FR2674011A1 - Method and installation for producing gaseous oxygen under pressure - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention est relative à un procédé et une installation de production d'oxygène gazeux sous une haute pression d'oxygène par distillation d'air dans une installation à double colonne, pompage d'oxygène liquide soutiré en cuve de la colonne basse pression, et vaporisation de l'oxygène liquide comprimé par échange de chaleur, dans la ligne d'échange thermique de l'installation, avec de l'air porté à une haute pression d'air. The present invention relates to a process and an installation for producing gaseous oxygen under a high oxygen pressure by air distillation in a double column installation, pumping liquid oxygen withdrawn from the bottom of the low pressure column, and vaporization of the compressed liquid oxygen by heat exchange, in the heat exchange line of the installation, with air brought to a high air pressure.
Les procédés de ce type, dits procédés "à pompe", permettent de supprimer tout compresseur d'oxygène gazeux. Pour obtenir une dépense d'énergie compétitive, il est nécessaire de comprimer un débit d'air important, de l'ordre de 1,5 fois le débit d'oxygène à vaporiser, jusqu'a une pression suffisante permettant de le liquéfier à contre-courant de l'oxygène. Processes of this type, called "pump" processes, make it possible to eliminate any gaseous oxygen compressor. To obtain a competitive energy expenditure, it is necessary to compress a large air flow, of the order of 1.5 times the flow of oxygen to be vaporized, to a sufficient pressure allowing it to liquefy against -current oxygen.
I1 est connu que la dépense d'énergie des installations correspondantes n'est inférieure ou égale à celle des installations munies d'un compresseur d'oxygène que pour des pressions de vaporisation d'oxygène inférieures à 10 bars environ, et que cette dépense d'énergie augmente progressivement avec cette pression. De plus, dans le domaine où la dépense d'énergie est acceptable, la technique habituelle utilise deux compresseurs en série, le second ne traitant que la fraction de l'air destiné à la vaporisation de l'oxygène liquide, ce qui accroit considérablement l'investissement de l'installation. It is known that the energy expenditure of the corresponding installations is less than or equal to that of the installations provided with an oxygen compressor only for oxygen vaporization pressures of less than approximately 10 bars, and that this expenditure d energy gradually increases with this pressure. In addition, in the field where the energy expenditure is acceptable, the usual technique uses two compressors in series, the second only treating the fraction of the air intended for the vaporization of liquid oxygen, which considerably increases the installation investment.
L'invention a pour but de fournir un procédé "à pompe" ne nécessitant qu'un investissement réduit. The invention aims to provide a "pump" process requiring only a reduced investment.
A cet effet, le procédé suivant l'invention est caractérisé en ce qu'on comprime à la haute pression d'air la totalité de l'air à distiller, et, à une température intermédiaire de- refroidissement, on détend dans une turbine, à la pression de la colonne moyenne pression, la fraction de cet air qui est excédentaire par rapport aux besoins frigorifiques de la ligne d'échange thermique. To this end, the method according to the invention is characterized in that all of the air to be distilled is compressed at high air pressure, and, at an intermediate cooling temperature, it is expanded in a turbine, at the pressure of the medium pressure column, the fraction of this air which is in excess of the refrigeration requirements of the heat exchange line.
