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PROCEDE POUR LE REFROIDISSEMENT DE MELANGES GAZEUX
Le refroidissement de gaz,en vue de leur liquéfaction ou décomposition en leurs constituants,par condensation on rec- tifioation partielle, est habituellement effectué par échange de chaleur à contre-courant des gaz avec leurs produits de dé- tente ou de décomposition. Les restes, qui sont pratiquement toujours présents dans le gaz à refroidir et qui consistent en éléments plus facilement condensables, comme la vapeur d'eau, le benzol ou analogues, se séparent sur les parois refroidies à l'état solide et produisent graduellement une obstruction des échangeurs de chaleur. Il en résulte qu'après un certain temps de travail, l'appareil doit âtre arrêté et réchauffé, ou que, pour éviter cette interruption de travail, il faut prévoir plu- sieurs échangeurs.
La présente invention permet un fonctionnement ininter- rompu de durée désirée quelconque, en utilisant un seul éohan- geur de chaleur; Ce nouveau mode opératoire consiste en ce que, après une certaine période de travail, on fait couler le gaz à refroidir, en général du gaz comprimé, par les sections de
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passage parlesquelles les produits.de détende ou de décomposi- tion ont coule précédemment, et on envoie ces derniers à tra- vers les parties de l'échangeur qui ont précédemment été par- courues par le gaz à décomposer.
Le gaz à décomposer trouve alors une section de passage complètement exempte de glace ou autres condensais à l'état solide, tandis que, d'autre part, les conden- sats solides, séparés pendant la précédente période de travail, sont entraînés par vaporisation (sublimation) par les gaz déten- dus passant sur eux et sont transportés hors de l'appareil, de sorte que ces sections de passage sont aussi à nouveau complète- ment libres, lorsque, après une nouvelle période de travail, on revient au premier mode de passage des gaz. Par l'interversion périodique des passages pour les gaz entrant dans l'appareil et sortant de celui-ci, on peut ainsi maintenir un fonctionnement ininterrompu d'une durée désirée quelconque.
Par rapport au mode opératoire avec plusieurs éohangeurs pouvant être mis en circuit et hors circuit, le mode opératoire suivant la présente inven- tion possède, entre autres, l'avantage de supprimer un réchauf- fage spécial des échangeurs mis hors fonctionnement, réchauffa- ge qui entraîne toujours une perte d'énergie.
Il est essentiel, pour évacuer complètement de l'appa- reil les condensats qui se sont séparés pendant une période de fonctionnement, par l'écoulement des gaz, que leur volume soit supérieur à celui des gaz à refroidir, qui ont parcouru, précé- demment la même section de passage, Comme la température des gaz à refroidir doit, eu égard à la différence de température néces- saire pour la transmission de chaleur, toujours être un peu supérieure à celle des gaz s'écoulant de l'appareil, l'effet dé- siré ne peut être atteint complètement que lorsque la pression des gaz s'écoulant de l'appareil est inférieure,d'une quantité appropriée, à celle des gaz pénétrant dans l'appareil; cette condition est d'ailleurs satisfaite en général dans la liquéfac- tion de gaz .
Il est fréquemment avantageux d'abaisserla température
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à laquelle le gaz à refroidir pénètre dans les éohangeurs avec interversion du passage des gaz,-en prévoyant un refroidissement préalable, par exemple au moyen d'ammoniaque à vaporiser on au moyen de refroidisseurs distincts à contre-courant-, jusqu'à un degré tel que les quantités prinoipales de vapeur d'eau,etc..
Soient déjà séparées d'avance, ce qui est obtenu en général lors du refroidissement préalable jusqu'à -20 à -40 .Lors de la compression du gaz à refroidir à une pression de quelques atmos- phères seulement, les quantités de vapeur d'eau, entraînées avec les gaz s'écoulant de l'appareil, sont alors si faibles qu'elles sont complètement sans inconvénient pour la plupart des applica- tions. En outre, le refroidissement préalable prolonge la durée de fonctionnement des échangeurs, jusqui'à leur obstruction par les condensats, jusqu'à plusieurs semaines.
