Pi#oeédé pour séparer de leurs mélanges des gaz se liquéfiant à des températures très différentes. Pour séparer<B>du,</B> leurs mélanges des gaz se liquéfiant à des températures très diffé rentes, un procédé connu consiste, après re froidissement préalable du mélange gazeux sous pression par échange de températures avec les gaz séparés, à liquéfier d'abord la plus grande partie de l'élément le plus faci lement condensable au moyen de la vapori sation, sous une pression moindre, d'une quantité correspondante, précédemment liqué fiée, de cet élément lui-même,
et à liquéfier ensuite ce qui reste de cet élément eu refroi dissant le mélange gazeux résiduel, toujours sous la pression initiale, à une température plus basse que la précédente, ce refroidisse ment étant obtenu par contact indirect avec le gaz le plus volatil, détendu avec produc tion de travail extérieur, après les liquéfac tions ci-dessus.
Un dispositif pour la mise en aeuvre de ce procédé, appliqué par exemple à la sépa- tion de l'hydrogène et de l'oxyde de carbone du gaz à l'eau, est rappelé schématiquement par la fig. 1 ci-jointe.
D'après celle-ci,, on fait passer le gaz -à l'eau sous pression au sortir des échangeurs de températures _1 dans un faisceau tubulaire entouré à sa partie inférieure d'un bain .B d'oxyde de carbone bouillant sous la pression atmosphérique ou sous une pression réduite et provenant du traitement des parties pré cédentes de gaz;
on provoque ainsi la con densation de la plus grande partie de l'oxyde de carbone. Le gaz résiduel résultant de cette condensation est alors soumis dans la partie C it une température encore plus basse obtenue comme il va être dit; il perd alors le complément de son oxyde de carbone. On obtient donc, comme résidu gazeux, de l'hy drogène à peu prés pur qui, toujours sous la pression initiale est conduit à un moteur D oii il effectue une détente avec travail exté rieur. Cette détente le refroidit extrêmement.
et c'est cet hydrogène détendu qui, envoyé par T vers le faisceau de liquéfaction, pro voquera la condensation complémentaire à très basse température dont il a été question ci-dessus. Ce procédé présente l'inconvénient d'ame ner le gaz le plus volatil au détendeur à une température très basse puisqu'il vient d'être refroidi par le gaz détendu, d'où il résulte que, le rendement de la détente étant relati vement médiocre, on doit fonctionner à des pressions assez élevées pour compenser les pertes calorifiques et pour que la quantité de liquide en jeu ne diminue pas. On ne se trouve donc pas dans les meilleures condi tions au point de vue de la dépense d'énergie.
Dans le procédé faisant l'objet de la pré sente invention pour séparer de leurs mélan ges des gaz se liquéfiant à de-, températures très différentes, après refroidissement préa lable du mélange gazeux sous pression par échange de températures avec les gaz séparés, on traite une partie de ce mélange gazeux sous pression de façon à en liquéfier la plus grande partie de l'élément le plus facilement condensable au moyen de la vaporisation, sous une pression moindre, d'une quantité corres pondante précédemment liquéfiée de cet élé ment lui-même, la liquéfaction de ce qui reste de l'élément le plus facilement condensable étant obtenue, toujours sous la pression ini tiale, au moyen de la vaporisation, sous une presbion moindre,
d'une quantité correspon dante précédemment liquéfiée de cet élément contenant en dissolution une certaine propor tion de l'élément le plus volatil, la tempéra ture de l'élément le plus volatil qui forme le résidu final étant relevée, après les liqué factions ci-dessus et avant sa détente avec travail extérieur, par contact indirect avec la partie du mélange moins froid des gaz à séparer qui doit être, aussitôt après, liquéfiée partiellement comme il est dit plus haut, le froid de cet élément le plus volatil étant employé après cette détente pour liquéfier partiellement le reste du mélange sous pres sion des gaz à séparer, le liquide ainsi for mé servant d'appoint à celui qui est produit par les autres liquéfactions partielles.
Dans l'application du procédé ci-dessus, pour que. l'élément le plus condensable con tienne en dissolution, lors de sa vaporisation, une certaine proportion de l'élément le plus volatil, ou peut refroidir, sous sa pression de liquéfaction; au moyen du liquide en cours de vaporisation, le liquide qui est destiné à être vaporisé ensuite sous une pression moin dre, ce qui maintient en dissolution dans ce liquide, lors de son passage à la pression de vaporisation, une certaine quantité de l'élé ment le plus volatil que l'élément le plus facilement condensable entraine lors de sa condensation.
Ce refroidissement du liquide destiné à être vaporisé peut encore être accentué par un second refroidissement, également sous la pression de liquéfaction, obtenu au moyen, de ce liquide lui-même ramené à la pression de vaporisation après ce second refroidissement.
Dans le même but, c'est-à-dire pour que l'élément le plus condensable contienne, lors de sa vaporisation, une certaine proportion de l'élément le plus volatil, on peut aussi faire passer dans le liquide condensé, avant sa vaporisation, un courant gazeux de l'élément le plus volatil.
Les traitements ci-dessus peuvent d'ail leurs être répétés et combinés entre eux pour cumuler leurs effets.
