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FR2780147A1 - Installation de distillation d'air et boite froide correspondante - Google Patents

Installation de distillation d'air et boite froide correspondante Download PDF

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FR2780147A1
FR2780147A1 FR9908326A FR9908326A FR2780147A1 FR 2780147 A1 FR2780147 A1 FR 2780147A1 FR 9908326 A FR9908326 A FR 9908326A FR 9908326 A FR9908326 A FR 9908326A FR 2780147 A1 FR2780147 A1 FR 2780147A1
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vaporizer
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thermal insulation
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Bot Patrick Le
Jean Marc Tsevery
Gilles Bracque
Benoit Rousseau
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Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Abstract

Cette installation (1) comprend au moins trois ensembles (10, 11, 12). Le premier ensemble (10) comprend une colonne moyenne pression (2). Le deuxième ensemble comprend une colonne basse pression (3). Le troisième ensemble (12) comprend une ligne d'échange thermique (5) pour refroidir l'air à distiller. L'installation (1) comprend au moins un moyen (6) de remontée liquide pour faire circuler un liquide entre une desdites colonnes (3) et le vaporiseur-condenseur (4). Lesdits trois ensembles (10, 11, 12) sont disposés l'un à côté de l'autre avec leurs centres formant, en vue de dessus, sensiblement un triangle ou un L, ou sensiblement une ligne. Le troisième ensemble (12) est disposé à proximité du deuxième ensemble (11) pour limiter les pertes de charge entre la ligne d'échange thermique (5) et la colonne basse pression (3). Application à la distillation d'air par des colonnes à garnissages intérieurs structurés.

Description

La présente invention concerne une installation de distillation d'air du
type comprenant au moins une colonne
moyenne pression, une colonne basse pression et un vapori-
seur-condenseur, la colonne moyenne pression étant raccordée à une conduite d'amenée d'air à distiller et le vaporiseur-
condenseur mettant en relation d'échange thermique des flui-
des de la tête de la colonne moyenne pression et de la cuve
de la colonne basse pression.
L'invention s'applique en particulier aux instal-
lations de distillation d'air à colonnes de distillation mu-
nies de garnissages structurés, par exemple du genre
" ondulé-croisé ".
De tels garnissages structurés apportent, par rap-
port aux plateaux de distillation traditionnels, un avantage important du point de vue de la perte de charge, et par suite permettent d'importantes économies de fonctionnement
des installations de distillation d'air.
En revanche, à nombres de plateaux théoriques égaux, la hauteur d'une colonne de distillation à garnissage structuré est nettement supérieure à celle d'une colonne à plateaux. Les hauteurs importantes des doubles colonnes de distillation à garnissages structurés, par exemple de
l'ordre de 60 m, posent de nombreux problèmes.
Ainsi, d'une part, leurs constructions en paquets préassemblés en atelier et destinés à être transportés sur le site industriel de l'installation peut être difficile,
voire impossible.
D'autre part, l'érection de ces doubles colonnes sur site impose l'utilisation de moyens de levage importants
et la mise en place de dispositions particulières de sécuri-
té préservant la sécurité des personnes, notamment en raison
des hauteurs auxquelles elles sont amenés à travailler.
En outre, la tenue au vent et aux séismes de ces doubles colonnes érigées et entourées de leurs enveloppes d'isolation thermique nécessite la mise en place de moyens coûteux.
Enfin, les dimensions de ces doubles colonnes éri-
gées engendrent des problèmes de dilatation thermique non-
uniforme lorsqu'elles sont ensoleillées. L'invention a pour but de résoudre ces problèmes
en fournissant en particulier une installation du type pré-
cité, de construction plus aisée et moins onéreuse.