Suivant d'autres caractéristiques
- pour une haute pression d'oxygène inférieure à 13 bars environ, on choisit comme haute pression d'air la pression de condensation de l'air par échange de chaleur avec l'oxygène en cours de vaporisation sous la haute pression d'oxygène;
- pour une haute pression d'oxygène supérieure à 13 bars environ, on choisit comme haute pression d'air, quelle que soit la haute pression d'oxygène, une pression inférieure à la pression de condensation de l'air par échange de chaleur avec l'oxygène en cours de vaporisation sous la haute pression d'oxygène et au moins égale à 30 bars environ, et on évacue au moins un produit liquide de l'installation;
- ladite haute pression d'air est voisine de 30 bars, le débit de produit liquide évacué étant de l'ordre de 25% de la production d'oxygène gazeux sous la haute pression d'oxygène;;
- pour la production d'oxygène gazeux sous deux hautes pressions d'oxygène différentes, respectivement inférieure et supérieure à 13 bars environ, on vaporise les deux courants d'oxygène liquide comprimés par échange de chaleur avec de l'air comprimé à une haute pression d'air unique qui est inférieure à la pression de condensation de l'air par échange de chaleur avec l'oxygène en cours de vaporisation à la plus haute pression d'oxygène et au moins égale à 30 bars environ, notamment à une haute pression d'air voisine de 30 bars, et on évacue un.According to other characteristics
- for a high oxygen pressure of less than approximately 13 bars, the condensation pressure of the air is chosen as the high air pressure by heat exchange with the oxygen being vaporized under the high oxygen pressure;
- for a high oxygen pressure higher than approximately 13 bars, one chooses as high air pressure, whatever the high oxygen pressure, a pressure lower than the pressure of condensation of the air by heat exchange with the oxygen being vaporized under the high oxygen pressure and at least equal to approximately 30 bars, and at least one liquid product is removed from the installation;
- Said high air pressure is close to 30 bars, the flow rate of liquid product discharged being of the order of 25% of the production of gaseous oxygen under the high oxygen pressure;
- for the production of gaseous oxygen under two different high oxygen pressures, respectively less and greater than about 13 bars, the two streams of compressed liquid oxygen are vaporized by heat exchange with compressed air at a high pressure single air which is lower than the condensation pressure of the air by heat exchange with oxygen during vaporization at the highest oxygen pressure and at least equal to approximately 30 bars, in particular at a high pressure of air close to 30 bars, and one is evacuated.
produit liquide de l'installation;
- on comprime l'air en deux stades, le stade final étant réalisé au moyen d'un surpresseur entrainé par la turbine;
- on comprime directement l'air à la haute pression d'air au moyen du compresseur d'air principal de l'installation;
- on vaporise également, dans la ligne d'échange thermique, par échange de chaleur avec l'air à la haute pression d'air, de l'azote liquide sous pression soutiré de la double colonne et éventuellement comprimé par une pompe;
- une partie de l'air moyenne pression est détendu à la basse pression dans une seconde turbine et insufflé dans la colonne basse pression.installation liquid product;
- The air is compressed in two stages, the final stage being carried out by means of a booster driven by the turbine;
- the air is directly compressed at high air pressure by means of the main air compressor of the installation;
- Also vaporized, in the heat exchange line, by heat exchange with air at high air pressure, liquid nitrogen under pressure withdrawn from the double column and optionally compressed by a pump;
- part of the medium pressure air is expanded to low pressure in a second turbine and blown into the low pressure column.
L'invention a également pour objet une installation de production d'oxygène gazeux sous pression destinée à la mise en oeuvre d'un tel procédé. Cette installation, du type comprenant une double colonne de distillation d'air, une pompe de compression d'oxygène liquide soutiré en cuve de la colonne basse pression, des moyens pour amener une fraction de l'air à distiller comprimé à une haute pression d'air, et un échangeur de chaleur pour mettre en relation d'échange thermique ladite fraction de l'air à la haute pression d'air et l'oxygène liquide comprimé, est caractérisée en ce que lesdits moyens sont montés de façon à traiter la totalité de l'air à distiller, et en ce que l'installation comprend une turbine de détente dont l'aspiration est reliée aux passages de refroidissement d'air, en un point intermédiaire de la ligne d'échange thermique, et dont l'échappement est directement relié à la colonne moyenne pression. The invention also relates to an installation for producing gaseous oxygen under pressure intended for the implementation of such a process. This installation, of the type comprising a double air distillation column, a liquid oxygen compression pump drawn from the bottom of the low pressure column, means for bringing a fraction of the air to be distilled compressed to a high pressure d air, and a heat exchanger for bringing into heat exchange relation said fraction of air at high air pressure and compressed liquid oxygen, is characterized in that said means are mounted so as to treat the all of the air to be distilled, and in that the installation comprises an expansion turbine, the suction of which is connected to the air cooling passages, at an intermediate point of the heat exchange line, and the exhaust is directly connected to the medium pressure column.
