chaleur. Selon d’autres aspects facultatifs : le fluide calorigène provient d’une source extérieure pouvant être une canalisation ou un deuxième appareil de séparation d’air. le deuxième appareil de séparation d’air est un appareil de séparation cryogénique et au moins une partie du fluide calorigène liquéfié est envoyé au deuxième appareil de séparation d’air. au moins une partie du fluide calorigène liquéfié est introduite dans une colonne de distillation du deuxième appareil de séparation d’air. l’au moins une partie du fluide calorigène liquéfié est introduite dans une colonne de distillation du deuxième appareil de séparation d’air pendant le fonctionnement normal et/ou le redémarrage de celui-ci. le fluide calorigène liquéfié a le même composant principal que le liquide du stockage et au moins une partie du fluide calorigène liquéfié est envoyée au stockage. l’au moins une partie du fluide calorigène liquéfié envoyée au stockage a au moins la même pureté en leur composant commun que le liquide envoyé au stockage. au moins une partie du fluide calorigène liquéfié est envoyée au premier appareil de séparation d’air. l’au moins une partie du fluide calorigène liquéfié est introduite dans une colonne du premier appareil de séparation d’air, de préférence pendant une période où la quantité d’air envoyée à la séparation augmente. l’au moins une partie du fluide calorigène liquéfié est introduite dans une colonne de distillation du premier appareil de séparation d’air pendant le fonctionnement normal et/ou le redémarrage de celui-ci. en cas de réduction de production de l’appareil de séparation du liquide est soutiré du stockage et vaporisé dans un vaporiseur chauffé électriquement ou par échange de chaleur avec de l’air ou de la vapeur d’eau ou de l’eau chaude pour fournir un deuxième gaz d’appoint. tout le liquide soutiré du stockage se vaporise dans l’échangeur de chaleur. le gaz de secours est riche en oxygène, en azote ou en argon. le fluide calorigène est riche en oxygène, en azote ou en argon. le gaz de secours et le fluide calorigène ont le même composant principal. le gaz de secours et le fluide calorigène n’ont pas le même composant principal. l’échangeur de chaleur n’est pas chauffé électriquement. Selon un autre objet de l’invention, il est prévu un appareil de séparation d’air par distillation cryogénique et de fourniture d’un gaz de secours comprenant un premier appareil de séparation pour séparer de l’air par distillation cryogénique, une conduite relié au premier appareil pour produire un gaz comme produit gazeux, un stockage relié au premier appareil pour y stocker un liquide provenant du premier appareil et ayant le même composant principal que le gaz, et un échangeur de chaleur relié au stockage et à des moyens de fourniture d’un fluide calorigène de sorte que du liquide du stockage envoyé à l’échangeur de chaleur forme un gaz d’appoint caractérisé en ce qu’une source extérieure fournit le fluide calorigène qui est un débit d’azote gazeux ou d’oxygène gazeux qui se liquéfie dans l’échangeur de chaleur et en ce que l’échangeur de chaleur n’est pas relié à une autre source de fluide calorigène. L’invention sera décrite de manière plus détaillée en se référant à la figure. montre un procédé de fourniture de gaz de secours selon l’invention. Un appareil de séparation d’air ASU 1 est un appareil de séparation d’air par distillation cryogénique comprenant au moins une colonne de distillation et traitant de l’air épuré et refroidi. L’appareil produit en fonctionnement normal un gaz riche en oxygène 1 qui est envoyé à un client comme produit et un liquide riche en oxygène 3 qui est envoyé à un stockage T. Le gaz peut être produit directement sous forme de gaz ou peut être produit en vaporisant de l’oxygène liquide au sein de l’appareil. Lors d’une baisse de production de l’appareil ASU 1, le gaz 1 est produit en quantité réduite voire nulle. Le liquide riche en oxygène 7 est soutiré du stockage T et envoyé par des pompes P vers un échangeur de chaleur 9. La présence des pompes P n’est pas strictement nécessaire, par exemple, si le stockage est en hauteur. Le liquide pompé 9 est envoyé à l’échangeur de chaleur où il échange de la chaleur avec un gaz riche en oxygène ou riche en azote comme seul fluide calorigène. Le gaz 15 provient d’un deuxième appareil de séparation d’air ASU 2, par exemple de séparation par distillation cryogénique ou d’une canalisation qui produit un gaz 5 riche en oxygène. Le gaz 15 se liquéfié par échange de chaleur indirect dans l’échangeur E et sort comme produit liquide 17. L’échangeur de chaleur E de préférence n’est pas chauffé électriquement. Tout le liquide pompé peut être envoyé à l’échangeur de chaleur E. Sinon une partie 9 du liquide pompé va à l’échangeur de chaleur E et le reste est vaporisé dans un vaporiseur V chauffé électriquement ou par échange de chaleur avec l’air ou de la vapeur d’eau ou de l’eau chaude. Le gaz formé 13 est envoyé au client comme gaz de secours pour