[go: up one dir, main page]

WO2008113928A2 - Procédé et appareil de fourniture d'azote - Google Patents

Procédé et appareil de fourniture d'azote Download PDF

Info

Publication number
WO2008113928A2
WO2008113928A2 PCT/FR2008/050262 FR2008050262W WO2008113928A2 WO 2008113928 A2 WO2008113928 A2 WO 2008113928A2 FR 2008050262 W FR2008050262 W FR 2008050262W WO 2008113928 A2 WO2008113928 A2 WO 2008113928A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
nitrogen
customer
threshold
nitrogen gas
liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR2008/050262
Other languages
English (en)
Other versions
WO2008113928A3 (fr
Inventor
Pierre Bodelin
Benoit Davidian
Eric Masliah
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Liquide SA, LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical Air Liquide SA
Priority to JP2009551936A priority Critical patent/JP2010521642A/ja
Priority to EP08762110A priority patent/EP2129983A2/fr
Priority to US12/528,713 priority patent/US20110132035A1/en
Priority to CN200880006178XA priority patent/CN101711336B/zh
Publication of WO2008113928A2 publication Critical patent/WO2008113928A2/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Publication of WO2008113928A3 publication Critical patent/WO2008113928A3/fr
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/044—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a single pressure main column system only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04254—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using the cold stored in external cryogenic fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04769—Operation, control and regulation of the process; Instrumentation within the process
    • F25J3/04812—Different modes, i.e. "runs" of operation
    • F25J3/04836—Variable air feed, i.e. "load" or product demand during specified periods, e.g. during periods with high respectively low power costs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/42—Nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/42—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/30—External or auxiliary boiler-condenser in general, e.g. without a specified fluid or one fluid is not a primary air component or an intermediate fluid
    • F25J2250/42—One fluid being nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/10—Mathematical formulae, modeling, plot or curves; Design methods
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/62—Details of storing a fluid in a tank