A cet effet, l'invention a pour objet une instal-
lation de distillation d'air du type précité, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins deux ensembles disposés l'un à côté de l'autre, à savoir un premier ensemble comprenant
la colonne moyenne pression et un deuxième ensemble compre-
nant la colonne basse pression, et en ce que l'installation comprend au moins un moyen de remontée de liquide pour faire
circuler un liquide entre une desdites colonnes et le vapo-
riseur-condenseur. Selon des modes particuliers de réalisation de
l'invention, l'installation peut comprendre l'une ou plu-
sieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles:
- au moins une desdites colonnes est munie d'un garnis-
sage intérieur structuré; - - les colonnes moyenne pression et basse pression sont réalisées chacune en un seul tronçon; - l'installation comporte un troisième ensemble, qui comprend une ligne d'échange thermique pour refroidir l'air
à distiller, et en ce que lesdits trois ensembles sont dis-
posés l'un à côté de l'autre; - le vaporiseur-condenseur est disposé avec sa partie
inférieure sensiblement au même niveau que l'extrémité supé-
rieure de la colonne moyenne pression, et le moyen de remon-
tée de liquide comprend un moyen pour envoyer de l'oxygène
liquide de la cuve de la colonne basse pression vers le va-
poriseur-condenseur;
- le vaporiseur-condenseur appartient audit premier en-
semble et surmonte la colonne moyenne pression; - le vaporiseurcondenseur surmonte la ligne d'échange thermique; - le vaporiseurcondenseur est disposé sensiblement au même niveau que la cuve de la colonne basse pression, et le moyen de remontée de liquide comprend un moyen pour envoyer de l'azote liquide du vaporiseur-condenseur vers la tête de la colonne moyenne pression; - le vaporiseur-condenseur appartient audit deuxième
ensemble, et la colonne basse pression surmonte le vapori-
seur-condenseur; - le vaporiseur-condenseur est disposé sous la ligne d'échange thermique; - le vaporiseur-condenseur appartient audit troisième
ensemble, et le troisième ensemble est entouré par une enve-
loppe d'isolation thermique commune au moins au vaporisa-
teur-condenseur et à la ligne d'échange thermique;
- la ligne d'échange thermique et le vaporiseur-
condenseur sont entourés par des enveloppes d'isolation thermiques distinctes; - le vaporiseur-condenseur est un vaporiseur-condenseur du genre à ruissellement d'oxygène liquide; - ledit troisième ensemble est disposé à proximité dudit deuxième ensemble pour limiter les pertes de charge,
entre la ligne d'échange thermique et la colonne basse pres-
sion, dans des canalisations qui les relient; - les centres desdits premier, deuxième, et troisième
ensembles forment, en vue de dessus, sensiblement un trian-
gle ou un L, ou sensiblement une ligne;
- chacun desdits ensembles est entouré par une enve-
loppe d'isolation thermique individuelle pour former chacun une boîte froide individuelle; - au moins deux desdits ensembles sont entourés par une
enveloppe d'isolation thermique commune et le dernier ensem-
ble est entouré par une enveloppe d'isolation thermique in-
dividuelle, pour former deux boîtes froides; - le premier et le deuxième ensembles sont entourés par une enveloppe d'isolation thermique commune; les trois ensembles sont entourés d'une enveloppe d'isolation thermique commune pour former une boite froide unique;
- l'installation comporte également un quatrième ensem-
ble qui comprend une colonne de production d'argon, et ce quatrième ensemble est disposé à côté des autres ensembles, notamment à proximité dudit deuxième ensemble pour limiter les pertes de charge, entre ladite colonne de production d'argon et la colonne basse pression, dans des canalisations qui les relient; - le quatrième ensemble est entouré d'une enveloppe d'isolation thermique individuelle pour former une boîte froide individuelle; - la colonne de production d'argon est réalisée en au
moins deux tronçons entourés tous les deux par ladite enve-
loppe d'isolation thermique individuelle; - la colonne de production d'argon est formée en au
moins deux tronçons disposés l'un à côté de l'autre et en-
tourés chacun d'une enveloppe d'isolation thermique indivi-
duelle pour former autant de boîtes froides individuelles;
- l'installation comporte en outre un cinquième ensem-
ble qui comprend une colonne de mélange d'un gaz et d'un li-
quide, et ce cinquième ensemble est disposé à côté des au-
tres ensembles, notamment à proximité dudit troisième ensem-
ble, pour limiter les pertes de charge, entre la colonne de
mélange et la ligne d'échange thermique, dans des canalisa-
tions qui les relient; - le cinquième ensemble est entouré d'une enveloppe d'isolation thermique individuelle pour former une boite froide individuelle; - chacun desdits ensembles a une hauteur inférieure ou égale à environ 30 m; et
- l'installation comprend au moins deux ensembles re-
liés par une canalisations sous une pression voisine de la basse pression, et ces ensembles sont disposés à proximité les uns des autres pour limiter les pertes de charge dans
cette ou ces canalisations.
