CH95899A - 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 celle à laquelle la     liquéfaction    a  lieu, en faisant transférer la chaleur latente  de la portion de fluide subissant la liquéfac  tion à la portion de fluide en cours de rec  tification.  



  L'installation pour la mise en     aeuvre    de  ce procédé comporte un échangeur de chaleur       h,    contre-courant, constituant une colonne de  rectification, une pompe pour augmenter la  pression du liquide qui est déchargé dans  cette colonne, et un compresseur avec un dé  tendeur pour faire circuler du fluide de trans  fert de chaleur latente entre les contenus des  parties en contre-courant de l'échangeur de  chaleur.  



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



  Le mélange de gaz à séparer en ses cons  tituants pénètre, sous une pression     relative-    .  ment faible, dans un conduit a d'un     échangeur     de chaleur désigné dans son ensemble par b  et     constituant    une colonne .de rectification.  Par     l'action    de cet échangeur, concurremment  avec une machine c dans laquelle une partie  du mélange du conduit a peut se refroidir en  se détendant, un refroidissement et une sépa  ration se produisent dans la partie inférieure  du conduit a.

   Une     portion    plus riche en l'élé  ment moins volatil se condense en     d,,    tandis  qu'une portion plus riche en l'élément plus  volatil est     soutirée    à     travers    un     serpentin    e.  



  Le     serpentin    e est situé à l'intérieur de la       partie    inférieure du conduit extérieur f de  l'échangeur de chaleur; l'écoulement de fluide  à travers ce     serpentin    est commandé par un  robinet g. Dans le serpentin e; cette     portion     de fluide subit un refroidissement avec liqué  faction     partielle,    par l'action des gaz froids  s'échappant de la machine c, gaz qui sont ra  menés dans le conduit f.

   Le fluide du     serpen,     tin e est amené., en h, à se mélanger avec le      liquide formé en d, liquide qui a subi un sur  refroidissement par l'action des gaz d'échap  pement froids de la machine c; le mélange  résultant     atteint    une teneur plus élevée en  l'élément plus volatil que le mélange primi  tivement condensé en d. Le mélange formé au       point        Ii.    passe dans la pompe<I>i,</I> qui le refoule  dans un troisième conduit,     j,    de l'échangeur  clé chaleur, conduit .dans lequel règne une  haute pression.  



  L'entrée du mélange liquide sous haute  pression dans le conduit j a lieu par un tuyau  <I>le,</I> qui présente un orifice de sortie<I>1</I> pour le  liquide; cet orifice peut être fermé au moyen  d'un robinet     ni,    pour obliger le liquide à pas  ser à. travers un serpentin     n    disposé au-dessus  de lui, avant de se décharger dans le con  duit j, sensiblement au même niveau que l'ori  fice 1. En tout cas, le liquide, qu'il se décharge  du serpentin     n    ou de l'orifice<I>1,</I> descend dans  le conduit     j    en contact avec la surface exté  rieure d'un serpentin o, tout en changeant de  composition, et son élément moins volatil se,  Rassemble à. l'extrémité inférieure du con  duit j.

   Le serpentin o, qui est partiellement  immergé dans le liquide accumulé dans le  conduit     j,    constitue une partie d'un circuit de  circulation de fluide pour le transfert de la  chaleur latente de     condensation:    extraite du  fluide à basse pression dans le conduit a, afin  de le     liqiipfier,    au liquide à haute pression ras  semblé dans la partie inférieure du conduit j,  afin d'évaporer ce liquide.  



  Un fluide de transfert indépendant est re  foulé dans la, partie inférieure du serpentin o,  par un compresseur p, et passe de l'extrémité  supérieure de ce serpentin à travers une buse  de détente q, on sa pression tombe. Le fluide  de transfert circule ensuite par un serpentin r  placé dans la partie inférieure du conduit a,  avant de revenir au côté d'aspiration du com  presseur p: Le fluide     entrant    au serpentin r  sera pour la majeure partie liquide et très  froid. En passant à travers le     serpentin        r,    il  condense le fluide du conduit a en entraînant  la, chaleur latente de condensation de ce fluide;  dans le compresseur p, il subit une augmen  tation de pression et de température.