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for supplying nitrogen. It is common to provide a nitrogen customer by means of a gas generating apparatus, such as a cryogenic air distillation apparatus, as well as a storage of nitrogen which provides nitrogen gas which supplies the customer. when the cryogenic apparatus is out of order and / or fails to produce all the required flow rate.
  • a gas generating apparatus such as a cryogenic air distillation apparatus
  • the gas generator apparatus is operated only when it is more economical than using a gas storage (in gaseous or liquid form) to provide a customer.
  • a gas generator A in particular for the units present on the site of a customer, is generally coupled to a "bulk” emergency supply means B ( liquid with evaporator or gas).
  • the generator is always able to supply the customer via lines C, E.
  • the means of emergency supply starts and transfers nitrogen via the lines D E.
  • the generator is down, the emergency supply means takes over.
  • the generator In this operating mode, the generator is running regardless of the customer's consumption. In the phases of low consumption of the customer compared to the nominal of the generator, the energy consumption and therefore the production cost are not optimal.
  • FIG. 3 This operation according to the prior art is illustrated in FIG. 3.
  • the customer consumes 20 Nm 3 / h of nitrogen, this flow being supplied entirely by distillation of air in a single-column, bubbled separation apparatus.
  • the output of the apparatus increases accordingly to 40 and then 100 Nm 3 / h at the times 10 hours and 20 hours respectively.
  • the separation device continues to produce its maximum flow rate of 100 Nm 3 / h, the remainder being supplied by nitrogen spraying stored to produce a flow rate of 50 Nm 3 / h.
  • a method of supplying nitrogen by means of an apparatus for producing nitrogen gas by separation of air and by vaporization of liquid nitrogen in which: a) if the needs the customer's nitrogen gas is below a first threshold, the customer is provided with nitrogen exclusively by vaporization of liquid nitrogen b) if the customer's nitrogen gas requirements are greater than a second threshold, the second threshold being higher than the first threshold the customer is provided with nitrogen at least partially by the nitrogen generating apparatus.
  • the customer's nitrogen requirements exceed a third threshold, higher than the second threshold, the customer is partially supplied by the nitrogen generator and partly by liquid nitrogen spraying;
  • the customer's needs are between the second and the third threshold and the customer is provided solely by the nitrogen generator;
  • the customer is provided with nitrogen only by the nitrogen generator
  • At least one of the first, second and third thresholds is variable according to the price of electricity and / or the price of liquid nitrogen and / or the amount of liquid nitrogen in a storage connected to the vaporization means and / or the rate of change of the amount of liquid nitrogen in the storage;
  • the nitrogen generating apparatus produces nitrogen gas with a substantially constant flow rate and a) if the customer's nitrogen gas requirements are lower than the substantially constant flow rate, the excess nitrogen gas portion is discharged to the atmosphere and the remaining nitrogen gas is sent to the customer b) if the customer's nitrogen gas requirements are greater than or equal to the substantially constant flow rate, all the nitrogen gas flow is sent to the customer
  • the apparatus for producing nitrogen gas is a cryogenic air distillation apparatus and optionally liquid nitrogen is sent to the apparatus for producing nitrogen gas to participate in maintaining it in cold.
  • a device for supplying nitrogen gas comprising an apparatus for producing nitrogen gas by separation of air, a liquid nitrogen vaporizer, a storage, means for supplying the liquid nitrogen, liquid nitrogen vaporizer by the storage, means for sending nitrogen gas from the production apparatus to the customer, means for sending nitrogen gas from the vaporizer to the customer and means for regulating at least one of the flow rates nitrogen gas sent to the customer according to the price of electricity and / or the price of liquid nitrogen and / or the amount of liquid nitrogen in the storage and / or the rate of change of the quantity of liquid nitrogen in the storage.
  • the apparatus for producing nitrogen gas is a cryogenic air distillation apparatus.
  • Figure 2 illustrates a nitrogen supply apparatus according to the invention.
  • Figure 4 is a graph illustrating the mode of operation of this apparatus with the method according to the invention.
  • the generator When its demand exceeds a certain value, the generator erases the "bulk” supply. This value is defined so that the cost of Generation by the generator becomes more economical than “bulk” supply. It depends on the cost of energy and the cost of bulk.
  • the "bulk” completes the production of the generator to provide the customer.
  • the customer consumes 20 Nm 3 / h of nitrogen, this flow being supplied entirely by vaporization of nitrogen coming from a storage (or possibly by the arrival of nitrogen gas from network).
  • the customer's consumption then increases to 40 Nm 3 / h at 10 o'clock, the nitrogen vaporization stops completely, the production of the distillation apparatus consequently starts at 40 Nm 3 / h and reaches 100 Nm 3 / h after 8 pm
  • the separation device continues to produce its maximum flow rate of 100 Nm 3 / h, the rest being supplied by vaporization of nitrogen stored to produce a flow rate of 50 Nm 3 / h.
  • the nitrogen production by vaporization stops and the production of nitrogen by the distillation apparatus is lowered to 80 Nm 3 / h. Then to track the customer's consumption, the production level of the device is reduced to 40 Nm 3 / h. Beyond this value, the air distillation is stopped and to provide the low consumption of the customer at 20 Nm 3 / h, the vaporization of liquid nitrogen is restarted.
  • the air separation apparatus can produce, for values between 40 and 100 Nm 3 / h, the exact consumption desired according to the invention.
  • a complete set 6 comprises a storage of liquid nitrogen 1 and at least the cold box 9 of the cryogenic generator.
  • the gas generator is constituted by a simple air separation column, inside a cold box 9, producing nitrogen gas 11 at the top of the column.
  • An expander 7 placed on the pipe 3 of liquid expands the liquid intended for the vaporizer 5.
  • An optional connection of liquid nitrogen 8 to the cold box 9 of the cryogenic generator at least partially ensures the maintenance of cold generator by biberonnage.
  • the storage is also connected to the vaporizer 5 by the pipe 3.
  • the vaporizer is connected to the customer via a pipe 18.
  • liquid 3 is withdrawn from the storage 1, is expanded in the expander 7, and then vaporized (and warmed to room temperature) in the vaporization system 5.
  • the cold box 9 does not does not work.
  • the gas from the cold box 9 is sent into the customer network through line 11. No liquid flow from the storage is vaporized in the vaporizer 5.
  • the gas is produced both by vaporization of nitrogen storage and by distillation, the two flow rates being mixed downstream of the vaporizer 5 (or possibly upstream as described in the patent application FR0752579 filed January 9, 2007).
  • the gas from the cold box 9 is sent in the customer network through the pipe 11. No liquid flow from the storage is vaporized in the vaporizer 5. Between 60 and 70 hours time of Figure 4, the liquid 3 is withdrawn from the storage 1, expanded in the expander 7, and then vaporized (and warmed to room temperature) in the vaporization system 5. The cold box 9 does not work.
  • the air separation apparatus produces a fixed flow with a nominal pressure of 8.3 barg (8.6 barg maxi). There is no reduced running and the air compressor of the distillation apparatus is at a fixed speed).
  • the generator will be shut down if the flow actually supplied to the customer by the generator is below a threshold of flow deemed uneconomical depending on the cost of liquid nitrogen and electrical energy (for example, 20% of the nominal flow).
  • This stop threshold can be parameterized via HMI.
  • the discharge rate to the atmosphere is estimated using the fact that it is a function of the CV of the valve, its opening, the pressure PT, and the temperature of the gas. We then deduce the actual flow supplied by the generator to the customer, by difference of the nominal output rate of the generator and the discharge rate to the atmosphere.
  • the start-up of the generator can be made necessary when the storage contains only a small amount of liquid (for example 10% of the maximum level) in the storage to increase the duration of supply to the customer (via the generator).
  • the consumption of liquid nitrogen is then limited to the bottle-feeding (if there is one).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