L'invention a enfin pour objet une boîte froide comprenant au moins une structure de confinement d'un fluide cryogénique et au moins une enveloppe d'isolation thermique entourant cette structure, caractérisée en ce que la boîte froide est une boîte froide destinée à la construction d'une installation. Selon des modes particuliers de réalisation de l'invention, la boîte froide peut comprendre l'une ou les caractéristiques suivantes: elle a une hauteur inférieure ou égale à environ m; et - elle est construite en atelier et est destinée à être transportée sur un site de construction d'une installation
de distillation d'air.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la
description qui va suivre, donnée uniquement à titre
d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'un premier mode de réalisation d'une installation de distillation d'air selon l'invention, - la figure 2A est une vue schématique de dessus de l'installation de la figure 1, - les figures 2B à 2E sont des vues analogues à la figure 2A, illustrant des variantes de l'installation de la figure 1, -- - la figure 3 est une vue analogue à la figure 1,
illustrant un deuxième mode de réalisation d'une installa-
tion de distillation d'air selon l'invention, - la figure 4A est une vue schématique de dessus de l'installation de la figure 3, - les figures 4B et 4C sont des vues analogues à la figure 4A, illustrant des variantes de l'installation de la figure 3,
- la figure 4D est une vue schématique en éléva-
tion de l'installation de la figure 4C, - les figures 5A à 5C sont des vues analogues à la figure 2A, illustrant des variantes d'un troisième mode de réalisation d'une installation de distillation d'air selon l'invention, - les figures 6A à 6C et 7 sont des vues analogues à la figure 2A, illustrant respectivement trois variantes d'un quatrième mode de réalisation et un cinquième mode de réalisation d'une installation de distillation d'air selon l'invention, et - les figures 8 et 9 sont des vues analogues à la
figure 4D, illustrant respectivement un sixième et un sep-
tième modes de réalisation d'une installation de distilla-
tion d'air selon l'invention.
La figure 1 représente une installation 1 de dis-
tillation d'air comprenant essentiellement une colonne
moyenne pression 2, une colonne basse pression 3, un vapori-
seur-condenseur 4, une ligne principale d'échange thermique , une pompe 6, un appareil 7 d'épuration d'air par adsorp-
tion et un compresseur d'air principal 8.
Les colonnes 2 et 3 sont à garnissages structurés,
par exemple du genre " ondulé-croisé ", et elles sont réali-
sées chacune en un seul tronçon. Un exemple d'un tel garnis-
sage est décrit dans le document US-A-5 262 095.
Le vaporiseur-condenseur 4, mettant en relation d'échange thermique les fluides de la tête de la colonne 2 et de-la cuve de la colonne 3, comme décrit ci-dessous, est
du genre à ruissellement d'oxygène liquide.
Ce vaporiseur-condenseur 4 comprend classiquement
un échangeur de chaleur formé d'un assemblage de plaques pa-
rallèles délimitant entre elles des passages de forme géné-
rale plane contenant des ondes-entretoises dont les généra-
trices sont verticales sur l'essentiel de la hauteur des passages.
Certains des passages de cet échangeur sont affec-
tés à la circulation d'azote gazeux de tête de la colonne moyenne pression 2. A leur traversée, cet azote gazeux se condense. Les autres passages sont affectés au ruissellement d'oxygène liquide de cuve de la colonne basse pression 3,
pour provoquer sa vaporisation par échange de chaleur indi-
rect avec l'azote gazeux de tête de la colonne moyenne pres-
sion 2 se condensant. Le ruissellement de l'oxygène liquide
est tel qu'un excès d'oxygène liquide est obtenu à une sor-
tie inférieure 9 du vaporiseur-condenseur 4.
La ligne principale d'échange thermique 5, repré-
sentée très schématiquement, comprend classiquement plu-
sieurs échangeurs de chaleur disposés en série et/ou en pa-
rallèle. L'installation 1 comprend trois ensembles disposés
l'un à côté de l'autre (figure 2A), à savoir un premier en-
semble 10 comprenant la colonne moyenne pression 2 et le va-
poriseur-condenseur 4 qui surmonte cette dernière, un deuxième ensemble 11 comprenant la colonne basse pression 3
et la pompe 6, et un troisième ensemble 12 comprenant la li-
gne principale d'échange thermique 5.
Ces trois ensembles 10, 11 et 12 sont entourés chacun par une enveloppe d'isolation thermique individuelle 13, 14, 15, et forment ainsi trois boîtes froides séparées,
délimitées chacune par une des enveloppes 13, 14, 15 et por-
tant la même référence numérique.
- Le troisième ensemble 12 est disposé entre les
deux premiers ensembles 10 et 11. Les centres des trois en-
sembles 10, 11 et 12, repérés par des croix sur la figure
2A, forment sensiblement une ligne.