   En pas-    saut de là, à l'état sensiblement gazeux, au  serpentin o, il effectue l'évaporation de     liquide     dans le conduit. j, par transfert de sa chaleur  à ce liquide, et se condense lui-même totale  ment. Sa détente subséquente dans la buse     q     est accompagnée par un refroidissement et dé  termine son retour au serpentin     r.     



  Un isolant calorifuge s est prévu à la par  tie inférieure du conduit j pour empêcher tout  échange de chaleur entre le liquide à basse  pression, froid, qui se trouve dans le con  duit a et le liquide à haute pression, moins  froid, qui se trouve dans le conduit j. Un iso  lant calorifuge     t    est prévu autour du tuyau le,  afin d'empêcher son contenu     surrefroidi    d'ab  sorber de la chaleur du serpentin o qui l'en  toure et du liquide qui se trouve dans le con  duit     j.    Tandis que la. température croît de bas  en haut sur tout le parcours des conduits f  et a, elle croit de haut en     bas    dans la partie  du conduit     j    utilisée pour la     rectification.     



  Le fluide utilisé dans le circuit de trans  fert de chaleur latente de condensation peut  aussi être     constitué    par une portion du fluide  à traiter par liquéfaction. On peut, dans     l'ins-          ta.llation    représentée, faire circuler une partie  du fluide gazeux qui reste dans le conduit a  à travers les serpentins o et     r,    le compresseur  p et la buse de détente     q.    A cet effet, le     ser-          pent,in    r comporte un orifice d'admission à  soupape     2s    pour l'entrée de fluide gazeux, qui,  après compression,

   peut être déchargé dans  le     conduit    j par un orifice de sortie à sou  pape     v.     



  Pour simplifier l'explication de la rectifi  cation, nous supposons que le mélange de gaz  traité par le procédé est de l'air, avec de  l'azote comme élément plus volatil et de  l'oxygène comme élément moins volatil.  



  La température du liquide se déchargeant  de l'orifice<I>1</I> ou du serpentin     n,    suivant le  cas, s'élèvera à mesure que ce liquide ruisselle  sur la surface du serpentin o, en raison de la  chaleur transférée par le fluide que contient  la     partie    non immergée du serpentin o. A  mesure que le liquide descendant dans le con  duit j se trouve chauffé, son constituant plus  volatil, l'azote, est évaporé. Par contre, l'oxv-      gène atteint l'extrémité inférieure du conduit  j à l'état liquide; là il subit une vaporisation  partielle, en raison de la chaleur transférée  par le fluide que     contient    la     partie    immergée  du serpentin o, fluide     sorti    plus chaud du com  presseur p.

   Cette vaporisation produit un cou  rant ascendant     gazeux.dans    le conduit     j,    cou  rant dont la composition change au contact  (lu liquide descendant sur la surface du ser  pentin o et éventuellement du     serpentin        7b,     l'oxygène du courant ascendant s'échangeant  contre l'azote du courant descendant.  



  On     vise    donc à une     production    de vapeur  d'azote au sommet du conduit j, simultané  ment avec une formation d'oxygène liquide à  l'extrémité inférieure du conduit     j.    Cet     oxy-          ;ène    liquide peut être évaporé et retiré à tra  vers un serpentin w, en contribuant par     cela-          même    au refroidissement du mélange de gaz       entrant    dans le conduit a. Si on le désire, on  peut réduire la pression de l'oxygène au  moyen d'un robinet de détente x.  



  Au cas où l'on     utilise    le serpentin n, on  désire faire ruisseler sur sa surface un liquide  qui soit de l'azote pur au sommet de ce ser  pentin.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS I Procédé pour la séparation d'un mélange de gaz en ses constituants par liquéfaction de celui-ci et rectification du produit d'évaporation du fluide liquéfié, carac térisé en ce que la rectification du produit d'évaporation du fluide liquéfié est réali sée, sous une pression supérieure à.celle à laquelle la liquéfaction a lieu, en faisant transférer la chaleur latente de la portion de fluide subissant la liquéfaction à la portion de fluide en cours de rectification.

   II Installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication I, com portant un échangeur de chaleur à contre- courant, constituant une colonne de rec tification, une pompe pour augmenter la pression du liquide qui est déchargé dans cette colonne, et un compresseur avec un détendeur pour faire circuler du fluide de transfert de chaleur latente entre les con tenus des" parties en contre-courant de l'échangeur de chaleur.