Au lieu de collecter un seul liquide pour le vaporiser ensuite, on peut aussi collecter séparément plusieurs liquides formés au cours de la condensation progressive de l'élément le plus condensable et dont les derniers, en raison de leur température plus basse con tiennent une teneur plus élevée en l'élément le plus volatil; ces liquides destinés à être vaporisés séparément pour créer des zones de températures progressivement décroissantes, pourront être soumis aux traitements ci-dessus de manière à contenir le plus possible de l'élément le plus volatil.
D'après ce qui précède, on voit que par le procédé qui fait l'objet de la présente in vention, la basse température nécessaire. pour séparer pratiquement tout l'élément le plus facilement condensable de l'élément le plus volatil est obtenue au moyen du ou des li quides mêmes produits par la liquéfaction, ce ou ces liquides étant de composition mixte et leur température de vaporisaton étant ainsi nettement inférieure à celle de l'élément le plus condensable seul;
il s'ensuit que le refroidissement complémentaire par l'élément le plus volatil après détente de celui-ci. i)é- cessaire dans le procédé déjà connu et rappelé au début, devient inutile et qu'on petit ré chauffer cet élément immédiatement avant sa détente, comme il est indiqué ci-dessus, ce qui améliore l'effet utile de la détente et par suite réduit la dépense d'énergie.
Un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé appliqué, à titre d'exemple, à la sé paration de l'hydrogène d'un mélange gazeux tel que le gaz ii l'eau qui le contient mélangé à l'oxyde de carbone., est indiqué. schéniati- citienient dans le dessin ci-annexé à la fig. LI. Les fig. 3, 4 et 5 se rapportent à des variantes.
En se référant à la fig. 2 du dessin ci- joint, oi) voit due le gaz d'eau à traiter arri vant un G, est réparti dans l'échangeur double AB ont il circule en contre-courant de l'oxyde de carbone et de l'hydrogène déjà séparés. Une partie de ce gaz arrive froid et sous pression dans le compartiment JI au tour du prolongement F' du faisceau de sé paration F. II y circule autour de l'hydrogène comprimé restant après la liquéfaction dans le faisceau et se refroidit encore à son con tact.
Il arrive ensuite par le tuyau T à la base du faisceau de liquéfaction F, monte dans ce faisceau ont il rencontre, comme il sera expliqué, des températures de plus en plus basses, et s'y dépouille de soir oxyde de carbone. Arrivé dans la partie F' du faisceau correspondant air compartiment 1(, l'hydrogène se réchauffe fortement au contact du gaz à l'eau extérieur et arrive cri D pour y effectuer sa détente.
L'hydrogène détendu sortant cri H, de même que l'oxyde de carbone évaporé sortant en C, avant d'être renvoyés dans leurs échangeurs respectifs, d'oii ils sortent en B' et C', passent dans deux compartiments dis tincts d'un liquéfacteur L alimenté par l'au tre partie du gaz à l'eau. Grâce à la présence de ce liquéfacteur L, les gaz séparés envoyés dans les échangeurs sont fortement réchauf- fés et refroidissent air minimum possible le gaz d'eau ai#rivant.
Le liquide formé dans ce liquéfacteur est ,joint à celui formé dans le faisceau de sépa ration, refroidi avec lui soirs pression dans le serpentin S¯ et déversé dans la partie su périeure du vaporiseur, sur des plateaux successifs P.
Le liquide ainsi déversé crée alors dans le haut du vaporiseur, en raison de sa teneur momentanée en hydrogène, la température très basse nécessaire à, l'aiclréve- ment de la purification des gaz ascendants d e F.
Les éléments noir liquéfiés dans le liqué- facteur L se rendent par le même conduit que le liquide dans le collecteur placé. au- dessous du faisceau de séparation et s'y mêlent avec le mélange gazeux arrivant dans ce collecteur par le tuyau 7'.
Les dispositifs suivant les fig. 3. 4 et 5 comportent les mêmes échangeurs de tenipé- rature B <I>et L</I> et le détendeur<I>D</I> qui n'ont pas été représentés.
Dans la. fig. 3 le refroidissement de l'oxyde de carbone liquide. avant son déversement dans l'étage supérieur F du vaporiseur h, est acceiittié cri le faisant, après soir passage dans le premier serpentin 8, circuler dans un second serpentin S) plongé dans le liquide ramené il, la pression de vaporisation après sa sortie de ce serpentin Si.
Suivant la. fig. 4 tir) autre moyen d'obte nir la basse température nécessaire dans les hautes régions du faisceau F consiste à dé verser dans ces régioi)s titre partie réglée par le vanne V, de l'oxyde carbone liquide, déjà refroidie dans le serpentin S et soumise dans le récipient Ii à un courant d'hydrogène ex trait dur compartiment A en quantité réglée par la vanne I'" dont oi)
augmentera le débit d'autant plus dii'oir voudra abaisser davantage la température.
Dans le dispositif de la fig. 5, un abais sement de température dans un étage supé rieur du vaporiseur est obtenu en déversant sur des plateaux P' le liquide relativement riche en lii-di,ogène produit dans les régions supérieures du faisceau, collecté dans un compartiment spécial Ii, puis refroidi sous pression en S'.