En fonctionnement, de l'air gazeux, amené par une
conduite 17, est comprimé à une moyenne pression par le com-
presseur 8, puis épuré en eau et en C02 par adsorption à la
traversée de l'appareil 7. Cet air épuré est ensuite refroi-
di à la traversée de la ligne d'échange thermique 5 puis in-
troduit, au voisinage de son point de rosée, en cuve de la
colonne moyenne pression 2.
Une conduite 18 permet d'envoyer de l'azote gazeux
depuis la tête de la colonne moyenne pression 2 vers une en-
trée supérieure du vaporiseur-condenseur 4. Une conduite 19
permet de renvoyer, d'une sortie inférieure du vaporiseur-
condenseur 4 vers la tête de la colonne moyenne pression 2, l'azote condensé. L'oxygène liquide à vaporiser est prélevé en cuve de la colonne basse pression 3 et est acheminé vers une entrée supérieure du vaporiseur-condenseur 4, par une conduite 20 munie de la pompe 6. Une majeure partie de l'oxygène pompé est vaporisé puis renvoyé, par une conduite
21, en cuve de la colonne basse pression 3.
L'oxygène liquide en excès après ruissellement est renvoyé, par une conduite 22 raccordée à la sortie 9, en
cuve de la colonne basse pression 3.
Du " liquide riche " LR (air enrichi en oxygène) est envoyé, de la cuve de la colonne moyenne pression 2, après détente dans une vanne de détente 23, vers un niveau
intermédiaire de la colonne basse pression 3.
Du " liquide pauvre " LP (azote à peu près pur) est envoyé, de la tête de la colonne moyenne pression 2, et après détente dans une vanne de détente 24, vers la tête de
la colonne basse pression 3.
De l'azote impur ou " résiduaire " NR, soutiré du sommet de la colonne basse pression 3 via une conduite 25, est.réchauffé dans la ligne d'échange thermique 5 par échange de chaleur indirect à contre-courant avec l'air à distiller traversant la ligne 5. Ce gaz NR est évacué par une conduite 26, éventuellement après avoir régénéré l'un des deux adsorbeurs de l'appareil 7.
De l'oxygène gazeux OG, prélevé en cuve de la co-
lonne basse pression 3 via une conduite 27, est réchauffé à la traversée de la ligne d'échange thermique 5, par échange de chaleur indirect à contre-courant avec l'air à distiller
circulant dans cette ligne 5, puis distribué par une con-
duite de production 28.
L'installation 1 est de construction plus aisée et plus économique que celles de l'état de la technique cité en
début de description.
En effet, les trois boites froides 13, 14 et 15, de hauteurs inférieures à 30 m, sont chacune de dimensions verticales et horizontales plus réduites qu'une boite froide comprenant les colonnes 2 et 3 et le vaporiseur-condenseur 4 l'un au-dessus de l'autre, c'est-à-dire agencés en double
colonne classique, ainsi que la ligne d'échange 5.
Ainsi, chacune de ces boîtes froides 13 à 15 peut être préfabriquée en atelier puis transportée sur site, o
le nombre d'opérations à effectuer pour terminer la cons-
truction de l'installation 1 est limité.
De plus, leurs dimensions réduites permettent, d'une part, de limiter l'importance des moyens de levage utilisés pour leur installation sur site et, d'autre part, de réduire les dispositions à mettre en place pour assurer la sécurité des personnes lors du montage et la tenue au vent, aux séismes et à l'ensoleillement des boîtes froides
installées sur site.
Enfin, la disposition choisie, avec le deuxième ensemble 11 à proximité du troisième ensemble 12, permet de
limiter les pertes de charge dans les conduites basse pres-
sion 25 et 27 reliant la colonne 3 à la ligne 5, et ainsi de limiter les besoins de compression et donc d'optimiser les
coûts de fonctionnement de l'installation 1.
Comme illustré par les figures 2B à 2E, d'autres
dispositions relatives des ensembles 10, 11 et 12, présen-
tant les mêmes avantages que la disposition de la figure 2A, sont possibles en fonction de l'espace disponible sur le
site de production.
Ainsi, sur la figure 2B les trois ensembles 10, 11 et 12 sont disposés de manière que leurs centres forment sensiblement une ligne, l'ensemble 11 étant disposé entre
les ensembles 10 et 12.
Sur les figures 2C et 2D, les ensembles 10, 11 et
12 sont disposés de manière que leurs centres forment sensi-
blement un L. L'ensemble 12 est disposé entre les ensembles
10 et 11 sur la figure 2C, et l'ensemble 11 est disposé en-
tre les ensembles 10 et 12 sur la figure 2D.
