Fonctionnement d’une Unité de Séparation d’Air

Par Arnaud, Ingénieur achat, avec l’aimable participation de Guillaume, Responsable Technique de Projets

Oxygène, Azote, Dioxyde de carbone, Argon, Hélium… Tous ces gaz composent l’air que nous respirons. Ils sont tous utilisés dans des industries aussi diverses et variées que l’aéronautique, le médicale, la sidérurgie, l’agroalimentaire, l’automobile, etc. Il existe différents procédés pour séparer et purifier ces gaz, et l’un d’entre eux est la distillation atmosphérique, qui permet de séparer l’oxygène, l’azote et l’argon.

Comment sépare-t-on l’air par distillation ?

1. Compression

L’air de l’atmosphère est aspiré dans un compresseur à travers un filtre qui stoppe les principales poussières. Le compresseur augmente la pression de l’air entrant.

2. Purification / Epuration

L’air comprimé est envoyé dans des bouteilles de purification contenant des matériaux (absorbants, tamis moléculaires) qui filtrent une grande partie de l’eau et du dioxyde de carbone contenus dans l’air.

3. Echange de chaleur

L’air doit être liquéfié, et donc pour cela porté à une température très basse pour ensuite être distillé (c’est-à-dire fractionné) en Oxygène, Azote et Argon. L’air qui entre dans la boite froide de la colonne de distillation est refroidi par détente (au travers de vannes et de turbines) et par échange de chaleur avec les gaz très froids qui en ressortent.

4. Distillation

La colonne de distillation est installée dans la boite froide et se divise en deux parties : la colonne basse pression (BP) et la colonne moyenne pression (MP). L’air purifié, très froid, obtenu par détente violente à travers une vanne, est injecté dans la colonne basse pression où l’Oxygène se liquéfie et se sépare de l’Azote par distillation. Le produit résiduel essentiellement composé d’Azote gazeux est envoyé dans la colonne moyenne pression ou il est liquéfié par échange de chaleur avec l’Oxygène liquide de la colonne basse pression.

5. Obtenir de l’Argon

Une troisième colonne permet de séparer l’Argon de l’Azote et de l’Oxygène de l’air. Pour cela on extrait de l’air à un point très précis (le ventre argon) de la colonne basse pression, que l’on injecte dans la colonne Argon. Le principe reste le même que dans les autres colonnes, où l’on sépare l’Argon des autres constituants par distillation.

6. Gaz purs

Les gaz plus ou moins purs en fonction des besoins sortent soit gazeux soit liquides pour être stockés dans des réservoirs ou directement envoyés par “pipe line” dans le processus industriel du client.