CH95741A - Procédé et installation pour la séparation d'un mélange de gaz en ses constituants. - Google Patents

Description

  Procédé et installation pour la séparation d'un mélange de gaz en ses constituants.    La présente invention comprend un pro  cédé et une installation pour la séparation  d'un mélange de gaz en ses constituants,  par liquéfaction de celui-ci et par rectification  du produit     d'évaporation    du fluide liquéfié.  



  Ce procédé présente la particularité que  la rectification du produit d'évaporation du  fluide liquéfié est réalisée sous une pression  supérieure à la pression à laquelle la liqué  faction se produit.  



  L'installation pour la mise en     oeuvre    de  ce procédé comporte un échangeur de tem  pérature à contre-courant constituant une  colonne de rectification, une pompe pour  augmenter la pression du fluide dans cette  colonne et un serpentin disposé dans ladite  colonne pour la circulation de résidu de  vapeur à basse pression, préalablement à son  mélange avec le fluide liquéfié.  



  Le dessin schématique ci-joint représente,  à titre d'exemple, une forme     d'exécution    de  l'installation pour la mise en     oeuvre    du procédé.  



  Le mélange de gaz à séparer en ses  .constituants pénètre, sous. une pression re  lativement faible, dans un conduit     cz    d'un  échangeur de température, désigné dans    son ensemble par     b    et constituant une colonne  de rectification. Par l'action de cet échangeur,       concurrement    avec une machine c, dans la  quelle une partie du mélange du conduit     cc     peut se refroidir en se détendant, un refroi  dissement et une séparation se produisent  dans la partie inférieure du conduit a.. Une  portion plus riche en l'élément moins volatil  se condense en d, tandis qu'une portion plus  riche en l'élément plus volatil est soutirée à  travers un serpentin e.  



  Dans le serpentin e, placé à l'intérieur  de la partie inférieure du conduit extérieur f  de l'échangeur de température b, le     fluide     subit un refroidissement avec liquéfaction  partielle par l'action des gaz froids- s'échap  pant de la machine c, qui sont ramenés dans  ledit conduit f. Du serpentin e, le fluide  refroidi est conduit par un tuyau     g    à un  serpentin i, placé à l'intérieur de la partie  supérieure d'un troisième conduit, j, de  l'échangeur de température. Par un tuyau k,  ce fluide est ensuite . amené à se mélanger,  en     d,    avec le liquide formé en     d,    liquide qui  subit un     surrefroidissement    par l'effet des  gaz d'échappement de - la machine c.

   Le      mélange résultant en     l    atteint alors une  teneur plus élevée en l'élément plus volatil  que la portion de mélange primitivement  condensée en d. Le mélange résultant est  amené à une pompe va, qui le porte à une  pression plus élevée et le livre au conduit j  de l'échangeur de température, dans lequel  cette pression élevée est maintenue d'une  manière quelconque. par exemple en opposant  une résistance à la vapeur sortant de ce  conduit.  



  A titre d'exemple, on supposera que le  mélange de gaz 'sur lequel on agit est de       l'air,        dont        la        composition        est        environ        80        %          d'azote,        l'élément        plus        volatil,        et        20        %     d'oxygène, l'élément moins volatil.

   Le liquide       condensé        en        d        peut        contenir        par        exemple        50        %     d'oxygène.

   La vapeur soutirée à travers les       serpentins        e        et"i        peut        avoir        par        exemple        8â        %          ou        90%        d'azote.     



  Le mélange refoulé par la pompe     in    dans  le conduit j est d'abord chauffé dans celui-ci  par échange de chaleur avec le liquide formé  <I>en d</I> dans le conduit<I>a.</I> Au-dessus du niveau  du liquide formé en d, le liquide qui se  trouve dans le conduit j retire de la chaleur  â la partie non condensée du mélange de  gaz qui se trouve dans le conduit a, la  température allant en s'élevant     graduellement.     En un certain niveau,     7a    par exemple, on  obtient la température d'ébullition d'azote pur  à la pression augmentée par la pompe ni ;  au-dessus de ce niveau commence l'évapora  tion dans le conduit j ; comme le montre  le dessin, le liquide au-dessus du niveau n  est rempli de bulles de vapeur.

   A partir du  niveau o par exemple, l'évaporation dans le  conduit j ne peut plus accomplir de con  densation dans le conduit     cc    et sert seule  ment à refroidir le mélange de gaz non  condensé entrant dans le conduit a.  



  Tandis que la température croit de bas  en haut sur tout le parcours de conduits     f     et a, elle croit de haut en bas dans la partie  du conduit j comprise entre le niveau     1)    et  le sommet du serpentin i.  



  Le liquide qui se trouve dans le conduit j  peut atteindre à un niveau     p    la température    d'ébullition de     l'oxygène    pur à la. pression  donnée par la pompe     in.    Les vapeurs pro  venant de ce liquide s'élèvent dans le conduit  j et viennent en contact avec l'extérieur du  serpentin i, dans lequel le fluide froid possède  une température inférieure au point d'ébulli  tion de l'azote pur à cette pression élevée;  sur le sommet, au point le plus froid de ce  serpentin, il se produit une condensation  extérieure d'azote pur.

   Le liquide ainsi formé  à l'extérieur du serpentin i descend, sous  l'effet de la pesanteur, vers le niveau p en  venant en contact intime avec la vapeur  s'élevant de     çe    niveau; sa température s'élève  au fur et à mesure qu'il approche du niveau     p;          .en    conséquence, il cède de l'azote et prend de  l'oxygène à la vapeur qui s'élève.

   L'échange  d'éléments     s'effectue    progressivement, pen  dant tout le parcours dudit liquide, de telle  sorte que celui-ci peut être au niveau p de  l'oxygène suffisamment pur,     que    l'on peut  retirer si on le désire, par le tuyau     q,    ou  qui peut être vaporisé et utilisé dans un  serpentin à contre-courant r, pour aider au  refroidissement du mélange entrant. Par le  haut du conduit j sortira de l'azote suffi  samment pur.  



  L'avantage de la haute pression dans le  conduit j est d'éviter la nécessité de refroidir  le fluide des serpentins e et i     jusqu'au    point  d'ébullition d'azote pur à la pression atmos  phérique.

Claims (1)

1. REVENDICATION I: Procédé pour la séparation d'un mélange de gaz en ses constituants par liquéfaction de celui-ci et par rectification du produit d'évaporation du fluide liquéfié, caractérisé en ce que la rectification du produit d'éva poration du fluide liquéfié est réalisée sous une pression supérieure à la pression à laquelle la liquéfaction se produit. SOUS-REVENDICATION Procédé suivant la revendication I, carac térisé en ce que la rectification finale de la vapeur à haute pression est obtenue au moyen d'un fluide à pression plus basse, qui est après cela mélangé avec le fluide liquéfié avant que la. pression sur celui-ci soit augmentée.

   REVENDICATION II: Installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication I et la sous-revendication, comportant un échangeur de température à contre-courant constituant une colonne de rectification, une pompe pour augmenter la pression du fluide dans cette colonne et un serpentin disposé dans ladite colonne pour la circulation de résidu de va peur à basse pression préalablement à son mélange avec le. fluide liquéfié.