Sur la figure 2E, les ensembles 10, 11 et 12 sont disposés de manière que leurs centres forment sensiblement
un triangle équilatéral.
La figure 3 illustre un deuxième mode de réalisa-
tion d'une installation 1 de distillation d'air selon l'invention, se distinguant de celle de la figure 1 par ce
qui suit.
Le vaporiseur-condenseur 4 appartient alors au troisième ensemble 12, et est disposé au-dessus de la ligne
d'échange thermique 5. La partie inférieure du vaporiseur-
condenseur 4 est disposée sensiblement au même niveau que
l'extrémité supérieure (en haut sur la figure 3) de la co-
lonne moyenne pression 2.
De plus, une enveloppe commune d'isolation thermi-
que 30 entoure les deuxième et le troisième ensembles 11 et 12 en formant une première boite froide délimitée par
l'enveloppe 30 et portant la même référence numérique. Ain-
si, l'installation 1 comprend deux boites froides 13 et 30 et permet de réaliser des économies au niveau des enveloppes
d'isolation thermique.
Une bonne isolation thermique est assurée entre le bout chaud de la ligne d'échange thermique 5 et la partie inférieure du vaporiseur- condenseur 4, par exemple par la
présence d'air et/ou de perlite entre ceux-ci.
Comme représenté sur la figure 4A, les ensembles
, 11 et 12 sont disposés avec leurs centres formant sensi-
blement une ligne, dans le même ordre que sur la figure 2A, le vaporiseur-condenseur 4 n'étant pas représenté sur cette
figure pour plus de clarté.
De manière analogue au cas de l'installation 1 des
figures 1 à 2 E, d'autres dispositions relatives des ensem-
bles 10, 11 et 12 sont possibles comme illustré, à titre d'exemple, par la figure 4B, o les centres des ensembles , 11 et 12 forment sensiblement un L. Dans une autre variante illustrée par les figures 4C et 4D, les premier et deuxième ensembles 10 et 11 sont entourés par une enveloppe d'isolation thermique commune 31 pour former une seule boîte froide portant la même référence numérique. Le vaporiseur-condenseur 4, non représenté sur la
figure 4C pour plus de clarté, est disposé de manière analo-
gue aux cas précédents au-dessus de la ligne d'échange ther-
mique 5 mais ne fait pas partie du troisième ensemble 12.
Le troisième ensemble 12, comprenant la ligne d'échange thermique 5, est entouré d'une enveloppe d'isolation thermique individuelle 15 pour former une boîte froide individuelle portant la même référence numérique. La vaporiseur-condenseur 4 est entouré d'une enveloppe d'isolation thermique individuelle 15' pour former une boite froide individuelle portant la même référence numérique et qui est solidaire de la boite froide 15. Les trois ensembles
, 11, 12 sont disposés de manière que leurs centres for-
ment une ligne, le deuxième ensemble 11 étant disposé à proximité du troisième ensemble 12 et entre les ensembles 10
et 12.
Cette variante permet de réaliser séparément un ensemble de boîtes froides 15 et 15' comprenant tous les échangeurs thermiques et une boîte froide 31 comprenant les
colonnes 2 et 3.
Les figures 5A à 5C illustrent un troisième mode de réalisation d'une installation 1 de distillation d'air selon l'invention, se distinguant de celle de la figure 1 par ce qui suit. Les ensembles 10, 11 et 12 sont entourés
par une enveloppe d'isolation thermique commune 32 de ma-
nière à former une boîte froide unique délimitée par l'enveloppe 32 et portant la même référence numérique. De manière analogue au cas de l'installation 1 des figures 1 à 2E, les dispositions relatives des ensembles 10, 11 et 12 peuvent varier. Ainsi, comme représenté à titre d'exemple sur les figures 5A à 5C, ces ensembles 10, 11 et 12 peuvent
être disposés de manière que leurs centres forment sensible-
ment un L, un triangle équilatéral ou une ligne.
Bien sûr, l'installation peut comprendre d'autres équipements, incorporés ou non dans la ou les boîtes froides formées, comme par exemple des colonnes de distillation, en un ou plusieurs tronçons, participant, par exemple, à la
production d'argon, des réservoirs de stockage ou une co-
lonne de mélange d'un gaz et d'un liquide, un vaporiseur-
condenseur extérieur, une colonne dite " Etienne ", décrite par exemple dans le document US-A-2 699 046, une colonne de production d'argon pratiquement pur par distillation, etc. Ainsi, la figure 6A illustre schématiquement une installation 1 de distillation d'air analogue à celle de la figure 2E et comportant en outre un quatrième ensemble 33 comprenant essentiellement une colonne 34 de production
d'argon impur.
