WO2026074075A1 - Procédé et appareil de séparation d'air par distillation cryogénique - Google Patents
Procédé et appareil de séparation d'air par distillation cryogéniqueInfo
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Abstract
Dans un procédé de séparation d'air par distillation cryogénique, de l'air est séparé par distillation dans une simple colonne (K1), de l'azote provenant de la tête de la colonne se condense au moins partiellement dans un condenseur de tête (C) de la colonne contre du liquide de cuve (9) de la colonne qui a été détendu (V1) et envoyé au condenseur de tête, un débit d'azote liquide (15) est soutiré de la colonne, pressurisé, et vaporisé dans un échangeur de chaleur (E) et un débit d'oxygène gazeux (3,7) d'une source externe (EL) se refroidit et se liquéfie dans l'échangeur de chaleur par échange de chaleur avec l'azote liquide à vaporiser, est détendu et est envoyé au condenseur de tête de la colonne.
Description
Description
Titre de l’invention : Procédé et appareil de séparation d’air par distillation cryogénique
La présente invention est relative à un procédé et à un appareil de séparation d’air par distillation cryogénique. Elle est également relative à un procédé intégré d’électrolyse, de séparation d’air par distillation cryogénique et de production d’ammoniac
Il est connu d’utiliser une simple colonne pour produire de l’azote, la simple colonne ayant un condenseur de tête et parfois un rebouilleur de cuve. Le livre « Razdelenia Vozdukha » de Epifanova et al, éd Mashinostroenie, 1964 décrit page 241 un appareil avec une simple colonne où les frigories sont fournies par une turbine Claude, une pompe pressurise de l’azote liquide de la tête de la colonne et l’azote liquide pressurisé se vaporise contre l’air dans un échangeur de chaleur.
L’invention a pour but de valoriser un débit d’oxygène disponible à entre 5 et 30 bar, provenant par exemple d’une unité d’électrolyse d’eau qui produit un débit d’hydrogène à entre 5 et 30 Bar. La pression de l’oxygène est valorisée en l’utilisant pour vaporiser un débit d’azote liquide soutiré en tête de la simple colonne et pressurisé par une pompe, sans mélanger l’oxygène avec l’air destiné à la distillation. Elle peut également être valorisée selon une variante, en l’utilisant pour chauffer le rebouilleur de cuve de la colonne. L’azote liquide pressurisé est vaporisé dans l’échangeur de chaleur du procédé où se refroidit le débit d’oxygène et de l’air destiné à alimenter la colonne pour s’y séparer.
Un but de l’invention est de produire de l’azote sous pression avec une consommation énergétique particulièrement basse et/ou un investissement réduit. Il est nécessaire de traiter l’oxygène pour enlever l’hydrogène résiduel qu’il contient ainsi que l’eau et éventuellement d’autres impuretés qui pourraient geler à température cryogénique. L’eau et éventuellement d’autres impuretés peuvent être enlevés par adsorption, par exemple à bascule de température ou de pression. L’azote liquide vaporisé peut se réchauffer dans l’échangeur de chaleur, être détendu dans une turbine et puis se réchauffer de nouveau dans l’échangeur de chaleur, ainsi fournissant du froid nécessaire à la séparation. L’azote détendu peut servir de produit à une pression inférieure à celle de la sortie de la pompe. Sinon le froid pour la séparation peut provenir d’autres sources, par exemple la détente d’air destiné à la colonne et/ou le rajout d’azote liquide d’une source externeen tête de la colonne.
Dans une variante particulière, le procédé est optimisé pour faire partie d’un procédé intégré d’électrolyse, de séparation d’air par distillation cryogénique et de production d’ammoniac dans lequel l’oxygène de l’électrolyse constitue l’oxygène gazeux sous pression qui sert à vaporiser de l’azote liquide produit par la colonne de séparation d’air, de l’hydrogène provenant de l’unité d’électrolyse étant combiné avec l’azote produit par la séparation d’air pour constituer un gaz de synthèse d’ammoniac.