Suivant d'autres caractéristiques de cette installation
- lesdits moyens sont constitués par le compresseur d'air principal de l'installation et par un surpresseur couplé à la turbine;
- lesdits moyens sont constitués par le compresseur d'air principal de l'installation;
- la ligne d' 'échange thermique comporte des passages de vaporisation d'azote liquide soutiré de la double colonne, par échange thermique avec l'air à la haute pression d'air, et éventuellement une pompe de compression de cet azote liquide disposée en amont de la ligne d'échange thermique;
- l'installation comporte une seconde turbine de détente à la basse pression d'une partie de l'air moyenne pression, et des moyens d'insufflation dans la colonne basse pression de l'air ainsi détendu.According to other characteristics of this installation
- Said means are constituted by the main air compressor of the installation and by a booster coupled to the turbine;
- Said means are constituted by the main air compressor of the installation;
- The heat exchange line includes vaporization passages for liquid nitrogen withdrawn from the double column, by heat exchange with air at high air pressure, and possibly a compression pump for this liquid nitrogen arranged in upstream of the heat exchange line;
- The installation comprises a second expansion turbine at low pressure of part of the medium pressure air, and means for insufflation in the low pressure column of the air thus expanded.
Un exemple de mise en oeuvre de l'invention va maintenant être décrit en regard des dessins annexés, sur lesquels
- la Figure 1 représente schématiquement une installation de production d'oxygène gazeux conforme à l'invention;
- la Figure 2 est un diagramme montrant l'évolution de la pression de vaporisation d'oxygène, suivant l'invention, en fonction de la haute pression de l'oxygène; et
- les Figures 3 à 5 sont des diagrammes d'échange thermique correspondant à trois utilisations différentes de l'installation suivant l'invention.An example of implementation of the invention will now be described with reference to the accompanying drawings, in which
- Figure 1 schematically shows an installation for producing gaseous oxygen according to the invention;
- Figure 2 is a diagram showing the evolution of the oxygen vaporization pressure, according to the invention, as a function of the high oxygen pressure; and
- Figures 3 to 5 are heat exchange diagrams corresponding to three different uses of the installation according to the invention.
L'installation de distillation d'air repre- sentée à la Figure 1 comprend essentiellement : un compresseur d'air 1; un appareil 2 d'épuration de l'air comprimé en eau et en C02 par adsorption, cet appareil comprenant deux bouteilles d'adsorption 2A, 2B dont l'une fonctionne en adsorption pendant que l'autre est en cours de régénération; un ensemble turbine-surpresseur 3 comprenant une turbine de détente 4 et un surpresseur 5 dont les arbres sont couplés; un échangeur de chaleur 6 constituant la ligne d'échange thermique de l'installation; une double colonne de distillation 7 comprenant une colonne moyenne pression 8 surmontée d'une colonne basse pression 9, avec un vaporiseur-condenseur 10 mettant la vapeur de tête (azote) de la colonne 8 en relation d'échange thermique avec le liquide de cuve (oxygène) de la colonne 9; un réservoir d'oxygène liquide 11 dont le fond est relié à une pompe d'oxygène liquide 12; et un réservoir d'azote liquide 13 dont le fond est relié à une pompe d'azote liquide 14. The air distillation installation shown in Figure 1 essentially comprises: an air compressor 1; an apparatus 2 for purifying the compressed air into water and CO 2 by adsorption, this apparatus comprising two adsorption bottles 2A, 2B, one of which operates in adsorption while the other is in the process of regeneration; a turbine-booster assembly 3 comprising an expansion turbine 4 and a booster 5 whose shafts are coupled; a heat exchanger 6 constituting the heat exchange line of the installation; a double distillation column 7 comprising a medium pressure column 8 surmounted by a low pressure column 9, with a vaporizer-condenser 10 putting the overhead vapor (nitrogen) from column 8 in heat exchange relation with the tank liquid (oxygen) from column 9; a liquid oxygen tank 11, the bottom of which is connected to a liquid oxygen pump 12; and a liquid nitrogen tank 13, the bottom of which is connected to a liquid nitrogen pump 14.