Le quatrième ensemble 33 est entouré d'une enve-
loppe d'isolation thermique individuelle 35 pour former une boîte- froide individuelle portant la même référence et de
hauteur inférieure à 30 m.
Le quatrième ensemble 33 est disposé à proximité du deuxième ensemble 11 pour limiter les pertes de charges entre les conduites (non représentées) raccordant, de ma- nière classique, la colonne 34 à la colonne basse pression 3. La figure 6B illustre une variante de l'installation 1 de la figure 6A, se distinguant de cette
dernière en ce que la colonne 34 est réalisée en deux tron-
çons disposés l'un à côté de l'autre, à savoir un premier
tronçon 36 alimenté en un mélange ternaire (Ar, N2 et 02) is-
su de la colonne basse pression 3, et un deuxième tronçon 37
dont la cuve est raccordée à la tête du premier tronçon 36.
Une telle réalisation en deux tronçons est décrite dans le
document EP-A-628 277.
Les tronçons 36 et 37 sont entourés chacun d'une enveloppe d'isolation thermique individuelle 38, 39 pour former deux boîtes froides individuelles portant les mêmes
références numériques et de hauteurs inférieures à 30 m.
Les boîtes froides 13, 14, 38 et 39 sont disposées de manière que leurs centres forment sensiblement un carré, avec la boîte froide 38 disposée à proximité de la boîte froide 14. On limite ainsi les pertes de charge dans les conduites reliant la colonne basse pression 3 au premier
tronçon 36 de la colonne 34.
La figure 6C illustre une autre variante de l'installation 1 de la figure 6A se distinguant de celle de
la figure 6B en ce que les deux tronçons 36 et 37 de la co-
lonne 34 de production d'argon sont entourés d'une enveloppe commune d'isolation thermique 35, pour former une boîte
froide portant la même référence numérique et de hauteur in-
férieure à 30 m.
La figure 7 illustre un cinquième mode de réalisa-
tion d'une installation 1 de distillation d'air selon l'invention, se distinguant de celle de la figure 6A en ce qu'elle comporte un cinquième ensemble 41 qui comprend une
colonne 42 de mélange d'un liquide et d'un gaz.
Une colonne de mélange est une structure cryogéni-
* que de confinement de fluide pour mélanger un gaz et un li- quide, par exemple comme décrit dans le document FR-B-2 143 986 au nom de la Demanderesse, de l'air gazeux et de
l'oxygène liquide sous la moyenne pression.
Les centres des ensembles 10, 11, 41 et 12 forment
sensiblement un losange.
Le cinquième ensemble 41 est disposé côte à côte avec tous les ensembles 10, 11, 12 et 33, et à proximité du
troisième ensemble 12.
Les pertes de charge sont ainsi limitées dans les
conduites qui raccordent fonctionnellement de manière clas-
sique la ligne d'échange thermique 5 et la colonne de mé-
lange 41 pour produire de l'oxygène impur.
Bien sûr, d'autres dispositions relatives des en-
sembles de ces quatrième et cinquième modes de réalisation, limitant également les pertes de charges, en particulier des
conduites basse pression, sont possibles, par exemple à par-
tir des configurations illustrées par les figures 2A à 2E,
4A à 4C et 5A à 5C.
La figure 8 illustre schématiquement un sixième mode de réalisation d'une installation 1 de distillation d'air, se distinguant de celle de la figure 3 par ce qui suit.
Le vaporiseur-condenseur 4 est un vaporiseur-
condenseur à bain disposé sous la ligne d'échange thermique 5, sensiblement au même niveau que la cuve de la colonne
basse pression 3.
Le transfert d'oxygène liquide de la cuve de la colonne basse pression 3 vers le vaporiseur-condenseur 4 est assuré hydrostatiquement, sans que la présence d'une pompe
ne soit nécessaire sur la conduite 20.
- En revanche, une pompe 45 est disposée dans la conduite 19 pour remonter l'azote liquide depuis la partie
inférieure du vaporiseur-condenseur 4 vers la tête de la co-
lonne moyenne pression 2.
La figure 9 illustre schématiquement un septième mode de réalisation d'une installation 1 de distillation d'air, se distinguant de celle de la figure 8 par ce qui suit. Le vaporiseur-condenseur 4 appartient au deuxième
ensemble 11 et la colonne basse pression 2 surmonte le vapo-
riseur-condenseur 4.