Il s'agit de valoriser la pression de l'oxygène en sortie de l'électrolyseur, sachant que l'on a un rapport de 1 .5 O2 pour 1 N2 quand on va produire 2 NH3, sachant que l’électrolyse produit un atome d’oxygène pour deux atomes d’hydrogène. Ceci découle des simples équilibres chimiques suivants :
[Cheml]
et
[Chem2]
2NH3<-> N2 + 3H2
Le rendement d’azote de l’appareil qui sera décrit varie entre 60 et 100%. US20080011015 décrit un procédé selon le préambule de la revendication 1. Selon un objet de l’invention, il est prévu un procédé de séparation d’air par distillation cryogénique dans lequel : i) De l’air épuré et refroidi dans un échangeur de chaleur est séparé par distillation dans une simple colonne opérant à une pression d’au moins 4 bars abs, de l’azote provenant de la tête de la colonne se condense au moins partiellement dans un condenseur de tête de la colonne contre du liquide de cuve de la colonne qui a été détendu et envoyé au condenseur de tête ii) De l’azote condensé est renvoyé en tête de la colonne iii) Du liquide vaporisé sort du condenseur de tête de la colonne et est réchauffé dans l’échangeur de chaleur iv) Un débit d’azote liquide est soutiré de la colonne, pressurisé, réchauffé et vaporisé dans l’échangeur de chaleur v) Un débit d’oxygène gazeux d’une source externe produit par des moyens autre que la distillation de l’air dans la colonne, se refroidit et se liquéfie dans l’échangeur de chaleur, sans être mélangé avec de l’air destiné à la
distillation, par échange de chaleur avec l’azote liquide à vaporiser, est détendu et est envoyé au condenseur de tête de la colonne pour s’y vaporiser en formant partie du liquide vaporisé qui sort du condenseur de tête caractérisé en ce que le liquide de cuve de la colonne qui a été détendu est envoyé au condenseur de tête sans avoir été enrichi en oxygène
Selon d’autres caractéristiques facultatives :
• le débit d’oxygène gazeux provient d’au moins une unité d’électrolyse d’eau.
• le débit d’oxygène gazeux est à une pression d’au moins 7 bars abs., voire au moins 10 bara.
• le débit d’oxygène gazeux n’est pas comprimé en amont et/ou en aval de l’échangeur de chaleur
• le débit d’oxygène gazeux sort de l’échangeur de chaleur à une pression d’au moins 7 bars abs., voire au moins 10 bara.
• le débit d’oxygène gazeux contient entre 90 et 100% mol d’oxygène, de préférence plus que 99% mol d’oxygène
• un débit d’oxygène gazeux d’une source externe en amont de l’échangeur de chaleur ou de la source externe (par exemple une ou l’unité d’électrolyse d’eau) se refroidit dans l’échangeur de chaleur et est envoyé chauffer un rebouilleur de cuve de la simple colonne dans lequel il se condense, le débit condensé est détendu et envoyé au condenseur de tête pour s’y vaporiser.
• de l’azote vaporisé dans l’échangeur de chaleur sort de l’échangeur de chaleur à une température intermédiaire de celui-ci, est détendu dans une turbine et est renvoyé à l’échangeur de chaleur, éventuellement à un bout froid de l’échangeur de chaleur, pour s’y réchauffer.
• la turbine fournit au moins 90%, voire substantiellement 100 % des frigories nécessaires au procédé.
• de l’azote vaporisé, éventuellement détendu, et réchauffé dans l’échangeur de chaleur est mélangé avec un débit d’hydrogène gazeux pour former un gaz de synthèse d’ammoniac.
• la turbine détend de l’azote vaporisé jusqu’à la pression de l’hydrogène gazeux avec lequel il est mélangé.