Cette installation est destinée à fournir, via une conduite 15, de l'oxygène gazeux sous une haute pression prédéterminée, qui peut être comprise entre quelques bars et quelques dizaines de bars (dans le présent mémoire, les pressions considérées sont des pressions absolues). This installation is intended to supply, via a pipe 15, gaseous oxygen under a predetermined high pressure, which can be between a few bars and a few tens of bars (in the present specification, the pressures considered are absolute pressures).
Pour cela, de l'oxygène liquide soutiré de la cuve de la colonne 9 via une conduite 16 et stocké dans le réservoir 11, est amené à la haute pression par la pompe 12 à l'état liquide, puis vaporisé et réchauffé sous cette haute pression dans des passages 17 de l'échangeur 6. For this, liquid oxygen withdrawn from the tank of the column 9 via a pipe 16 and stored in the tank 11, is brought to high pressure by the pump 12 in the liquid state, then vaporized and heated under this high pressure in passages 17 of exchanger 6.
La chaleur nécessaire à cette vaporisation et à ce réchauffage, ainsi qu'au réchauffage et éventuellement à la vaporisation d'autres fluides soutirés de la double colonne, est fournie par l'air à distiller, dans les conditions suivantes. The heat necessary for this vaporization and this reheating, as well as for the reheating and possibly for the vaporization of other fluids withdrawn from the double column, is supplied by the air to be distilled, under the following conditions.
La totalité de l'air à distiller est compri mée par le compresseur 1 à une pression supérieure à la moyenne pression de la colonne 8 mais inférieure à la haute pression. Puis l'air, prérefroidi en 18 et refroidi au voisinage de la température ambiante en 19, est épuré dans l'une, 2A par exemple, des bouteilles d'adsorption, et surpressé en totalité à la haute pression par le surpresseur 5, lequel est entrainé par la turbine 4. All of the air to be distilled is compressed by the compressor 1 at a pressure higher than the medium pressure of the column 8 but lower than the high pressure. Then the air, precooled in 18 and cooled to around ambient temperature in 19, is purified in one, 2A for example, of the adsorption bottles, and entirely pressurized at high pressure by the booster 5, which is driven by the turbine 4.
L'air est alors introduit au bout chaud de l'échangeur 6 et refroidi en totalité jusqu'à une température intermédiaire. A cette température, une fraction de l'air poursuit son refroidissement et est liquéfié dans des passages 20 de l'échangeur, puis est détendu à la basse pression dans une vanne de détente 21 et introduit à un niveau intermédiaire dans la colonne 9. Le reste de l'air, ou air excédentaire, est détendu à la moyenne pression dans la turbine 4 puis envoyé directement, via une conduite 22, à la base de la colonne 8. The air is then introduced at the hot end of the exchanger 6 and completely cooled to an intermediate temperature. At this temperature, a fraction of the air continues to cool and is liquefied in passages 20 of the exchanger, then is expanded at low pressure in an expansion valve 21 and introduced at an intermediate level into column 9. The rest of the air, or excess air, is expanded to medium pressure in the turbine 4 and then sent directly, via a pipe 22, to the base of the column 8.