Dans un procédé de fourniture d azote au moyen d un appareil de production d azote gazeux par séparation d air (9) et par vaporisation d azote liquide provenant d un stockage (1), si les besoins du client en azote gazeux sont inférieurs à un premier seuil, le client est fourni en azote exclusivement par vaporisation d azote liquide et si les besoins du client en azote gazeux sont supérieurs à un deuxième seuil, le deuxième seuil étant supérieur au premier seuil, le client est fourni en azote au moins partiellement par l appareil de production d azote.

Description

Procédé et appareil de fourniture d'azote
La présente invention est relative à un procédé et à un appareil de fourniture d'azote. Il est commun de fournir un client en azote au moyen d'un appareil générateur de gaz, tel qu'un appareil cryogénique de distillation d'air, ainsi qu'un stockage d'azote qui fournit de l'azote gazeux qui fournit le client quand l'appareil cryogénique est en panne et/ou n'arrive pas à produire tout le débit requis.
Selon l'invention l'appareil générateur de gaz est mis en marche uniquement lorsque cela est plus économique que d'utiliser un stockage de gaz (sous forme gazeuse ou liquide) pour fournir un client.
Comme montré à la Figure 1 , selon l'art antérieur, un générateur de gaz A, en particulier pour les unités présentes sur le site d'un client, est généralement couplé à un moyen de fourniture de secours B de type « vrac » (liquide avec évaporateur ou gaz).
Le générateur est toujours en état de fournir le client via les conduites C, E. Lorsque le client consomme plus que le nominal (100 %), le moyen de fourniture de secours se met en route et transfère de l'azote via les conduites D,E. De même, lorsque le générateur est en panne, le moyen de fourniture de secours prend le relais.
Dans ce mode de fonctionnement, le générateur est en marche quelle que soit la consommation du client. Dans les phases de faible consommation du client par rapport au nominal du générateur, la consommation énergétique et donc le coût de production ne sont pas optimaux.
Ce fonctionnement selon l'art antérieur est illustré à la Figure 3. Au temps 0, le client consomme 20 Nm3/h d'azote, ce débit étant fourni entièrement par distillation d'air dans un appareil de séparation à simple colonne biberonné. Au fur et à mesure que la consommation du client augmente, la production de l'appareil augmente en conséquence à 40 et ensuite 100 Nm3/h aux temps 10 heures et 20 heures respectivement. Or, quand la consommation du client atteint 150 Nm3/h, l'appareil de séparation continue de produire son débit maximal de 100 Nm3/h, le reste étant fourni par vaporisation d'azote stocké pour produire un débit de 50 Nm3/h.
Quand la consommation réduit à 80 Nm3/h à l'instant 50 heures, la production d'azote par vaporisation s'arrête et la production d'azote par l'appareil de distillation est rabaissée à 80 Nm3/h. Ensuite pour suivre la consommation du client, le niveau de production de l'appareil est réduit à 40 et ensuite 20 Nm3/h.
Selon un objet de l'invention, il est prévu un procédé de fourniture d'azote au moyen d'un appareil de production d'azote gazeux par séparation d'air et par vaporisation d'azote liquide dans lequel : a) si les besoins du client en azote gazeux sont inférieurs à un premier seuil, le client est fourni en azote exclusivement par vaporisation d'azote liquide b) si les besoins du client en azote gazeux sont supérieurs à un deuxième seuil, le deuxième seuil étant supérieur au premier seuil, le client est fourni en azote au moins partiellement par l'appareil de production d'azote.
Selon d'autres objets de l'invention :
- si les besoins du client en azote dépassent un troisième seuil, supérieur au deuxième seuil, le client est fourni partiellement par l'appareil de production d'azote et partiellement par vaporisation d'azote liquide ;
- les besoins du client sont entre le deuxième et le troisième seuil et le client est fourni uniquement par l'appareil de production d'azote ;
- si les besoins du client en azote gazeux sont supérieurs au deuxième seuil, le client est fourni en azote uniquement par l'appareil de production d'azote ;