La réalisation du procédé est décrite ci-après en réfé- rence au dessin, à titre d'exemple, dans son application à la décomposition de l'air en ses constituants. Sur le dessin, 8 désigne l'échangeur de chaleur à contre-courant, dans lequel l'air, comprimé à 5 atm. environ, est refroidi,par l'éohange de chaleur avec les produits de décomposition, jusqu'à la tempéra- ture de liquéfaction, pour être ensuite décomposé en ses oons- tituants dans l'appareil de rectification 14, qui peut se compo- ser, de la manière habituelle, de deux colonnes de rectifica- tions, soumises à des pressions différentes, avec un condenseur intercalé entre elles.
Des produits résultants de la déoomposi- tion, seul l'azote, sortant en 17, est, dans l'exemple oonsidé- ré, ramené à travers l'éohangenr 8. L'oxygène, sortant en 18, peut être conduit dans un échangeur de chaleur 19, en sens in- verse de la partie de l'air, comprimée à une pression élevée, pour compenser les pertes de froid. En vue de la simplicité, il n'est question, dans la présente description, de même que sur le dessin, que du mode opératoire de l'éohangeur de chaleur 8 entre l'air à basse pression et l'azote; il peut naturellement en
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être de même, en cas de besoin, pour l'échangeur de chaleur entre l'air à haute pression et l'oxygène, 19.
5 et 11 désignent des dispositifs d'interversion pour l'air à basse pression et l'azote. Pour la position représentée en traits pleins sur le dessin, le tube 3, par lequel arrive l'air, . est raccordé au tube 6, et en même temps le tube 9 est raccordé au tube de sortie 12. L'air coule par exemple à travers la section de passage intérieure de l'échangeur 8, constitué par un faisceau de tubes. L'azote, s'écoulant en direction opposée, passe, dans la position représentée des dispositifs d'interversion, du tube 13 par les tubes 10 et 7 vers le tube de sortie 4, et passe ainsi par la partie extérieure de l'éohangeur 8, le long de la face ex- térieure des tubes parcourus par l'air. Par la manoeuvre des dis- positifs d'interversion 5 et 11, on peut intervertir les trajets de l'air et de l'azote dans l'échangeur 8.
Dans la position repré- sentée en traits interrompus sur le dessin, l'air s'écoule alors à travers l'espaoe extérieur, et l'azote s'écoule en direction opposée à travers l'espaça intérieur. On effectue la première manoeuvre d'interversion lorsque la,glaoe, qui s'est séparée dans les tubes de l'éohangeur 8, rétrécit de.façon gênante la section de passage. Après la manoeuvre d'interversion, la glace est vapo- risée par le courant d'azote, de sorte que la section intérieure de passage devient à nouveau libre, lorsqu'il se produit un ré- trécissement de la section extérieure de passage, qui rend néoes- saire une nouvelle manoeuvre d'interversion.
Sur le dessin, il est représenté,, -en outre de l'éohan- geur à contre-courant,1, pour l'azote,et l'air, intercalé en avant de l'appareil,- un refroidisseur préalable 2a-2b, se composant de deux branchements interchangeables, alimenté,, par un agent réfrigérant, par exemple de l'ammoniaque liquide. Dans le cas où l'on utilise ce refroidissement préalable, l'air pénètre en 3 avec une température d'environ -40 et ne renferme alors qu'une quantité si faible de vapeur d'eau qu'il est suf-
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fisant d'effectuer les manoeuvres d 'interverel01L1>our lléchan-
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geur 8 à des intervalles de temps de plusieurs semaines.
Le procédé suivant l'invention est applicable de la même manière dans le cas de la décomposition d'autres gaz, par exemple de gaz de fours à coke, au cours du refroidissement duquel il se sépare du benzol à l'état solide.
REVENDICATIONS
1 - Procédé pour le refroidissement de mélanges gazeux en vue de leur liquéfaction et décomposition en leurs constituants, dans des échangeurs de chaleur à contre-courant, à marohe conti- nue, parcourus simultanément par les gaz à refroidir et les gaz à réohauffer, caractérisé en ce que, dans le but d'évacuer les oondensats solides éventuellement séparés, par sublimation après des périodes de temps déterminées, sans interruption du procédé, on fait passer le gaz oomprimé à refroidir à travers les sections de passage qui ont précédemment été parcourus par les produits de décomposition froids, en même temps qu'on fait sor- tir de l'appareil les produits de décomposition secs, ou une par- tie de ceux-ci,
en les faisant circuler par les sections de passage précédemment parcourues par le gaz chaud, de sorte que la répartition de température sur toute la longueur de l'éohan- geur reste pratiquement la même.