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Procédé frigorifique d'élimination d'éléments facile- ment condensalbes dans des gaz destinés à être traités par le froid ".
La présente invention se rapporte à un procédé d'élimination par le froid d'éléments facilement con- densables contenus dans des gaz tels que, par exemple, l'air, le gaz-de fours à coke etc. destinés à être trai- tés par le froid notamment pour leur, liquéfaction et leur séparation éventuelle; elle s'applique aux cas où le refroidissement par les gaz résultant de cette séparation provoque la condensation des éléments en question dans des régénérateurs à fonctionnement alter- natif par inversion ou dans des échangeurs de températu- re à contre-courant et à interversion des uircuits, dans lesquels les gaz résultant du traitement par le froid passent dans les espaces qui ont été parcourus dans une période précédente par les gaz comprimés entrants.
On sait que dans le cas de l'emploi de ces appa-
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reils, par exemple, aveu de l'air pris ici aniÇLuE'L611t titre d'exsmple, la décarbonatstion préalable de ,,6- lui-ci devient inutile : l'air entrant al.8ndo:lne son acide carbonique da is les régénérateurs par suite du refroidisse1jentf1r qu'il subit et cet acide carbonique est ensvite sublimé lorsque le régénérateur est parc.au-- ru par l'osygene et l'azote sortant des appareils de séparation; la proportion d'auîd( ;arbcrique ainsi C'j1- traînée est telleusnt faible que la Tareté de ITox/E<}- ne et de l'azcte est pratiçasm<..nt inaltérée; ceci pf-'at présenter toatefois l'inbonvénient de n6"e ssitee an pns- s;1p#; relativeniBnt lent des gaz séparas aiin Ca7.S se s atorel1t autant que possible dt,3 c1P carbonique.
La présente invention pernct d'améliorer r f , > c r les (;onditjO1s d-^ sabljrnDtio:l. Elle consiste en "e que la quantité des produits séparés parc curant la partie froi- de des régénérateurs ou des appareils analo[;Q6s est plus grande que la quantité du mélange gazeux traité par- ioarant 4atta m6me partie des régénérateurs. On voit qu'il est possible d'agir soit sur iette dernière quai- tité, soit saur la première ou sur deux 8. la fois.
Si- on agit sur la quantité da mélange gazeux traité, on retire-
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ra des régénérateurs ou des appareils analogues une
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partie du mélange E-,qze,az comprimé qui les traverse avant que ue mélange gazeux ntait parcouru tout le régénéra- teur; de cette façon la température a laquelle l'autre
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partie du mélange gazeux sortira du régénérateur sera abaissée et on pourra réduire ainsi autant qu'on le dé- sire la différence des températures auxquelles oit lieu d'une part la condensation dans le régénérateur
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des éléments condensa blés et daotre part la sublima- tion de ces éléments lorsque l'on feit passer da .s le
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régénérateur les gaz résultant de la liquéfaction et
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de la séparation de tout le mélange gazeux comprimé.
Bien entenda la partie da mélange gazeux ainsison-. tirée des régénérateurs oa des appareils analogaes de-
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vra, pour être trait ée égaleraent poar r 11 qLi é faut io n et éventuellement séparation, e'tre débarrassée par les pro- cèdes antériears connus tels que les procédés -chimiques, des const itl1ants faoilemant oondensables quelle peut encore contenir.
Son refroidissement complémentaire pour l'amener à la températare convenable poar son in-
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troduction dans l'appareil de liqaéiaction et da sépara- tion où il s'ajoute au mélange gazeux ayant traversé tout le régénérateur, sera effectué par les moyens (;on-
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nase, par exemple par sa détente dans un cylindre d'une machine dp détente ou par refrcidissenent indirect,par contact bzz travers are paroi, par un 1"sz refroidi lai-rA'- me par détente, on ner tout autre moyen.
On pourra agir égsleI#nt. comme indiqué c;i-dessus, sur la quantité des prodaits séparés parcourant la par- tie froide des régénérateurs. Dans ce bat, l'appareil de séparation sera alimenté non seulement par le mélan- ge gazeux parcourant les régénérateurs mais par an cir-
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unit Bapplémentaire de ce mélange. La séparation des pro- duits ç.;omensables da mélange gazeux par(;;oa.rsnt ce cir- uait u"pplénnt8ire sera faite par les moyens actaelle- ment connus, l'absorption chimi que par exemple .
Une par- tie des produits séparés parcourant les régénérateurs
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sera extraite de ceux-ci avant ça'ils aient atteint l'extrémité la plns chaude des dits régénératears et les produits de cette séparation ainsi extraits seront en-
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voyés en contre-coarant avec le mélange gazeux parcou- rant le circuit supplémentaire poar refroidir ainsi par- tiellensnt ce mélange gazeux, Son refroidissement jasça'à la températures- convenable pour l'envoit à l'appareil de liÇLl1éfaction sera complété par les moyens connus tels
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que c eux indiqués 1 as haut.
Les figures du dessin ci-joint r<3prés?iAent sché- matiquement et 8. titre d'exemple 2 fermes d'exécution du présent procédé ar-pliqué '- an appareil de séparation de l'air en oxygène et azote employant des récrie ['aie ars à4 fonctionnement alternatif par inversion.