• le débit d’hydrogène gazeux, avec lequel est mélange d’azote vaporisé et réchauffé, provient de la même unité d’électrolyse que l’oxygène gazeux
• l’air gazeux, épuré et refroidi dans un échangeur de chaleur est envoyé sous forme gazeuse à la simple colonne pour s’y séparer tout l’air gazeux épuré et refroidi dans un échangeur de chaleur est substantiellement à la pression de la simple colonne et est envoyé sous forme gazeuse à la simple colonne pour s’y séparer sans avoir été comprimé
• aucune partie de l’air envoyé à la colonne ne sert à rebouillir la simple colonne
• l’air gazeux, épuré et refroidi dans un échangeur de chaleur est envoyé sous forme gazeuse à la cuve de la simple colonne ou à un niveau intermédiaire de la simple colonne pour s’y séparer
• l’air gazeux, épuré et refroidi dans un échangeur de chaleur est envoyé sous forme gazeuse à la cuve de la simple colonne ou à un niveau intermédiaire de la simple colonne pour s’y séparer, sans avoir servi au rebouillage
• tout l’azote liquide soutiré en tête de colonne sert de produit
• un des débits d’oxygène gazeux envoyé au condenseur de tête de la colonne n’a pas servi au rebouillage de la colonne
• un autre des débits d’oxygène gazeux envoyé au condenseur de tête de la colonne a servi au rebouillage de la colonne
• aucun débit d’azote liquide soutiré de la colonne n’est envoyé à une autre colonne de distillation
• tout l’azote liquide soutiré de la colonne est ensuite pressurisé, réchauffé et vaporisé dans l’échangeur de chaleur
Selon un autre aspect de l’invention, il est prévu un procédé intégré de production de gaz de synthèse d’ammoniac dans lequel : i) De l’eau est transformée par électrolyse en un débit d’oxygène gazeux et un débit d’hydrogène gazeux ii) Le débit d’oxygène gazeux est envoyé à un procédé de séparation d’air par distillation cryogénique opérant tel que décrit ci-dessus et est condensé, envoyé au condenseur de tête et vaporisé iii) Le débit d’azote liquide vaporisé et réchauffé est mélangé avec au moins une partie du débit d’hydrogène gazeux pour former le gaz de synthèse d’ammoniac.
Selon un autre objet de l’invention, il est prévu un appareil de séparation d’air par distillation cryogénique comprenant un échangeur de chaleur, une simple colonne ayant un condenseur de tête, des moyens pour envoyer de l’air épuré refroidi dans l’échangeur de chaleur depuis l’échangeur de chaleur à la simple colonne pour s’y séparer par distillation, une conduite pour envoyer de l’azote provenant de la tête de la colonne se condenser au moins partiellement dans le condenseur de tête de la colonne, des moyens pour détendre un liquide de cuve de la colonne, des moyens pour envoyer le liquide de cuve détendu au condenseur de tête, une conduite pour envoyer de l’azote condensé du condenseur en tête de la colonne, une conduite reliée au condenseur de tête pour envoyer du liquide vaporisé du condenseur de tête de la colonne se réchauffer dans l’échangeur de chaleur, une pompe, une conduite reliant la tête de la colonne avec la pompe pour y envoyer un débit d’azote liquide soutiré de la colonne, une conduite pour envoyer l’azote liquide pressurisé par la pompe se réchauffer dans l’échangeur de chaleur, des moyens pour envoyer un débit d’oxygène gazeux d’une source externe ? alimentée par des moyens autres que la simple colonne, se refroidir et se liquéfier dans l’échangeur de chaleur, sans être mélangé avec de l’air destiné à la distillation, par échange de chaleur avec l’azote liquide, des moyens pour détendre l’oxygène gazeux en aval de l’échangeur de chaleur, des moyens pour envoyer l’oxygène détendu au moins partiellement liquéfié au condenseur de tête de la colonne pour s’y vaporiser en formant partie du liquide vaporisé qui sort du condenseur de tête caractérisé en ce que les moyens pour envoyer le liquide de cuve détendu au condenseur de tête sont reliés pour y envoyer le liquide directement. .
La simple colonne n’est pas reliée thermiquement à une autre colonne. L’invention sera décrite de manière plus détaillée en se référant aux figures où : [FIG.1 ] illustre un procédé de séparation d’air par distillation cryogénique selon l’invention
[FIG.2] illustre un procédé intégré d’électrolyse, de séparation d’air et de production d’ammoniac selon l’invention.