- au moins un des premier, deuxième et troisième seuils est variable selon le prix de l'électricité et/ou le prix de l'azote liquide et/ou la quantité d'azote liquide dans un stockage relié au moyen de vaporisation et/ou la vitesse de modification de la quantité d'azote liquide dans le stockage ;
- si les besoins du client en azote gazeux sont supérieurs au deuxième seuil ou supérieurs au deuxième seuil mais inférieurs au troisième seuil, l'appareil de production d'azote produit de l'azote gazeux avec un débit sensiblement constant et a) si les besoins du client en azote gazeux sont inférieurs au débit sensiblement constant, la partie excédentaire d'azote gazeux est rejetée à l'atmosphère et le reste d'azote gazeux est envoyé au client b) si les besoins du client en azote gazeux sont supérieurs ou égaux au débit sensiblement constant, tout le débit d'azote gazeux est envoyé au client
- l'appareil de production d'azote gazeux est un appareil de distillation cryogénique d'air et éventuellement de l'azote liquide est envoyé à l'appareil de production d'azote gazeux pour participer à son maintien en froid.
Selon un autre objet de l'invention, il est prévu un appareil de fourniture d'azote gazeux comprenant un appareil de production d'azote gazeux par séparation d'air, un vaporiseur d'azote liquide, un stockage, des moyens pour alimenter le vaporiseur en azote liquide par le stockage, des moyens pour envoyer de l'azote gazeux de l'appareil de production au client, des moyens pour envoyer de l'azote gazeux du vaporiseur au client et des moyens pour réguler au moins un des débits d'azote gazeux envoyé au client en fonction du prix de l'électricité et/ou du prix de l'azote liquide et/ou de la quantité d'azote liquide dans le stockage et/ou de la vitesse de modification de la quantité d'azote liquide dans le stockage.
Eventuellement l'appareil de production d'azote gazeux est un appareil de distillation cryogénique d'air.
L'invention sera maintenant décrite en plus de détail en se référant aux figures.
La figure 2 illustre un appareil de fourniture d'azote selon l'invention. La figure 4 est un graphique illustrant la mode d'opération de cet appareil avec le procédé selon l'invention.
Selon cette invention, il est proposé d'inverser la philosophie actuelle. Le client est en base fourni par le moyen de fourniture de secours « vrac ».
Lorsque sa demande dépasse une certaine valeur, le générateur efface la fourniture « vrac ». Cette valeur est définie de façon à ce que le coût de production par le générateur devienne plus économique que la fourniture « vrac ». Elle dépend du coût de l'énergie et du coût du vrac.
Au delà de la capacité de production du générateur, le « vrac » vient compléter la production du générateur pour fournir le client.
Ainsi comme on voit sur la figure 4, au temps 0, le client consomme 20 Nm3/h d'azote, ce débit étant fourni entièrement par vaporisation d'azote provenant d'un stockage (ou éventuellement par arrivée d'azote gazeux provenant d'un réseau). La consommation du client augmente ensuite à 40 Nm3/h à 10 heures, la vaporisation d'azote s'arrête complètement, la production de l'appareil de distillation commence en conséquence à 40 Nm3/h et atteint 100 Nm3/h après 20 heures. Or, quand la consommation du client atteint 150 Nm3/h, l'appareil de séparation continue de produire son débit maximal de 100 Nm3/h, le reste étant fourni par vaporisation d'azote stocké pour produire un débit de 50 Nm3/h. Quand la consommation réduit à 80 Nm3/h à l'instant 50 heures, la production d'azote par vaporisation s'arrête et la production d'azote par l'appareil de distillation est rabaissée à 80 Nm3/h. Ensuite pour suivre la consommation du client, le niveau de production de l'appareil est réduit à 40 Nm3/h. Au-delà de cette valeur, la distillation d'air est arrêtée et pour fournir la consommation basse du client à 20 Nm3/h, la vaporisation d'azote liquide est remise en marche.
Selon l'invention, l'appareil de séparation d'air peut produire, pour des valeurs entre 40 et 100 Nm3/h, la consommation exacte souhaitée selon l'invention. Comme illustré à la Figure 2, un ensemble complet 6 comprend un stockage d'azote liquide 1 et au moins la boite froide 9 du générateur cryogénique.