On reconnait par ailleurs sur la Figure 1 les conduites habituelles des installations à double colonne, celle représentée étant du type dit "à minaret", c'est-à-dire avec production d'azote sous la basse pression : les conduites 23 à 25 d'injection dans la colonne 9, à des niveaux croissants, de "liquide riche" (air enrichi en oxygène) détendu, de "liquide pauvre inférieur" (azote impur) détendu et de "liquide pauvre supérieur" (azote pratiquement pur) détendu, respectivement, ces trois fluides étant respectivement soutirés à la base, en un point intermédiaire et au sommet de la colonne 8; et les conduites 26 de soutirage d'azote gazeux partant du sommet de la colonne 9 et 27 d'évacuation du gaz résiduaire (azote impur) partant du niveau d'injection du liquide pauvre inférieur.L'azote basse pression est réchauffé dans des passages 28 de l'échangeur 6 puis évacué Via une conduite 29, tandis que le gaz résiduaire, après réchauffement dans des passages 30 de l'échangeur, est utilisé pour régénérer une bouteille d'adsorption, la bouteille 2B dans l'exemple considéré, avant d'être évacué via une conduite 31. We also recognize in Figure 1 the usual pipes of double column installations, that shown being of the type called "minaret", that is to say with nitrogen production under low pressure: pipes 23 to 25 injection into column 9, at increasing levels, of "rich liquid" (oxygen-enriched air) relaxed, of "lower lean liquid" (impure nitrogen) relaxed and of "upper lean liquid" (practically pure nitrogen) , respectively, these three fluids being respectively withdrawn at the base, at an intermediate point and at the top of column 8; and the pipes 26 for withdrawing nitrogen gas leaving from the top of the column 9 and 27 for discharging the residual gas (impure nitrogen) starting from the lower lean liquid injection level. The low pressure nitrogen is heated in passages 28 of the exchanger 6 and then evacuated via a pipe 29, while the waste gas, after heating in passages 30 of the exchanger, is used to regenerate an adsorption bottle, the bottle 2B in the example considered, before to be evacuated via a pipe 31.
On voit encore sur la Figure 1 qu'une partie de l'azote liquide moyenne pression est, après détente dans une vanne de détente 32, stockée dans le réservoir 13, et une production d'azote liquide et/ou d'oxygène liquide est fournie via une conduite 33 (pour l'azote) et/ou 34 (pour l'oxygène). It can also be seen in FIG. 1 that part of the medium pressure liquid nitrogen is, after expansion in an expansion valve 32, stored in the reservoir 13, and a production of liquid nitrogen and / or liquid oxygen is supplied via line 33 (for nitrogen) and / or 34 (for oxygen).
Pour le choix de la pression de l'air surpressé, on distingue deux cas. For the choice of the pressure of the compressed air, there are two cases.
Lorsque la haute pression d'oxygène est inférieure à 13 bars environ, cette pression d'air est la pression de condensation de l'air par échange de chaleur avec l'oxygène en cours de vaporisation sous la haute pression, c'est-à-dire la pression pour laquelle le genou G de liquéfaction de l'air, sur le diagramme d'échange thermique (températures en abscisses, quantités de chaleur échangées en ordonnées) est situé légèrement à droite du palier vertical P de vaporisation de l'oxygène sous la haute pression (Figure 3). L'écart de température au bout chaud de la ligne d'échange est ajusté au moyen de la turbine, dont la température d'aspiration est indiquée en A. When the high oxygen pressure is less than approximately 13 bars, this air pressure is the pressure of condensation of the air by heat exchange with the oxygen being vaporized under the high pressure, i.e. - say the pressure for which the knee G of air liquefaction, on the heat exchange diagram (temperatures on the abscissa, quantities of heat exchanged on the ordinate) is located slightly to the right of the vertical stage P of vaporization of oxygen under high pressure (Figure 3). The temperature difference at the hot end of the exchange line is adjusted by means of the turbine, the suction temperature of which is indicated in A.
L'irréversibilité de l'échange thermique est ainsi minimale. Une telle pression d'air est portée en fonction de la haute pression, sur la portion gauche C1 de la courbe de la Figure 2.The irreversibility of the heat exchange is thus minimal. Such an air pressure is plotted as a function of the high pressure, on the left portion C1 of the curve in FIG. 2.
Comme on le voit sur la Figure 2, une haute pression de l'ordre de 13 bars correspond de cette manière à une pression d'air de l'ordre de 30 bars (plus précisément, environ 28,5 bars). Lorsque la haute pression est supérieure à 13 bars, on choisit une pression d'air de l'ordre de 30 bars, quelle que soit cette haute pression, comme indiqué sur la portion droite C2 de la courbe de la Figure 2. As seen in Figure 2, a high pressure of around 13 bars corresponds in this way to an air pressure of around 30 bars (more precisely, around 28.5 bars). When the high pressure is greater than 13 bars, an air pressure of the order of 30 bars is chosen, whatever this high pressure, as indicated on the straight portion C2 of the curve in FIG. 2.