[FIG. 3] illustre un diagramme d’échange pour l’échangeur de chaleur de la [FIG. 1] et
[FIG. 4] montre un diagramme McCabe Thiele pour la colonne de la [FIG. 1]. [FIG.5] illustre un autre procédé de séparation d’air par distillation cryogénique selon l’invention
Dans la Figure 1 , un débit d’air 1 épuré en eau et en CO2 est à une pression d’au moins 4 bars abs et de préférence substantiellement à la pression de la simple colonne K1 et est refroidi dans l’échangeur de chaleur E jusqu’à une température proche de son point de rosée puis envoyé à une partie intermédiaire d’une simple colonne K1 opérant à une pression d’au moins 4 bars abs ayant un condenseur de tête C et éventuellement un rebouilleur de cuve. L’air rentre dans la colonne sous forme essentiellement gazeuse avec au moins un corps de garnissages structurés ou de plateaux au-dessus de son point d’entrée dans la colonne et au moins un corps de garnissages structurés ou de plateaux en-dessous de son point d’entrée dans la colonne K1 et de préférence sans avoir été comprimé. L’air se sépare dans la colonne formant en cuve un liquide enrichi en oxygène et en tête un gaz enrichi en azote. Le gaz se condense au moins partiellement dans le condenseur de tête C de la colonne K1 et est renvoyé à la colonne K1 .
De l’oxygène sous une pression d’au moins 7 bar abs voire d’au moins 10 bar abs, venant d’une source externe en amont de l’échangeur de chaleur E, de préférence provenant d’une unité d’électrolyse EL, contenant entre 90 et 100% mol d’oxygène considéré sec, par exemple à plus que 99% mol d’oxygène est épuré pour enlever toute impureté pouvant se solidifier dans l’échangeur de chaleur E dans une unité de purification tel qu’un catalyseur et dans une unité d’adsorption par exemple de type TSA ou PSA pour enlever l’eau et éventuellement d’autres impuretés. Le catalyseur pour enlever l’hydrogène résiduaire dans l’oxygène peut être du palladium, du platine, du cérium ou un de leurs oxydes. L’oxygène épuré 3 se refroidit dans l’échangeur de chaleur et est divisé en deux, de préférence en amont de l’échangeur de chaleur E formant un débit 5 et un débit 7. Le débit 5 sous une pression d’au moins 7 bars abs voire d’au moins 10 bar abs se refroidit presque jusqu’au bout froid de l’échangeur de chaleur E et est envoyé sous forme gazeuse proche à son point de rosée au rebouilleur de cuve R de la colonne K1 où il se condense en fournissant de la chaleur pour le rebouillage de la colonne K1 . Le liquide formé 11 est détendu dans une vanne V2 et alimente le condenseur de tête C. Du liquide enrichi en oxygène 9 est soutiré de la cuve de la colonne K1 et est détendu dans une vanne V1 . Les deux liquides détendus 9, 11 sont envoyés au condenseur de tête Cde la colonne K1 , sans avoir enrichi le liquide 9 en oxygène, pour refroidir l’azote de tête de la colonne.
De préférence, au moins un des débits 5, 7 n’est comprimé pas en amont et/ou en aval de l’échangeur de chaleur.
De préférence, ni le débit 5 ni le débit 7 est comprimé en amont de la colonne ou en aval de l’échangeur de chaleur E et/ou en amont de l’échangeur de chaleur.
Le débit 7 sous une pression de 10 bar abs est refroidi, puis se condense jusqu’au bout froid de l’échangeur de chaleur, est détendu dans une vanne V3 jusqu’à la pression du condenseur de tête C. Le liquide formé est envoyé au condenseur de tête C de la colonne K1 . Les liquides sont chauffés et vaporisés partiellement par le condenseur C formant un gaz 13 plus riche en oxygène que le liquide 9 et légèrement moins riche en oxygène que le débit 11 . Le gaz 13 se réchauffe dans l’échangeur de chaleur E du bout froid jusqu’au bout chaud.
L’air 1 ne sert pas à rebouillir la colonne K1 .