Le générateur de gaz est constitué par une simple colonne de séparation d'air, à l'intérieur d'une boîte froide 9, produisant de l'azote gazeux 11 en tête de colonne. Un détendeur 7 placé sur la conduite 3 de liquide détend le liquide destiné au vaporiseur 5. Une connexion optionnelle d'azote liquide 8 vers la boîte froide 9 du générateur cryogénique assure au moins partiellement le maintien en froid du générateur par biberonnage.
Le stockage est également relié au vaporiseur 5 par la conduite 3. Le vaporiseur est relié au client via une conduite 18.
Entre les temps 0 et 10 heures de la Figure 4, du liquide 3 est soutiré du stockage 1 , est détendu dans le détendeur 7, puis vaporisé (et réchauffé à la température ambiante) dans le système de vaporisation 5. La boîte froide 9 ne fonctionne pas. Entre les temps 10 et 30 heures, le gaz provenant de la boîte froide 9 est envoyé dans le réseau client à travers la conduite 11. Aucun débit liquide provenant du stockage n'est vaporisé dans le vaporiseur 5.
Entre les temps 30 et 40 heures, le gaz est produit à la fois par vaporisation d'azote du stockage et par distillation, les deux débits étant mélangés en aval du vaporiseur 5 (ou éventuellement en amont comme décrit dans la demande de brevet FR0752579 déposée le 9 janvier 2007).
Entre les temps 40 et 60 heures, le gaz provenant de la boîte froide 9 est envoyé dans le réseau client à travers la conduite 11. Aucun débit liquide provenant du stockage n'est vaporisé dans le vaporiseur 5. Entre les temps 60 et 70 heures de la Figure 4, du liquide 3 est de nouveau soutiré du stockage 1 , détendu dans le détendeur 7, puis vaporisé (et réchauffé à la température ambiante) dans le système de vaporisation 5. La boîte froide 9 ne fonctionne pas.
Selon une variante de l'invention, l'appareil de séparation d'air produit un débit fixe avec une pression nominale de 8.3 barg (8.6 barg maxi). Il n'y a pas de marche réduite et le compresseur d'air de l'appareil de distillation est à vitesse fixe).
Si le client ne prend pas tout l'azote produit par l'appareil, une partie de l'azote est jetée à l'atmosphère, via un déverseur ou une vanne de régulation FV. Ceci permet de limiter la pression de la colonne (pression réseau N2) à une valeur limite (PSH, autour de 7.9 barg), sans devoir décharger le compresseur. Si le client a une consommation en pic, le surplus de débit vient du stockage 1 via un détendeur de liquide 7 (ouverture vers 7.4 barg), ce qui permet de maintenir la pression dans le réseau client.
• Mise en route : le client est fourni en liquide. • Si la baisse de niveau du stockage LT s'effectue à une vitesse supérieure à un équivalent de débit de production jugé économique en fonction du coût de l'azote liquide et de l'énergie électrique (par exemple, 20% du débit nominal), le générateur est mis en route. Ce seuil de mise en route pourra être paramétré via NHM. On pourra faire une moyenne glissante sur une à quelques heures pour estimer le débit moyen de consommation, de façon à obtenir une lecture lisible et fiable de la baisse de niveau.
• Si la consommation du client baisse fortement, le générateur sera arrêté si le débit effectivement fourni au client par le générateur est inférieur à un seuil de débit jugé non économique en fonction du coût de l'azote liquide et de l'énergie électrique (par exemple, 20% du débit nominal). Ce seuil d'arrêt pourra être paramétrable via IHM.
On estime le débit rejeté à l'atmosphère en utilisant le fait que celui-ci est fonction du Cv de la vanne, de son ouverture, de la pression PT, et de la température du gaz. On en déduit alors le débit effectivement fourni par le générateur au client, par différence du débit nominal de production du générateur et du débit rejeté à l'atmosphère.
La mise en route du générateur, même en cas de consommation basse, peut être rendue nécessaire quand le stockage ne contient que peu de liquide (par exemple 10% du niveau maximal) dans le stockage pour augmenter la durée de fourniture au client (via le générateur). La consommation d'azote liquide est alors limitée au biberonnage (s'il y en a).