Dans le premier cas (haute pression inférieure à 13 bars environ), la production d'oxygène et/ou d'azote sous forme liquide a pour conséquence un déficit de produits gazeux froids dans l'échangeur 6, d'où une température d'aspiration relativement élevée de la turbine 4. Ce phénomène a pour conséquence une production frigorifique importante par cette turbine, ce qui permet à l'installation de produire une quantité importante d'oxygène et/ou d'azote sous forme liquide, ceci dans des conditions d'investissement particulièrement avantageuses. In the first case (high pressure less than about 13 bars), the production of oxygen and / or nitrogen in liquid form results in a deficit of cold gaseous products in the exchanger 6, hence a temperature of relatively high suction of the turbine 4. This phenomenon results in a significant refrigeration production by this turbine, which allows the installation to produce a large quantity of oxygen and / or nitrogen in liquid form, this under conditions particularly advantageous investment.
Dans le second cas (haute pression supérieure à 13 bars environ), en considérant la Figure 2, la pression d'air ne se trouve plus sur le prolongement
C3 de la courbe Cl; par suite, le genou G de liquéfaction de l'air (Figure 4) se décale vers la gauche par rapport au palier P de vaporisation de l'oxygène, et la température d'aspiration de la turbine devient inférieure à celle du palier P. Par suite, une fraction importante de l'air turbiné se trouve en moyenne pression sous forme liquide, et le bilan frigorifique de l'installation est équilibré, avec un écart de température au bout chaud de l'ordre de 3"C, en soutirant de l'installation au moins un produit (oxygène et/ou azote) sous forme liquide via les conduites 33 et/ou 34.Lorsque la pression de l'air est de l'ordre de 30 bars, cet équilibre s'obtient pour un soutirage de liquide de l'ordre de 25% de la production d'oxygène gazeux sous haute pression. In the second case (high pressure greater than about 13 bars), considering Figure 2, the air pressure is no longer on the extension
C3 of curve Cl; as a result, the knee G of air liquefaction (Figure 4) shifts to the left with respect to the stage P of vaporization of oxygen, and the suction temperature of the turbine becomes lower than that of the stage P. As a result, a large fraction of the turbined air is at medium pressure in liquid form, and the refrigeration balance of the installation is balanced, with a temperature difference at the hot end of the order of 3 "C, by withdrawing of the installation at least one product (oxygen and / or nitrogen) in liquid form via lines 33 and / or 34. When the air pressure is around 30 bars, this balance is obtained for a withdrawal of liquid of the order of 25% of the production of gaseous oxygen under high pressure.
En variante, on peut choisir une pression d'air comprise entre 30 bars environ et la courbe C3, c'est-à-dire dans la région B de la Figure 2. Il faut alors évacuer une plus grande quantité de liquide pour atteindre l'équilibre précité. As a variant, it is possible to choose an air pressure between approximately 30 bars and the curve C3, that is to say in region B of FIG. 2. It is then necessary to evacuate a greater quantity of liquid in order to reach l above balance.
Ainsi, sur toute la gamme de pressions d'oxygène, on utilise une installation à un seul compresseur, ce qui constitue un investissement réduit, et le surcout d'énergie résultant de la compression de la totalité de l'air à la pression de vaporisation d'oxygène sert à produire du liquide. Thus, over the whole range of oxygen pressures, an installation with a single compressor is used, which constitutes a reduced investment, and the additional energy cost resulting from the compression of all the air at the vaporization pressure. oxygen is used to produce liquid.