Un débit 15 d’azote liquide est soutiré en tête de la colonne K1 , pressurisé par une pompe jusqu’à une pression de 18 bars abs et envoyé se vaporiser dans l’échangeur de chaleur (contre le débit 7). Au moins une partie de l’azote vaporisé sous pression sort de l’échangeur de chaleur à une température intermédiaire de celui-ci, est détendue dans une turbine T jusqu’à environ 10 bars abs pour fournir de froid pour la séparation, puis est renvoyé au bout froid de l’échangeur de chaleur à sous une pression de 10 bar abs. L’azote détendu 19 se réchauffe en parcourant complètement l’échangeur de chaleur et sort de l’échangeur E pour servir de produit de l’appareil de séparation d’air.
Ceci sous-entend que la pression de l’azote liquide est choisie en fonction de la pression à laquelle l’oxygène 7 est disponible, afin de profiter de la gratuité de la pression à laquelle l’oxygène sort de la source externe.
Dans la Figure 2, une unité d’électrolyse EL est alimentée par de l’eau et de préférence par de l’électricité verte et produit un débit d’hydrogène 21 qui sort sous pression, par exemple 10 bars abs et qui va se mélanger avec de l’azote 19 pour former un gaz de synthèse 23 contenant environ un mole d’azote pour trois moles d’hydrogène. Le gaz 23 est comprimé par un compresseur V puis est envoyé vers une unité de synthèse d’ammoniac N qui produit un débit d’ammoniac 27.
De préférence les pressions de l’hydrogène 21 et de l’azote détendu 19 sont choisis pour être les mêmes. Mais elles peuvent différer et un des gaz peut être comprimé pour se trouver à la pression de l’autre, de préférence l’azote, qui est plus facile à
comprimer. De préférence la pression à laquelle l’azote 19 a été détendu est choisie pour être celle à laquelle l’hydrogène 21 sort de l’unité d’électrolyse EL.
L’oxygène gazeux 3 qui sort sous pression de l’unité d’électrolyse EL va vers l’appareil de séparation d’air A, illustré dans la Figure 1 , après avoir été séché et retiré l’hydrogène résiduel et d’autres impuretés éventuelles. L’appareil de séparation d’air traite de l’air 1 séché et comprimé et utilise l’oxygène sous pression 3 pour fournir de l’azote 19, de préférence à la même pression que le débit d’hydrogène 21 pour former le mélange 23.
Les liquides 9 et 11 et 7 peuvent être sousrefroidis en amont des vannes V1 , V2, V3 dans un sous refroidisseur contre le gaz 13. Le sous-refroidisseur peut être intégré à l’échangeur principal.
La présence du rebouilleur R n’est pas essentielle.
Dans cet exemple, un seul débit 3 contenant entre 90 et 100% mol d’oxygène considéré sec, par exemple à plus que 99% mol d’oxygène provient de l’unité d’électrolyse et est divisé en deux débits à la même pression 5, 7 dont un 7 est utilisé pour vaporiser l’azote liquide pressurisé et l’autre 5 est envoyé au rebouilleur de cuve R. De préférence, au moins un des débits 5, 7 n’est comprimé pas en aval de l’échangeur de chaleur.
Il sera compris que ces débits 5,7 peuvent être à des pressions différentes. Le débit 5 peut provenir d’une unité d’électrolyse et le débit 7 d’une source externe en amont de l’échangeur de chaleur et autre qu’une unité d’électrolyse et vice versa. Le débit 5 peut provenir d’une unité d’électrolyse et le débit 7 d’une autre unité d’électrolyse et l’azote vaporisé peut être mélangé avec l’hydrogène d’une unité d’électrolyse ou l’autre.
[FIG. 3] illustre un diagramme d’échange pour l’échangeur de chaleur E de la [FIG. 1] où on voit les paliers de vaporisation d’azote et de condensation d’oxygène provenant de la source externe en amont de l’échangeur de chaleur l’une en face de l’autre. Les deux fluides étant purs, les paliers de condensation et de vaporisation sont presque verticaux ce qui permet un bon alignement et un bon échange de chaleur latente.
[FIG. 4] montre un diagramme McCabe Thiele pour la colonne de la [FIG. 1] illustrant en abscisses la fraction du composé le plus volatil dans la phase liquide et en ordonnées la fraction du composé le plus volatil dans la phase vapeur sur la hauteur de la colonne.