Dans tous les modes de réalisation décrits précé-
demment, les moyennes pressions sont supérieures aux basses pressions.
Ainsi, les pressions de fonctionnement des colon-
nes moyenne pression 2 et basse pression 3 peuvent être ty-
piquement comprises respectivement entre environ 5 et 7 bars
et entre environ 1 et 2 bars. Toutefois, elles peuvent éga-
lement être en dehors de ces plages et valoir respectivement
environ 15 et environ 5 bars.

Claims (26)

REVENDICATIONS
1. Installation (1) de distillation d'air du type com-
prenant au moins une colonne moyenne pression (2), une co-
lonne basse pression (3) et au moins un vaporiseur-
condenseur (4), la colonne moyenne pression (2) étant rac-
cordée à au moins une conduite (17) d'amenée d'air à dis-
tiller et le vaporiseur-condenseur (4) mettant en relation d'échange thermique des fluides de la tête de la colonne
moyenne pression (2) et de la cuve de la colonne basse pres-
sion (3), et au moins deux ensembles (10, 11) disposés l'un
à côté de l'autre, à savoir un premier ensemble (10) compre-
nant la colonne moyenne pression (2) et un deuxième ensemble (11) comprenant la colonne basse pression (3), l'installation (1) comprenant au moins un moyen (6; 45) de remontée liquide pour faire circuler un liquide entre une desdites colonnes (3; 2) et le vaporiseur- condenseur (4), et un troisième ensemble (12), qui comprend une ligne d'échange thermique (5) pour refroidir l'air à distiller, lesdits trois ensembles (10, 11, 12) étant disposés l'un a
côté de l'autre, caractérisée en ce que ledit troisième en-
semble (12) est disposé à proximité dudit deuxième ensemble (11) pour limiter les pertes de charge entre la ligne d'échange thermique (5) et la colonne basse pression (3),
dans des canalisations (25, 27) qui les relient, et les cen-
tres desdits premier (10), deuxième (11), et troisième (12)
ensembles forment, en vue de dessus, sensiblement un trian-
gle ou un L, ou sensiblement une ligne.
2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins une desdites colonnes (2, 3) est munie
d'un garnissage intérieur structuré.
3. Installation selon la revendication 1 ou 2, caracté-
risée en ce que les colonnes moyenne pression (2) et basse
pression (3) sont réalisées chacune en un seul tronçon.
4. Installation selon l'une quelconque des revendica-
tions 1 à 3, caractérisée en ce que le vaporiseur-condenseur (4) e-st disposé avec sa partie inférieure sensiblement au même niveau que l'extrémité supérieure de la colonne moyenne pression (2), et en ce que le moyen de remontée de liquide comprend un moyen (6) pour envoyer de l'oxygène liquide de la cuve de la colonne basse pression (3) vers le vaporiseur-
condenseur (4).
5. Installation selon la revendication 4, caractérisée
en ce que le vaporiseur-condenseur (4) appartient audit pre-
mier ensemble (10) et surmonte la colonne moyenne pression
(2).
6. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que le vaporiseur-condenseur (4) surmonte la ligne
d'échange thermique (5).
7. Installation selon l'une quelconque des revendica-
tions 1 à 3, caractérisée en ce que le vaporiseur-condenseur (4) est disposé sensiblement au même niveau que la cuve de
la colonne basse pression (3), et en ce que le moyen de re-
montée de liquide comprend un moyen (45) pour envoyer de l'azote liquide du vaporiseur-condenseur (4) vers la tête de
la colonne moyenne pression (2).
8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que le vaporiseur-condenseur (4) appartient audit
deuxième ensemble (11), et en ce que la colonne basse pres-
sion (3) surmonte le vaporiseur-condenseur (4).
9. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que le vaporiseur-condenseur (4) est disposé sous la
ligne d'échange thermique (5).
10. Installation selon l'une quelconque des revendica-
tions 4, 6, 7 et 9, caractérisée en ce que le vaporiseur-
condenseur (4) appartient audit troisième ensemble (12), et
en ce que le troisième ensemble (12) est entouré par une en-
veloppe (30) d'isolation thermique commune au moins au vapo-
risateur-condenseur (4) et à la ligne d'échange thermique (5).
-11. Installation selon l'une quelconque des revendica-
tions 4, 6, 7 et 9, caractérisée en ce que la ligne d'échange thermique (5) et le vaporiseur-condenseur (4) sont
entourés par des enveloppes d'isolation thermiques distinc-
tes (15, 15').