Suivant la figure 1, l'air comprimé à 5-6 atmosphè- res absolues par exemple contenant de l'acidr- carbonique et éventuellement de la vapeur d'eau, entre dans l'appa- reil par A, est réparti au moyen des roi>insts-inv; rs.i<ii,u 1' et V clans l'un ou l'autre des r ornerais ur s G, Q' -0011' l'oxygène et , îdT pour l'azote; la figure sepré'scnte
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la période pendant laquelle l'air se refroidit dans le
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régénérateur à oxygène 0 et dans le régénérateur azote 1 qui ont été préalablement refroidis par le 5,r,,sr dan3 ùeax-ùi respectivement de l'ox,;ûène où de l'azote sé- parés. A un endroit convenable des ré':"n;.ratears, en r, B' sar les régénérateurs à oxygène , 6,1 ;, , C' sur les régénérateurs à ,zote, so t.rou/''ûn branchement permettant d'extraiec, une partie de l'air déjà refroidi qui a passé dans les régénérateurs.
Ces joints b, Bu v et c' sont choisis de façon que cet air nTait pas encore dépo-
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sé sensiblement son acide carbonique sous forme solide
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dans le régénérateur; par exemple on peut extnire ainsi
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8 à 10 % de l'air traité et une température inférieu- re à - 100 C. L'antre partie de l'air qui n'est pas
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soutirée par 15 et .::. dans la figure, continue son chemin respectivement dans les régénérateurs 0 et 1v en SI;7 re- froidissant davantage et en y déposant maintenant son
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acide carbonique sous forme solide; il sort 2 la partie inférieure des régénérateurs pour se rendre au bas de la partie soas pression D d'un appareil de rectification
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s. double colonne.
La, cet air est liquéfié et rectifié
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de la façon connue fournissant dans D un liquide riche
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en oxygène et an liquide riche en azote qui sont remon- tés respectivement par les tuyaux P et Q dans la partie basse pression Z de l'appareil de rectification. L'oxy- gène gazeux résultant sort en E, passe dans an refroidis- sear R1 du liquide riche en oxygène, où il se réchauffe lui-même jus que vers -175 C et se rend alors au régé- nérateur 0' qu'il refroidit poar sortir en X, tandis que l'azotesortant en F à la partie supérieurede l'ap- pareil .de rectific tion et réchauffé de la même façon on passant dans les refroidisseurs de liquides R1 et R2, se rend à - 1750 C environ dans le régénérateur N' qu'il refroidit poar sortir enY.
Ils entrainent par sablima- tion les dépôts d'acide carbonique. solide qui se sont effectués dans les régénérateurs en question au-dessous des niveaux de B' et C' pendant la période de fonctionne- ment précédente où l'air comprimé circulait dans les dits régénérateurs.
Or cette sublimation est facilitée par le fait Clos ces dépôts ont été effectués jusqu'à une tempérrture qui est plas voisine de la température de - 1750 possédée par l'azote et''l'oxygène entrant dans les régénérateurs, que si la totalité de l'air avait traversé ces régénératears jusqu'en bas; les extractions en B et B' d'une partie de l'air froid ont en effet per- mis au restant de l'air qui continue son chemin dans les régénératears d'être refroidi davantage, sans toutefois être liquéfié, et de se rapprocher de la température de l'oxygène et de l'azote arrivant aux régénérateurs,
L'azote et l'oxygène enlèvent égaiement dans les ré- générateurs O' et NI la vapeur d'eau qui a Pu s'y con- denser.
Les deux fractions d'air comprimé qui sont extraites en B et C des régénérateurs C et N se'réunissent poar Passer par le tayaa T dans l'échangeur de températures
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G où cet air se réchauffe au voisinage de la températa- re ambiante; pais il passe dans l'appareil de décarboni-
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tation chimique sous press ion I3 poar revenir en sens in- verse dans l'échangeur G où il est refroidi par l'air com-
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primé qui continue à arriver par T.
De cet éc,îlai2'ear' G, cet air comprimé ainsi refroidi se rend par le tuyau U
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dans le liquéfacteur L où il est refroidi et liquéiié, comme on le verraplus loin, par le froid de l'azote sortant en haut de la partie sous pression]) de l'appa-
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reil d'o' reutiiioation et le liquide ainsi formé est dé- ' versé par le tuyau W muni d'on robinet 2 un endroit con- venable de la colonne de rectification D.
L'azote gazeux
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pur et sous pression sortant du haut du 1'a1sl;Gao. tubulai- re formant la partie supérieure de D se rc nd par le tuyau S, dans le liCll1éfuc.:tear L ou il est réchauifé par- tiellement, pais il est détendu dans la machine de déten te M; l'azote sortant, détendu et froid, est joint à
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l'azote sortant par F gan Mat de l'appareil de ractifi- u 3t ion. à bout d'an certain temps de iG.Lt1071122I:111t, par exemple 3 minutes, on inverse autcLmtigo.oL1:3:.1t les robi- nets-inverseurs V et VT, use qui amène' l'inversion auto- matique des différents clapets figurés sur les diS3S il. la sortie des régénérateurs , d:= façon faire passer l'air dans les régénérateurs 0' et n', tandis que l'oxygène séparé passe dans C et l'azote dans N.
On voit que dans ce procédé, l'azote sous pression sortant du haut de la colo me sous pression D est ré- chauffé avant sa détente en M, ce qui permet d'amélio-
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rer la produot ion de i'ro id. ;POUl' sacm nter encore (,:6 réchauffement on pourrait d'ailleurs comprimerla fraction d'air passant au liquéfacteur à une pression plus élevée ; dans de cas il suffirait d'intercaler un compresseur entre l'échangeur G etl'appareil de dé car-
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bonatation sous Pression H.
On 'voit, par les explications qui précèdent, que la partie de l'air extraite des régénérateurs peat re- cevoir de nombreuses applications; par exemple on poar-
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ra la comprimer suff:L,3,amment pour qu'elle alimente an appareil à air liquide qui fournira le liquide d'appoint nécessaire au maintien en froid de l'appareil de fabri- cation d'oxygène et d'azote comportant les régénérateurs en question.
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