BE495906A

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Publication number: BE495906A
Authority: BE
Priority date: 1949-06-03
Also published as: DE818507C; FR1018112A; NL71581C

Description


  PROCEDE DE;LIQUEFACTION OU SEPARATION DES MELANGES DE GAZ.

  
. La présente invention concerne la liquéfaction ou séparation des mélanges de gaz. 

  
Pour la liquéfaction ou la séparation des gaz, on peut obtenir une parité au moins de la quantité de frigories nécessaires en faisant subir une détente isentropique à une partie ou à la totalité du mélange de gaz initial, ou au moins à l'un- de ses produits de séparation. On a cherché à transformer l'énergie de la détente en travail utile, mais on a constaté qu'il est difficile d'utiliser ce travail dans l'opération de liquéfaction ou de séparation elle-même. 

  
Dans le cas où la détente s'effectue dans un moteur alternatif

  
à détente, le procédé courant consiste à accoupler le moteur par une commande à courroie avec le compresseur qui sert à la compression initiale du mélange de gaz à liquéfier ou à séparer. Un inconvénient de cette solution consiste dans l'obligation qui en résulte d'installer le compresseur et le moteur

  
à détente au voisinage l'un de l'autre, ce qui impose généralement des restrictions dans l'aménagement de l'installation. De plus, le rendement d'une commande par courroie n'est pas très grand et elle ne peut être adoptée dans une installation dans laquelle on traite des gaz explosifs. En outre, la vitesse du moteur à détente est fixe et impose par suite une restriction au point de vue de la souplesse de l'opération. 

  
Suivant une autre solution connue, le moteur à détente comporte un cylindre auxiliaire dans lequel s'effectue la compression finale du mélange de gaz à liquéfier ou à séparer. Quoique cette solution ait l'avantage de rendre indépendantes les positions du compresseur et du moteur à détente,

  
et d'éviter la commande par courroie indésirable et de faible rendement, elle ne rend pas indépendante la'vitesse du moteur. En réalité, les variations

  
de vitesse éventuelle se répercutent sur les pressions des étages du com-  presseur principal. 

  
On donne généralement la préférence aux freins hydrauliques ou électriques dans les moteurs à détente rotatifs, tels* que. les turbines. Quoique les freins hydrauliques, par exemple les pompes, puissent être

  
 <EMI ID=1.1> 

  
bine et de la pompe sont généralement différentes et par suite le frein doit être réglé lorsque la vitesse de la turbine varie. De plus, l'eau ou autre liquide sous pression provenant de ce frein hydraulique ne peut être que rarement utilisée d'une manière efficace. 

  
D'autre part, les freins électriques exigent une transmission de réduction relativement importante et coûteuse et si le courant produit doit être utilisé à titre de supplément de celui qui passe' dans la ligne principale d'alimentation, le frein électrique doit tourner à une vitesse synchrone et par suite l'indépendance de la vitesse de la turbine n'existe plus.

  
Un des objets de l'invention consiste dans un procédé et un dispositif de transformation de l'énergie de la détente en travail utile

  
et remédiant aux difficulté précitée s. 

  
Suivant l'invention, l'énergie de détente d'une opétation de liquéfaction ou de séparation d'un mélange de gaz, dans laquelle une partie  au moins des frigories nécessaires provient d'une détente isentropique, sert à rendre inférieure à la pression atmosphérique la pression à laquelle la partie non liquéfiée du mélange de gaz, ou un de ses produits de séparation, sort du dispositif de liquéfaction ou de séparation. En utilisant ainsi l'énergie de la détente pour diminuer directement la pression de cette manière, on peut réaliser une installation auto-compensatrice, étant donné

  
 <EMI ID=2.1> 

  
d'une manière générale aux variations semblables du produit sortant du dispositif de liquéfaction ou de séparation.

  
Le dispositif au moyen duquel l'énergie de la détente sert à diminuer la pression consiste dans un frein pneumatique, tel qu'une pompe

  
 <EMI ID=3.1> 

  
Les caractéristiques' du moteur à détente et du frein peuvent

  
 <EMI ID=4.1> 

  
positifs pneumatiques et que par suite le groupe entier peut être auto-régu lateur dans une large mesure. Le travail fourni par le moteur à détente peut être utilisé avec un rendement thermodynamique et mécanique élevé dans l'opération de liquéfaction ou de séparation, ainsi qu'on peut s'en rendre compte en considérant un cas particulier, tel que celui de la séparation de l'air ayant pour but de préparer de 1* oxygène de la pureté du commerce et une fraction de rebut d'azote.

  
Ainsi qu'il est connu, la séparation de l'air peut s'effectuer -  commodément dans une colonne double, dont la colonne supérieure fonctionne

  
à une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique. L'invention peut être appliquée dans ce cas en faisant passer la fraction de rebut d'azote dans le frein pneumatique, en abaissant ainsi la pression à la sortie de l'élément de séparation à une valeur inférieure à la pression atmosphérique. De ce fait, la pression diminue dans la colonne supérieure, ainsi que la température de l'oxygène bouillant dans le'condenseur. Il en résulte que la pression dans la colonne inférieure diminue, ainsi que celle à laquelle l'air à séparer doit être comprimé, ce qui réduit la consommation d'énergie de l'installation. Si l'oxygène doit être obtenu à l'état liquide, la perte

  
 <EMI ID=5.1> 

  
Au lieu d'augmenter le rendement thermodynamique du procédé de la manière décrite ci-dessus, la pression virtuelle supplémentaire résultant

  
 <EMI ID=6.1> 

  
chaleur. Dans ce cas,- on peut tolérer une perte de charge plus forte dans l'échangeur de chaleur du courant d'azote de rebut, et par suite on peut soit augmenter le rendement de l'échangeur de chaleur, soit diminuer son prix de revient. 

  
 <EMI ID=7.1> 

  
siste de préférence dans un ventilateur axial. Ce ventilateur peut tourner à la même vitesse que la turbine et bien que ce type de ventilateur soit normalement susceptible de s'encrasser par la poussière, on peut l'utiliser sans difficulté dans le cas.présent, étant donné que l'azote de rebut ne contient pas de poussière.

  
Dans le cas d'un moteur à détente alternatif, le frein pneumatique a la forme d'un cylindre auxiliaire fonctionnant de façon à faire diminuer la pression suivant l'invention et l'installation est semblable à

  
 <EMI ID=8.1> 

  
à l'importante différence près qu'on réalise l'indépendance des vitesses.

Claims

RESUME.

Procédé de liquéfaction ou de séparation d'un mélange de gaz, suivant lequel on obtient une partie au moins de la quantité de frigories nécessaires par détente isentropique, caractérisé par les points suivants, séparément ou en combinaisons :

1) L'énergie de la détente sert à rendre inférieure à la pression atmosphérique la pression à laquelle la partie non liquéfiée du mélange de gaz, ou un de ses produits de séparation, sort du dispositif de liquéfaction ou de séparation.

2) L'énergie de la détente est utilisée au moyen d'un frein pneumatique accouplé directement au moteur à détente.

3) La détente isentropique s'effectue dans une turbine à détente et le frein pneumatique consiste dans un ventilateur axial tournant

à la même vitesse que la turbine.

4) la détente isentropique s'effectue dans un moteur à détente alternatif et le frein pneumatique a la forme d'un cylindre auxiliaire de ce moteur, fonctionnant de façon à réaliser la diminution de pression désirée.

5) L'énergie de la détente sert à rendre inférieure à la pression atmosphérique la pression à laquelle une fraction gazeuse d'azote

sort du dispositif de séparation.