[FIG. 5] illustre un procédé de séparation d’air dans une simple colonne K1 avec condenseur de tête mais sans rebouilleur de cuve. De l’air 1 épuré en eau se refroidit dans l’échangeur de chaleur E. Ainsi l’air gazeux refroidi arrive en cuve de la colonne K1 et s’y sépare formant un liquide riche en oxygène dans la cuve, De l’oxygène gazeux épuré en eau et en hydrogène, contenant entre 90 et 100% mol d’oxygène considéré sec, par exemple à plus que 99% mol d’oxygène, se trouvant à une pression entre 5 et 30 bars abs, arrive d’un électrolyseur ou une autre source, se liquéfie dans l’échangeur de chaleur E, est détendu et est envoyé au condenseur de tête C de la colonne K1 , sans avoir été comprimé en aval de l’échangeur de chaleur E. Le condenseur C est alimenté également par le liquide de cuve 9 détendu de la colonne K1 , envoyé directement au condenseur C sans avoir été enrichi en oxygène, afin de condenser le gaz de tête de la colonne K1 .
Un débit d’azote liquide 15 est soutiré en tête de la colonne K1 , pressurisé par une pompe jusqu’à une pression de 18 bars abs, vaporisé dans l’échangeur de chaleur, au moins une partie du liquide vaporisé est éventuellement détendue dans une turbine T jusqu’à 10 bars abs puis renvoyée à l’échangeur de chaleur pour s’y réchauffer.
L’air 1 ne sert pas à rebouillir la colonne K1 .
Cette détente de la turbine T fournit au moins 90% des frigories du procédé, voire 100%. Sinon une autre façon de fournir les frigories, tel qu’un cycle d’azote ou de l’azote de biberonnage peut être utilisée.
Claims
1. Procédé de séparation d’air par distillation cryogénique dans lequel :
1. De l’air épuré et refroidi dans un échangeur de chaleur (E) est séparé par distillation dans une simple colonne (K1 ) opérant à une pression d’au moins 4 bars abs, de l’azote provenant de la tête de la colonne se condense au moins partiellement dans un condenseur de tête (C) de la colonne contre du liquide de cuve (9) de la colonne qui a été détendu (V1 ) et envoyé au condenseur de tête ii. De l’azote condensé est renvoyé en tête de la colonne iii. Du liquide vaporisé (13) sort du condenseur de tête de la colonne et est réchauffé dans l’échangeur de chaleur iv. Un débit d’azote liquide (15) est soutiré de la colonne, pressurisé, réchauffé et vaporisé dans l’échangeur de chaleur et v. Un débit d’oxygène gazeux (3,7) d’une source externe (EL), produit par des moyens autre que la distillation de l’air dans la colonne, se refroidit et se liquéfie dans l’échangeur de chaleur, sans être mélangé avec de l’air destiné à la distillation, par échange de chaleur avec l’azote liquide à vaporiser, est détendu et est envoyé au condenseur de tête de la colonne pour s’y vaporiser en formant partie du liquide vaporisé qui sort du condenseur de tête caractérisé en ce que le liquide de cuve (9) de la colonne qui a été détendu (V1 ) est envoyé au condenseur de tête sans avoir été enrichi en oxygène
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel le débit d’oxygène gazeux (3,5,7) provient d’une unité d’électrolyse d’eau (EL).
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel le débit d’oxygène gazeux est à une pression d’au moins 7 bars abs., voire au moins 10 bara et de préférence n’est pas comprimé en aval de l’échangeur de chaleur.
4. Procédé selon une des revendications précédentes dans lequel un débit d’oxygène gazeux (5) d’une source externe (EL) en amont de l’échangeur de chaleur se refroidit dans l’échangeur de chaleur (E)et est envoyé chauffer un rebouilleur de cuve (R) de la simple colonne (K1) dans lequel il se condense, le débit condensé
(11 ) est détendu et envoyé au condenseur de tête pour s’y vaporiser.