12. Installation selon l'une quelconque des revendica-
tions 1 à 11, caractérisée en ce que le vaporiseur-
condenseur (4) est un vaporiseur-condenseur du genre à ruis-
sellement d'oxygène liquide.
13. Installation selon l'une quelconque des revendica-
tions 1 à 12, caractérisée en ce que chacun desdits ensem-
bles (10, 11, 12) est entouré par une enveloppe d'isolation thermique individuelle (13, 14, 15) pour former chacun une
boîte froide individuelle.
14. Installation selon l'une quelconque des revendica-
tions 1 à 12, caractérisée en ce qu'au moins deux (11, 12; , 11) desdits ensembles (10, 11, 12) sont entourés par une
enveloppe d'isolation thermique commune (30; 31) et le der-
nier ensemble (10; 12) est entouré par une enveloppe d'isolation thermique individuelle (13), pour former deux
boîtes froides.
15. Installation selon la revendication 14, caractéri-
sée en ce que le premier (10) et le deuxième (11) ensembles
sont entourés par une enveloppe d'isolation thermique com-
mune (31).
16. Installation selon l'une quelconque des revendica-
tions 1 à 12, caractérisée en ce que les trois ensembles
(10, 11, 12) sont entourés d'une enveloppe d'isolation ther-
mique commune (32) pour former une boîte froide unique.
17. Installation selon l'une quelconque des revendica-
tions 1 à 16, caractérisée en ce qu'elle comporte également un quatrième ensemble (33) qui comprend une colonne (34) de production d'argon, et en ce que ce quatrième ensemble (33)
est disposé à côté des autres ensembles (10, 11, 12), notam-
ment à proximité dudit deuxième ensemble (11) pour limiter
les pertes de charge, entre ladite colonne (34) de produc-
tion d'argon et la colonne basse pression (3), dans des ca-
nalisations qui les relient.
18. Installation selon la revendication 17, caractéri-
sée en ce que le quatrième ensemble est entouré d'une enve- loppe d'isolation thermique individuelle (35) pour former
une boîte froide individuelle (35).
19. Installation selon la revendication 17, caractéri-
sée en ce que la colonne (34) de production d'argon est réa-
lisée en au moins deux tronçons (36, 37) entourés tous les deux par ladite enveloppe d'isolation thermique individuelle (35).
20. Installation selon la revendication 17, caractéri-
sée en ce que la colonne (34) de production d'argon est for-
mée en au moins deux tronçons (36, 37) disposés l'un à côté de l'autre et entourés chacun d'une enveloppe d'isolation thermique individuelle (38, 39) pour former autant de boîtes
froides individuelles.
21. Installation selon l'une quelconque des revendica-
tions 1 à 20, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un cinquième ensemble (41) qui comprend une colonne (42) de mélange d'un gaz et d'un liquide, et en ce que ce cinquième ensemble (41) est disposé à côté des autres ensembles (10, 11; 12, 33), notamment à proximité dudit troisième ensemble (12) pour limiter les pertes de charge, entre la colonne de mélange (42) et la ligne d'échange thermique (5), dans des
canalisations qui les relient.
22. Installation selon la revendication 21, caractéri-
sée en ce que le cinquième ensemble (41) est entouré d'une
enveloppe d'isolation thermique individuelle (43) pour for-
mer une boite froide individuelle (43).
23. Installation selon l'une quelconque des revendica-
tions 1 à 22, caractérisée en ce que chacun desdits ensem-
bles (10, 11, 12, 33, 41) a une hauteur inférieure ou égale
à environ 30 m.
-24. Installation selon l'une quelconque des revendica-
tions 1 à 23, comprenant au moins deux ensembles (11, 12, 33) reliés par au moins une canalisation sous une pression
voisine de la basse pression, caractérisée en ce que ces en-
sembles sont disposés à proximité les uns des autres pour
limiter les pertes de charge dans cette ou ces canalisa-
tions.
25. Boîte froide (13 à 15, 30 à 32, 35, 38, 39, 43) comprenant au moins une structure (2 à 5, 34, 36, 37, 42) de
confinement d'un fluide cryogénique et au moins une enve-
loppe d'isolation thermique entourant cette structure, ca-
ractérisée en ce que la boîte froide est une boîte froide destinée à la construction d'une installation selon l'une
quelconque des revendications 13 à 16, 18 à 20 et 22.
26. Boîte froide selon la revendication 25, caractéri-
sée en ce qu'elle est construite en atelier et est destinée
à être transportée sur un site de construction d'une instal-
lation de distillation d'air.
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