remplacer le produit 1 ou le supplémenter. Le liquide 17 formé dans l’échangeur de chaleur E peut être envoyé à au moins un de trois endroits distincts. Au moins une partie du liquide 17 peut être envoyée au deuxième appareil de séparation d’air ASU2, s’il s’agit d’un appareil de distillation cryogénique où il peut, par exemple, être envoyé se séparer dans une colonne de distillation de l’appareil pour fournir du froid à l’appareil. Le deuxième appareil ASU2 peut être en marche ou en cours de redémarrage lors de l’envoi de liquide 17 vers l’appareil. S’il est en marche, cet envoi peut d’augmenter la production de liquide ; s’il est en cours de redémarrage, cet envoi peut accélérer la mise en froid. Au moins une partie du liquide 17 peut être envoyée au premier appareil de séparation d’air ASU 1 où il peut, par exemple, être envoyé se séparer dans une colonne de distillation de l’appareil pour fournir du froid à l’appareil. Ceci est particulièrement utile dans le cas où la production de l’appareil ASU 1 est en train d’augmenter et les besoins de frigories augmentent. Ainsi après la panne de l’appareil ASU1, le redémarrage sera accéléré par l’envoi de liquide 15 à une colonne de l’appareil. Si le gaz 15 est riche en oxygène, au moins une partie du liquide 17 peut être envoyée au stockage T. Dans cet exemple, le gaz de secours 13 est riche en oxygène, mais il peut être riche en azote ou en argon. De même le gaz 15 peut être riche en oxygène, en azote ou en argon. L’usage du terme « premier appareil de séparation » n’implique pas nécessairement qu’il y a un deuxième appareil de séparation. Procédé de fourniture d’un gaz de secours dans lequel : En fonctionnement normal, un premier appareil de séparation (ASU 1) sépare de l’air par distillation cryogénique pour produire un gaz (1) comme produit gazeux et un liquide (3), ayant le même composant principal que le gaz, qui est stocké dans un stockage (T). En cas de réduction de production de l’appareil de séparation, du liquide est soutiré du stockage et vaporisé dans un échangeur de chaleur (E) contre un fluide calorigène (15) pour former un gaz d’appoint (13) caractérisé en ce que le fluide calorigène est un débit d’azote gazeux ou d’oxygène gazeux qui se liquéfie dans l’échangeur de chaleur et qui constitue le seul fluide calorigène envoyé à l’échangeur de chaleur. Procédé selon la revendication 1 dans lequel le fluide calorigène (15) provient d’une source extérieure pouvant être une canalisation ou un deuxième appareil de séparation d’air (ASU 2). Procédé selon la revendication 2 dans lequel le deuxième appareil de séparation d’air (ASU 2) est un appareil de séparation cryogénique et au moins une partie du fluide calorigène liquéfié (17) est envoyée au deuxième appareil de séparation d’air. Procédé selon la revendication 3 dans lequel au moins une partie du fluide calorigène liquéfié (17) est introduite dans une colonne de distillation du deuxième appareil de séparation d’air (ASU 2). Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le fluide calorigène liquéfié (17) a le même composant principal que le liquide du stockage et au moins une partie du fluide calorigène liquéfié est envoyée au stockage (T). Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel au moins une partie du fluide calorigène liquéfié (17) est envoyée au premier appareil de séparation d’air (ASU 1). Procédé selon la revendication 6 dans lequel l’au moins une partie du fluide calorigène liquéfié (17) est introduite dans une colonne du premier appareil de séparation d’air (ASU 1), de préférence pendant une période où la quantité d’air envoyée à la séparation augmente. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel en cas de réduction de production de l’appareil de séparation du liquide est soutiré du stockage (T) et vaporisé dans un vaporiseur (V) chauffé électriquement ou par échange de chaleur avec de l’air ou de la vapeur d’eau ou de l’eau chaude pour fournir un deuxième gaz d’appoint. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le gaz de secours (13) est riche en oxygène, en azote ou en argon. Appareil de séparation d’air par distillation cryogénique et de fourniture d’un gaz de secours comprenant un premier appareil de séparation (ASU 1) pour séparer de l’air par distillation cryogénique, une conduite relié au premier appareil pour produire un gaz (1) comme produit gazeux, un stockage (T) relié au premier appareil pour y stocker un liquide provenant du premier appareil et ayant le même composant principal que le gaz, et un échangeur de chaleur (E) relié au stockage et à des moyens de fourniture d’un fluide calorigène (15) de sorte que du liquide du stockage envoyé à l’échangeur de chaleur forme un gaz d’appoint (13) caractérisé en ce qu’une source extérieure (ASU 2) fournit le fluide calorigène qui est un débit d’azote gazeux ou d’oxygène gazeux qui se liquéfie dans l’échangeur de chaleur et en ce que l’échangeur de chaleur n’est pas relié à une autre source de fluide calorigène.