SYSTEM FOR SEPARATING A GASEOUS MIXTURE BY DISTILLATION

INSTALLATION DE SEPARATION D'UN MELANGE GAZEUX PAR DISTILLATION

Abrégé français

Une installation de séparation d'un mélange gazeux comprend au
moins deux colonnes (1, 3, 5) ayant la même hauteur.
Les têtes de deux des colonnes sont à la même hauteur.

Abrégé anglais

This invention concerns a system for separating a gaseous mixture. The system consists of at least two columns (1, 2, 5) of equal height. The heads of the two columns are at the same level.

Revendications

REVENDICATIONS
1. Installation de séparation d'un mélange gazeux par distillation
comprenant au moins deux colonnes (1, 3, 5) les têtes de deux des colonnes
étant à la même hauteur, caractérisée en ce qu'au moins deux des colonnes
ont la même hauteur.
2. Installation selon la revendication 1 selon laquelle deux des
colonnes ont la même hauteur et les têtes de ces colonnes sont à la même
hauteur.
3. Installation selon les revendications 1 ou 2 caractérisée en ce que
les têtes de trois des colonnes (1, 5A, 5B) sont à la même hauteur.
4. Installation selon les revendications 1, 2 ou 3 caractérisée en ce que
les têtes de toutes les colonnes (1, 3, 5) sont à la même hauteur.
5. Installation selon l'une des revendications précédentes caractérisée
en ce que les colonnes (1, 2, 3, 5) sont adaptées à la séparation de l'air et
comprennent une première colonne (2B) capable d'opérer à une moyenne
pression, une deuxième colonne comprenant deux tronçons (3A, 3B) capables
d'opérer à une basse pression, la colonne moyenne pression et le premier
tronçon (3A) étant reliées thermiquement par un rebouilleur-condenseur, des
moyens pour envoyer des fluides de la colonne moyenne pression au
deuxieme tronçon et des moyens pour envoyer un gaz de tête du premier
tronçon à la cuve du deuxième tronçon et un liquide de cuve du deuxième
tronçon à la tête du premier tronçon.
6. Installation selon la revendication 5 dans laquelle le deuxième
tronçon (3B) a la même hauteur que le premier tronçon et la première colonne.
7. Installation selon l'une des revendications précédentes caractérisée
en ce qu'elle comprend quatre colonnes (2, 3, 5A, 5B) adaptées à la séparation
de l'air dont deux colonnes (5A, 5B) adaptées à la séparation d'un mélange
enrichi en argon.
8. Installation selon l'une des revendications précédentes caractérisée
en ce qu'une des colonnes (5) est plus courte qu'au moins une des autres et
en ce qu'un stockage (7) est localisé dans l'espace en dessous de celle-là.

Description

CA 0223CiOci4 1998-04-08
La présente invention est relative à une installation de séparation d'un
mélange gazeux par distillation et, en particulier, par distillation cryogénique.
Dans les installations de distillation cryogénique, un ensemble de
colonnes de distillation est enfermé dans une boîte froide afin de l'isoler de la
chaleur ambiante. La hauteur de la boîte froide est généralement déterminée
par la hlauteur de la colonne la plus longue. De nos jours, pour produire de
l'argon de moins de 1 ppm cl'oxygène par voie cryogénique, il faut installer
jusqu'à 250 plateaux dans la colonne argon ce qui rend la boîte froide très
haute et pose des problèmes d'instabilité. Elle contient de plus beaucoup
o d'espaces vides qui doivent êb-e remplis de matière isolante.
DE-A-2633272 décrit une double colonne avec une colonne basse
pression en deux tronçons, la lête des deux tronçons étant à la même hauteur.
Le but de la présente invention est de rendre les boîtes froides plus
compacl:es et de réduire les espaces vides à l'intérieur.
Selon un objet de l'invention, il est prévu une installation de séparation
d'un mélange gazeux par distillation comprenant au moins deux colonnes, les
têtes de deux des colonnes étant à la même hauteur, caractérisée en ce.qu'au
moins deux des colonnes ont la même hauteur.
Selon d'autres aspects de l'invention, il est prévu que:
- deux des colonnes Ollt la même hauteur et les têtes de ces colonnes
sont à la même hauteur
~- les têtes de trois des colonnes sont à la même hauteur.
~- Ies têtes de toutes les colonnes sont à la même hauteur.
~ Ies colonnes sont aclaptées à la séparation de l'air et comprennent
une première colonne capalble d'opérer à une moyenne pression, une
deuxième colonne comprenant deux tronçons capables d'opérer à une basse
pression, la première colonne et le premier tronçon étant reliés thermiquement
par un rebouilleur-condenseul-, des moyens pour envoyer des fluides de la
première colonne au deuxième tronçon et des moyens pour envoyer un gaz de
tête du premier tronçon à la cuve du deuxième tronçon et un liquide de cuve du
deuxième tronçon à la tête du premier tronçon, le deuxième tronçon (3B) ayant

