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Procédé de décomposition et de liquéfaction de mélanges gazeux, en particulier de l'air, en leurs parties constituantes. la présente invention a pour objet un procédé pour la décomposition de mélanges gazeux et en particulier de l'air,en leurs parties constituantes,caractérisé en ce que l'air comprimé à décomposer est subdivisé en deux parties dont l'une,partant de le température de l'atmosphère ,est détendue dans une machine de détente,est conduite, le cas échéant,au travers d'une partie de l'échangeur de températures, et est introduite dans la colonne de pression d'un appareil séparateur à deux eolonnes, tandis que l'autre partiede l'air frais comprimé, après passage au travers de l'échangeur de température,refroidi de l'azote sortant,et par le vaporisateur de la colonne de pression,
est détendue dans cette dernière par l'intermédiaire d'une soupape d'étranglement. la machine d'expansion amène alors l'air fraisde la température or- dinaire à une basse température ,et décharge ainsi l'échangeur de température de telle sorte que celui-ci ne doit pas céder de froid à la partie de l'air frais traitée dans la machine. La température de l'azote sortant de l'échangeur de températures est
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alors utilisée encore pour sécher et épurer l'air fris.
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Le principe de l'invention consiste ainsi en ce que le cou- rant d'airfraisest divisé d'une manière rationnelle de telle sorte qu'une partie refroidie à la température de l'atmosphère, va dans la machine à expansion,et de là,après avoir traversé l'é- changeur de températures, dans la colonne de pression de l'apparei à deux colonnes,tandis que l'autre partie,passant dans l'échangeux de températures et le vaporisateur,est amenée détendue,par une soupape d'étranglement,dans la colonne de pression de l'appareil à deux colonnes.
L'appareil a,suivant le dessin annexé, la eunfor mation suivante : la partie de l'air comprimé à décomposer détendes, en partent de la température de l'atmosphère dansune machine de détente,va de *1 par 2 dans une partie de l'échangeur de températures 7,après avoir,le cas échéant,traversé encore le serpentin 3 du vaporisateu 16,et arrive en 4 dans la colonne de pression 5 de l'appareil à deux colonnes,tandis que l'autre partie de l'air frais comprimé, après avoir passé par l'échangeur de températures '7,refroidi de l'azote sortant,et par le vaporisateur 3 de la colonne de pres- sion,est détendue dans cette dernière au moyen d'une soupape d'étranglement 8. En 9, cet air détendu arrive dans la colonne de pression 5.
Les gaz perdus froidsde la machine d'expansion sent introduits en 1,comme expliqué plus haut.
La marche ultérieure de l'exécution du procédé est la suivante
L'azote liquide qui se forme dans le condenseur 10 s'amasse dans la cuvette 11,passe ensuite par la conduite 12,la soupape 13 et la conduite 14,et est envoyé à la partie supérieure,en 15)dans la colonne à basse pression. De même,l'oxygène liquide à 40 % environ,qui s'amasse au fond du vaporisateur 16 est amené par la conduite 17 la soupape 18 et l'arrosoir 19, à un endroit approprié de la colonne supérieure.
On procède donc,suivant l'invention,de telle sorte qu'en uti- lisant l'expansion adiabatique des gaz,en maintient l'appareil séparateur d'une manière continue dans un état de froid en excès, de façon à pouvoir traiter directement, dans une machine d'ex-
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pansion,une partie de l'air comprimé nécessaire pour effectuer la
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séparation. On est ainsi à même d'amener à l'appareil séparateur, aussitôt après sa mise en service,de grandes quantités d'air forte ment refroidi,ce qui présente sur le procédé par étranglement généralement employé jusqu'ici, l'avantage d'arriver immédiatement et sans perte de temps, au point culminant du froid (par exemple de-209 à -140 ) ,qui n'est atteint sans cela que graduellement et très lentement.
Jusqu'ici,on n'employait des machines d'expansion travaillant de cette manière que pour la liquéfaction de l'air dans des appa- reils dits "à colonne unique" où il ne s'agissait pas d'obtenir de l'oxygène à haut pourcentage .Il est impossible de faire pas- ser dans la machine d'expansion la grande proportion de gaz né- @ cessaire pour l'obtention de cet effet avantageux de froid ou de liquéfaction, sans gêner considérablementla séparation des gaz qu'opta en vue.
Toutefois, on remédie à ces inconvénients en em- ployant le procédé de la présente invention,et il est démontré que l'emploi de la machine d'expansion,effectué en observant un cycle bien déterminé ,pour la séparation de l'air dans des appa- reils séparateurs à rectification multiple, est accompagné d'avan tages importants tant au point de vue économique qu'au point de vue thermo-dynamique, 'explication de ce phénomène réside en ce que l'air adiabatiquement dilaté dans une machine d'expansion, est soufflé dans la première colonne séparatrice (colonne d'épura tion préalable ou de distillation) et cela de telde sorte que l'air frais sous pression,sans aucun refroidissement préalable appréciable,
arrive directement dans la machine d'expansion.On obtient ainsi la meilleure liquéfaction possible de l'air et on obtient dans la première colonne,un avant-produit ayant une teneur en oxygène de 40 à 50 %. Partant dece fait que pour le refroidisse ment préalable del'air'dil até il ne faut que des quantités de chaleur moindres,on obtient par conséquent le produit liquide d'une manière beaucoup plus économique que précédemment.
En effet, c'est seulement ce liquide riche en oxygène qui,l'aide du procédé de l'invention,est obtenu d'une manière vraiment économique,
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sans comparaison avecles autres méthodes actuellement employées, que l'on amène à l'effet de rectification ultérieure,/ dans les
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les autres colonnes,pour être traité dans ces colonnes de manière à obtenir de l'oxygène pur à 99 % et plus,qui peut être également prélevé à l'appareil sous forme de liquide.
Les avantages de l'invention sont les suivants :
Le temps de mise en marche de l'appareil,séparateur, est sensi- blement réduit. Cette réduction est estimée à environ 50 %. L'éco- nomie de force motrice au cours de la mise en marche est également appréciable,d'autant plus que la machine à expansion donne de la force. L'économie de force motrice est estimée à 10 % de telle sorte qu'en dehors de la réduction du temps de mise en marche, on obtient encore une économie d'énergie.
Le procédé combiné décrit ci-dessus permet aussi de donner à l'échangeur de températures des dimensions beaucoup moindres que d'habitude ,cer cet échangeur ne doit pas être dimensionné pour la totalité de l'air traité,mais seulement pour une petite partie de cet air. Comme en outre, par suite des phénomènes isentropes qui se produisent,la quantité de froid produite est plus grande que celle qui est nécessaire pour le refroidissement du mélange gazeux! haute pression,il se produit dans l'appareil séparateur un excès de froid très considérable,qui est alors utilisé pour en- lever au mélange d'air frais sous pression toute son humidité et les autres impuretés (acide carbonique). Le froid en excès est employé pour d'autres'usages industriels secondaires,par exemple , pour la production de glace ou la réfrigération.
REVENDICATIONS.
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