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de fourniture d'azote au moyen d'un appareil de production d'azote gazeux par séparation d'air (9) et par vaporisation d'azote liquide dans lequel a) si les besoins du client en azote gazeux sont inférieurs à un premier seuil , le client est fourni en azote exclusivement par vaporisation d'azote liquide b) si les besoins du client en azote gazeux sont supérieurs à un deuxième seuil, le deuxième seuil étant supérieur au premier seuil, le client est fourni en azote au moins partiellement par l'appareil de production d'azote.
2. Procédé de fourniture d'azote selon la revendication 1 dans lequel si les besoins du client en azote dépassent un troisième seuil, supérieur au deuxième seuil, le client est fourni partiellement par l'appareil de production d'azote (9) et partiellement par vaporisation d'azote liquide.
3. Procédé selon la revendication 2 dans lequel les besoins du client sont entre le deuxième et le troisième seuil et le client est fourni uniquement par l'appareil de production d'azote (9).
4. Procédé selon la revendication 1 dans lequel si les besoins du client en azote gazeux sont supérieurs au deuxième seuil, le client est fourni en azote uniquement par l'appareil de production d'azote (9).
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel au moins un des premier, deuxième et troisième seuils est variable selon le prix de l'électricité et/ou le prix de l'azote liquide et/ou la quantité d'azote liquide dans un stockage (1 ) relié au moyen de vaporisation (5) et/ou la vitesse de modification de la quantité d'azote liquide dans le stockage.
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel si les besoins du client en azote gazeux sont supérieurs au deuxième seuil, éventuellement inférieurs au troisième seuil, l'appareil de production d'azote produit de l'azote gazeux avec un débit sensiblement constant et a) si les besoins du client en azote gazeux sont inférieurs au débit sensiblement constant, la partie excédentaire d'azote gazeux est rejetée à l'atmosphère et le reste d'azote gazeux est envoyé au client b) si les besoins du client en azote gazeux sont supérieurs ou égaux au débit sensiblement constant, tout le débit d'azote gazeux est envoyé au client.
7. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel l'appareil de production d'azote gazeux est un appareil de distillation cryogénique d'air (9) et éventuellement de l'azote liquide est envoyé à l'appareil de production d'azote gazeux pour participer à son maintien en froid.
PCT/FR2008/050262 2007-02-28 2008-02-18 Procédé et appareil de fourniture d'azote Ceased WO2008113928A2 (fr)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009551936A JP2010521642A (ja) 2007-02-28 2008-02-18 窒素を提供するための方法および装置
EP08762110A EP2129983A2 (fr) 2007-02-28 2008-02-18 Procédé et appareil de fourniture d'azote
US12/528,713 US20110132035A1 (en) 2007-02-28 2008-02-18 Method And Apparatus For Providing Nitrogen
CN200880006178XA CN101711336B (zh) 2007-02-28 2008-02-18 用于提供氮的方法和设备