5. Procédé selon une des revendications précédentes dans lequel de l’azote vaporisé dans l’échangeur de chaleur sort de l’échangeur de chaleur (E) à une température intermédiaire de celui-ci, est détendu dans une turbine (T) et est
renvoyé à l’échangeur de chaleur, éventuellement à un bout froid de l’échangeur de chaleur, pour s’y réchauffer.
6. Procédé selon la revendication 5 dans lequel la turbine (T) fournit au moins 90%, voire substantiellement 100 % des frigories nécessaires au procédé.
7. Procédé selon une des revendications précédentes dans lequel de l’azote vaporisé, éventuellement détendu, et réchauffé (19) dans l’échangeur de chaleur est mélangé avec un débit d’hydrogène gazeux (21 ) pour former un gaz de synthèse d’ammoniac (23, 25).
8. Procédé selon la revendication 5 et 7 dans lequel la turbine (T) détend de l’azote vaporisé jusqu’à la pression de l’hydrogène gazeux (21 ) avec lequel il est mélangé.
9. Procédé selon une des revendications précédentes dans lequel tout l’air est épuré et refroidi dans l’échangeur de chaleur substantiellement à la pression de la simple colonne.
10. Procédé selon la revendication 9 dans lequel tout l’air épuré et refroidi dans l’échangeur de chaleur est envoyé à la simple colonne sans avoir été comprimé en aval de l’étape d’épuration.
11 . Procédé intégré de production de gaz de synthèse d’ammoniac (27) dans lequel : i. De l’eau est transformée par électrolyse (EL) en un débit d’oxygène gazeux (3) et un débit d’hydrogène gazeux (21 ) ii. Le débit d’oxygène gazeux est envoyé à un procédé de séparation d’air par distillation cryogénique opérant selon l’une des revendications précédentes et est condensé, envoyé au condenseur de tête (C) et vaporisé iii. Le débit d’azote liquide vaporisé et réchauffé (19) est mélangé avec au moins une partie du débit d’hydrogène gazeux (21 ) pour former le gaz de synthèse d’ammoniac (23, 25).
12. Appareil de séparation d’air par distillation cryogénique comprenant un échangeur de chaleur (E) , une simple colonne (K1 ) ayant un condenseur de tête (C), des moyens pour envoyer de l’air épuré refroidi dans l’échangeur de chaleur depuis l’échangeur de chaleur à la simple colonne pour s’y séparer par distillation, une conduite pour envoyer de l’azote provenant de la tête de la colonne se condenser au moins partiellement dans le condenseur de tête de la colonne, des moyens (V1 ) pour détendre un liquide de cuve (9) de la colonne, des moyens pour
envoyer le liquide de cuve détendu au condenseur de tête, une conduite pour envoyer de l’azote condensé du condenseur en tête de la colonne, une conduite reliée au condenseur de tête pour envoyer du liquide vaporisé (13) du condenseur de tête de la colonne se réchauffer dans l’échangeur de chaleur, une pompe (P), une conduite reliant la tête de la colonne avec la pompe pour y envoyer un débit d’azote liquide (15) soutiré de la colonne, une conduite pour envoyer l’azote liquide pressurisé par la pompe se réchauffer dans l’échangeur de chaleur des moyens pour envoyer un débit d’oxygène gazeux (3,5) d’une source externe (EL), alimentée par des moyens autres que la simple colonne, se refroidir et se liquéfier dans l’échangeur de chaleur, sans être mélangé avec de l’air destiné à la distillation, par échange de chaleur avec l’azote liquide, des moyens (V3) pour détendre l’oxygène gazeux en aval de l’échangeur de chaleur et des moyens pour envoyer l’oxygène détendu au moins partiellement liquéfié au condenseur de tête (C) de la colonne pour s’y vaporiser en formant partie du liquide vaporisé qui sort du condenseur de tête caractérisé en ce que les moyens pour envoyer le liquide de cuve détendu au condenseur de tête sont reliés pour y envoyer le liquide directement.
13. Appareil selon la revendication 12 dans lequel la simple colonne n’est pas thermiquement reliée à une autre colonne.
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Also Published As
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|---|---|
| FR3167202A1 (fr) | 2026-04-10 |
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