Dans une variante non représentée, dans des gammes de pression et de débit aisément déterminables par le calcul, de l'azote gazeux sous pression peut, en supplément, être produit de manière analogue, en portant de l'azote liquide à la pression désirée, par soutirage au sommet de la colonne 8 ou au moyen d'une pompe telle que 14 aspirant l'azote liquide à cet endroit ou dans le réservoir 13, et en faisant passer cet azote liquide dans des passages appropriés de vaporisation-réchauffement de l'échangeur 6. In a variant not shown, in pressure and flow ranges easily determinable by calculation, nitrogen gas under pressure can, in addition, be produced in an analogous manner, by bringing liquid nitrogen to the desired pressure, by drawing off at the top of the column 8 or by means of a pump such as 14 sucking the liquid nitrogen there or in the reservoir 13, and passing this liquid nitrogen through suitable vaporization-heating passages for the exchanger 6.
Dans une autre variante, illustrée uniquement par le diagramme d'échange thermique de la Figure 5, une partie de l'oxygène gazeux produit peut l'être sous une haute pression différente, en la vaporisant sous cette pression dans d'autres passages appropriés de l'échangeur 6. Si les deux hautes pressions sont l'une inférieure à 13 bars environ et l'autre supérieure à 13 bars environ, la totalité de l'air est de préférence comprimée à 30 bars environ (ou au-dessus comme expliqué plus haut). Le genou de liquéfaction G se trouve alors en regard du palier de vaporisation P1 de l'oxygène sous la haute pression la plus faible, et la température d'aspiration de la turbine (point A) est supérieure à celle du palier P2 de vaporisation de l'oxygène sous la haute pression la plus élevée.On obtient dans ce cas un diagramme d'échange thermique bien resserré, très favorable du point de vue énergétique. In another variant, illustrated only by the heat exchange diagram in FIG. 5, part of the gaseous oxygen produced can be produced under a different high pressure, by vaporizing it under this pressure in other suitable passages of the exchanger 6. If the two high pressures are one less than approximately 13 bars and the other greater than approximately 13 bars, all of the air is preferably compressed to approximately 30 bars (or above as explained upper). The liquefaction knee G is then opposite the vaporization stage P1 of the oxygen at the lowest high pressure, and the suction temperature of the turbine (point A) is higher than that of the vaporization stage P2 of oxygen under the highest high pressure. In this case, we obtain a tight heat exchange diagram, very favorable from an energy point of view.
En variante encore, si l'oxygène produit est à faible pureté (de l'ordre de 90 à 98%), on peut prévoir une deuxième turbine (non représentée) détendant de la moyenne pression à la basse pression une fraction, de l'ordre de 10 à 25%, du débit d'air traité, l'air basse pression ainsi obtenu étant insufflé dans la colonne 9. Si la haute pression d'oxygène est inférieure à 13 bars environ, cette fraction peut être prise à l'échappement de la turbine 4, dont la température est suffisamment élevée. Dans le cas inverse, ladite fraction est prélevée en en cuve de la colonne 8 et réchauffée avant la détente. As a further variant, if the oxygen produced is of low purity (of the order of 90 to 98%), a second turbine (not shown) can be provided, de-energizing a fraction of the medium pressure to the low pressure. in the order of 10 to 25% of the treated air flow, the low pressure air thus obtained being blown into column 9. If the high oxygen pressure is less than approximately 13 bars, this fraction can be taken with exhaust of the turbine 4, the temperature of which is sufficiently high. In the opposite case, said fraction is taken from the bottom of column 8 and reheated before expansion.
Cette variante permet d'augmenter la production de liquide tout en diminuant légèrement la production de liquide en moyenne pression, et par suite la pression de marche de l'installation, c'est-à-dire la haute pression d'air. This variant makes it possible to increase the production of liquid while slightly reducing the production of liquid at medium pressure, and consequently the operating pressure of the installation, that is to say the high air pressure.
On comprend par ailleurs que la turbine 4 peut également être freinée par un appareil autre qu'un surpresseur. Dans ce cas, le. surpresseur 5 est supprimé, et le compresseur 1 comprime directement la totalité de l'air à la haute pression d'air définie plus haut. It is also understood that the turbine 4 can also be braked by a device other than a booster. In this case, the. booster 5 is removed, and compressor 1 directly compresses all of the air at the high air pressure defined above.
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