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0753567 2007-02-28
FR0753567A FR2913104B1 (fr) 2007-02-28 2007-02-28 Procede et appareil de fourniture d'azote.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2008113928A2 true WO2008113928A2 (fr) 2008-09-25
WO2008113928A3 WO2008113928A3 (fr) 2010-03-11

Family

ID=38752525

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2008/050262 Ceased WO2008113928A2 (fr) 2007-02-28 2008-02-18 Procédé et appareil de fourniture d'azote

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20110132035A1 (fr)
EP (1) EP2129983A2 (fr)
JP (1) JP2010521642A (fr)
CN (1) CN101711336B (fr)
FR (1) FR2913104B1 (fr)
WO (1) WO2008113928A2 (fr)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5425612B2 (ja) * 2009-12-24 2014-02-26 住友重機械工業株式会社 オゾンガス濃縮装置
FR3069237B1 (fr) * 2017-07-19 2019-08-23 Gaztransport Et Technigaz Dispositif de production et de distribution d'azote, en particulier pour un navire de transport de gaz liquefie
CN116105074B (zh) * 2022-12-07 2024-03-08 北京航天试验技术研究所 一种高压氮气供给装置及其控制方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2129115B (en) * 1982-10-27 1986-03-12 Air Prod & Chem Producing gaseous nitrogen
JP2873473B2 (ja) * 1989-11-07 1999-03-24 株式会社大分サンソセンター 空気液化分離方法
FR2660741A1 (fr) * 1990-04-10 1991-10-11 Air Liquide Procede et installation de production d'azote gazeux, et systeme de fourniture d'azote correspondant.
JP3220755B2 (ja) * 1991-09-27 2001-10-22 日本酸素株式会社 空気液化分離方法及び装置
DE4135302A1 (de) * 1991-10-25 1993-04-29 Linde Ag Anlage zur tieftemperaturzerlegung von luft
JPH0829055A (ja) * 1994-07-13 1996-02-02 Toshiba Corp 酸素製造プラントの運転制御装置
JPH1144470A (ja) * 1997-07-24 1999-02-16 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 造水及び造水冷水同時併給方法
FR2784308B1 (fr) * 1998-10-09 2001-11-09 Air Liquide Procede et installation de separation de gaz avec production d'un debit gazeux variable
JP4450503B2 (ja) * 2000-12-14 2010-04-14 日本エア・リキード株式会社 製品ガスのバックアップ装置
FR2842124B1 (fr) * 2002-07-09 2005-03-25 Air Liquide Procede de conduite d'une installation de production de gaz alimentee en electricite et cette installation de production
CN1223786C (zh) * 2002-12-20 2005-10-19 中国科学院理化技术研究所 一种储冷式低温液体的气化装置
FR2872262B1 (fr) * 2004-06-29 2010-11-26 Air Liquide Procede et installation de fourniture de secours d'un gaz sous pression
US7249470B2 (en) * 2005-04-07 2007-07-31 Praxair Technology, Inc. Method of controlling liquid production utilizing an expert system controller

Also Published As

Publication number Publication date
EP2129983A2 (fr) 2009-12-09
FR2913104B1 (fr) 2009-11-27
US20110132035A1 (en) 2011-06-09
WO2008113928A3 (fr) 2010-03-11
CN101711336B (zh) 2012-09-05
CN101711336A (zh) 2010-05-19
JP2010521642A (ja) 2010-06-24
FR2913104A1 (fr) 2008-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3628911A1 (fr) Dispositif et procédé de remplissage de réservoirs de gaz sous pression
CA2670220A1 (fr) Procede et station de ravitaillement en hydrogene
EP0940624A1 (fr) Poste et procédé de distribution d'un gaz détendu
JP2008504512A (ja) 加圧ガスの緊急バックアップ供給方法及び設備
EP2129983A2 (fr) Procédé et appareil de fourniture d'azote
EP0452177A1 (fr) Procédé et installation de production d'azote gazeux, et système de fourniture d'azote correspondant
EP3036471B1 (fr) Station de remplissage de gaz liquéfié associée à un dispositif de production de gaz liquéfié
CN1263993C (zh) 气体低温分离的工艺和设备
WO2013076430A2 (fr) Procédé et installation de séparation d'air par distillation cryogénique
JP4579921B2 (ja) 低温液体の蒸発による加圧ガスのバックアップ供給方法および配置
EP3488165A1 (fr) Procédé de séparation d'un gaz de synthèse
FR2851301A1 (fr) Installation pour la fourniture de combustible gazeux a un ensemble de production energetique d'un navire de transport de gaz liquefie
WO2008003841A1 (fr) Système de climatisation d'air fonctionnant selon un cycle supercritique utilisable sur les véhicules automobiles
EP1521628B1 (fr) Procede de conduite d'une installation de production
EP1511965B1 (fr) Procede et installation de pilotage d au moins un compresseu r centrifuge cryogenique, ligne de compression
JP2003214597A (ja) Ｌｎｇを用いた水素供給装置
EP4624844A1 (fr) Installation et procédé de production d'hydrogène liquéfié
FR2811712A1 (fr) Installation de distillation d'air et de production d'electricite et procede correspondant
WO2003095841A1 (fr) Installation de production d'un gaz comprime et procede d'exploitation de cette installation
FR3156668A1 (fr) Procédé d’obtention de CO2 liquide
FR2825136A1 (fr) Procede et installation de fourniture de secours d'un gaz sous pression
BE355061A (fr)
FR3027376A1 (fr) Dispositif de refrigeration, par exemple pour un systeme de production de gaz liquefie, comportant au moins une machine tournante avec un joint a gaz

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200880006178.X

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08762110

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2008762110

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2009551936

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12528713

Country of ref document: US