CA 0223~0~4 1998-04-08
éventuellement la même hauteur que la hauteur du premier tronçon et de la
premièn3 colonne.
- quatre colonnes sont adaptées à la séparation de l'air dont deux
colonnes adaptées à la séparation d'un mélange enrichi en argon.
- une des colonnes esl plus courte qu'au moins une des autres et en ce
qu'un stockage est localisé dans l'espace en dessous de celle-là.
Un exemple de mise en oeuvre de l'invention va maintenant être décrit
en regard des dessins annexés sur lesquels:
- la figure 1 représente! schématiquement une installation de production
o d'oxygène et d'argon selon l'invention.
- la figure 2 représente schématiquement une installation de production
d'azote et d'oxygène selon l'invention.
ILa figure 1 montre unle double colonne 1 constituée par une colonne
moyenne pression 2 et une colonne basse pression 3, reliées thermiquement
par un rebouilleur-condenseur. Une colonne argon en deux tronçons 5A, 5B
est alimentée en un fluide enrichi en argon provenant de la colonne basse
pression. Les têtes des deux tronçons de la colonne argon 5 et la colonne
basse pression 3 se trouvent au même niveau.
Cette disposition correspond à celle de EP-A-628 777, ce document ne
divulguant pas cependant que les têtes des colonnes sont toutes au même
niveau.
IJn stockage d'azote liquide 7 est situé dans l'espace en dessous de la
colonne argon.
I a boîte froide 9 contient la double colonne 1, la colonne argon 5 et le
stockage 7.
I a figure 2 montre une double colonne 1, dont la colonne basse
pression est en deux tronçons 3A, 3B.
I es têtes des deux tronçons 3A, 3B sont au même niveau. La cuve du
deuxième tronçon 3B est alimentée par du gaz de tête du premier tronçon 3A
et du liquide est renvoyé de la cuve du deuxième tronçon à la tête du premier
tronçon.

CA 0223~0~4 1998-04-08
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,, 3
La hauteur du deuxième tronçon 3B est identique à la hauteur totale du
premier tronçon 3A et la colonne moyenne pression 2.
On pourrait envisager de combiner les concepts des figures 1 et 2 avec
une installation comprenant une colonne moyenne pression 2, une colonne
5 basse pression en deux sections 3A, 3B et une colonne argon en deux
sections 5A, 5B. Dans ce cas, la section 3B de la colonne basse pression
pourrait être située en dessous de la section 5A de la colonne argon (ou le
contraire).
La figure 2 pourrait c~videmment être adaptée pour comprendre une
colonne! argon alimentée par les sections 3A, 3B de la colonne basse pression.
Evidemment, I'installation de la figure 1 pourrait comprendre un
stockage d'oxygène, d'azote ou d'argon en dessous de la section 5A.

Dessin représentatif