La présente invention est relative à une installation permettant d'utiliser le froid disponible dans un gaz naturel liquéfié, au cours de la production d'eau dessalée,et ce suivant le procédé décrit dans le brevet italien n[deg.]1.045.635,qui présente des perfectionnements et des variantes permettant d'arriver
à une simplification et à une meilleure efficacité de l'installation et qui, en prévoyant en outre l'actionnement d'un générateur électrique ou alternateur, permet une autonomie plus complète
de l'installation en ce qui concerne l'énergie nécessaire à son fonctionnement.
Comme on le sait d'après le procédé de ce brevet italien antérieur, la production d'eau dessalée suivant le procédé à injection directe d'un fluide réfrigérant (n-butane liquide ou un Fréon ) dans de l'eau salée (procédé SRF ou procédé "Secondary Refrigerant Freeze") comprend le transfert des frigories d'un
gaz naturel liquéfié, passant de la phase liquide à la phase vapeur, à un fluide réfrigérant (n-butane) passant par contre de
la phase vapeur à la phase liquide, grâce à trois circuits fermés générateurs d'énergie, parcourus par un fluide réfrigérant, tel que du propylène ou un dérivé halogéné d'hydrocarbures (Fréon), ces circuits étant chacun constitués par une chaudière, un surchauffeur à eau de mer, une turbine et un condenseur agissant également comme réchauffeur pour le gaz naturel liquéfié susdit. Les trois condenseurs sont disposés en série dans le sens du courant du gaz naturel liquéfié et de ce fait, ils assurent une condensation à des températures progressivement croissantes,
ces condenseurs étant en outre utilisés pour réchauffer chacun
les condensats des condenseurs qui les précèdent. Les conden-courant du gaz naturel liquéfié, une ou plusieurs de ces turbines étant accouplées mécaniquement à un ou plusieurs compresseurs destinés à comprimer les vapeurs de fluide réfrigérant provenant de l'appareil de cristallisation, ainsi qu'à un générateur électrique ou alternateur.
De cette manière, outre qu'on arrive à une réduction des éléments nécessaires (une seule chaudière et un seul surchauffeur, au lieu de trois), on arrive également à une autonomie complète de l'installation en ce qui concerne l'énergie nécessaire à son fonctionnement, puisque toute la puissance électrique nécessaire pour actionner les diverses pompes et les divers mécanismes inhérentsà cette installation est fournie maintenant par le générateur électrique ou l'alternateur.
Suivant une variante de la présente invention, les turbines susdites, au nombre de deux ou- .plus, du circuit unique fermé, générateur d'énergie, sont reliées en série ou en cascade entre elles avec des prélèvements intermédiaires alimentant les condenseurs susdits de la série des condenseurs, et avec une décharge finale alimentant le premier condenseur de cette série de condenseurs.
Suivant une autre simplification encore de la présente invention, applicable si la différence de pression entre la chaudière et le premier condenseur le permet, on utilise, dans le circuit unique fermé, générateur d'énergie, une seule turbine comportant des prélèvements intermédiaires alimentant respectivement les condenseurs susdits de la série des condenseurs, avec une décharge finale alimentant le premier condenseur de la série.
Suivant une autre caractéristique encore de la présen-sats des trois circuits générateurs d'énergie sont ensuite réchauffés dans un réchauffeur final du gaz naturel liquéfié et
de là envoyés aux chaudières respectives. Toute l'énergie mécanique produite par les turbines des trois circuits générateurs d'énergie est utilisée pour actionner un compresseur unique, centrifuge ou axial, qui a pour fonction d'aspirer les vapeurs du fluide réfrigérant (n-butane) depuis l'appareil de cristallisation de l'installation de dessalement et de les comprimer à la pression nécessaire pour obtenir leur liquéfaction dans l'appare il de fusion de l'installation, dans lequel ces vapeurs sont envoyées.
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denser toute la vapeur provenant de l'appareil de cristallisation pour des raisons thermodynamiques connues, l'excédent de vapeur par rapport aux possibilités de condensation de l'appareil de fusion est condensé en majeure partie dans les chaudières des trois circuits générateurs d'énergie et, selon une partie mineure, dans le réchauffeur final du gaz naturel liquéfié, après surcompression jusqu'à une pression un peu plus élevée grâce à l'action d'une ou plusieurs couronnes mobiles supplémentaires
du compresseur centrifuge ou axial.
A présent, dans un but de simplification avec une réduction importante résultante du coût de l'installation, au lieu de trois circuits fermés générateurs d'énergie, on utilise un seul circuit fermé générateur d'énergie qui (selon une caractéristique de la présente invention) comprend notamment deux turbines ou plus alimentées en parallèle par la chaudière du circuit unique susdit, la décharge de ces turbines est envoyée, avec un poids calculé de gaz en expansion, pour alimenter un nombre correspondant de condenseurs réunis en série dans le sens du te invention, le fluide réfrigérant qui, selon le procédé SRF susdit, est injecté dans l'appareil de cristallisation de l'installation de dessalement pour obtenir la formation de cristaux de glace suite à son évaporation, est le produit dénommé Freon R 114.
En outre, puisque la majeure partie de la vapeur du fl.uide réfrigérant (Frecn R114) provenant de l'appareil de cristallisation est envoyée pour sa condensation dans la chaudière du circuit unique fermé, générateur d'énergie, pour que les turbines soient aptes à fournir la puissance nécessaire à l'actionnement des compresseurs aussi bien que de l'alternateur, de sorte qu'une quantité suffisante-de vapeur n'est plus disponible pour l'appareil de fusion de l'installation, cet appareil de fusion , suivant une autre caractéristique de l'invention, est dédoublé en deux appareils qui sont alimentés en parallèle par de la "granite" c'est-à-dire par un courant d'eau comportant environ
20% de cristaux de glace à dissoudre, l'un de ces appareils étant réchauffé par circulation d'eau marine ou autre fluide disponible,
tandis que l'autre est réchauffé par circulation de vapeurs de fluide réfrigérant provenant de l'appareil de cristallisation.
Enfin, puisque l'alimentation du réchauffeur final
du gaz naturel liquéfié par une fraction modeste en poids de la vapeur du fluide réfrigérant provenant, après surcompression,
de l'appareil de cristallisation, comme cela se réalise suivant le brevet italien précité, est quelque peu compliquée et coûteuse, en raison de la congélation de l'eau qui sature la vapeur entrante, en exigeant l'utilisation d'un réchauffeur final
d'une construction spéciale, c'est-à-dire d'un réchauffeur cons-truit en double dans sa totalité ou en partie, dans le but de permettre la continuité du fonctionnement en réalisant la décongélation alternée de l'un et de l'autre de ces appareils, sui-
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dans le but de simplifier encore et d'assurer un meilleur rendement de l'installation, et de ce fait une économie améliorée, on supprime la surcompression de la vapeur de fluide réfrigérant et le réchauffeur final du gaz naturel liquéfié est alimenté en vapeurs de propylène à une pression appropriée, amenées à circuler dans un circuit autonome fermé constitué essentiellement par un évaporateur (réchauffé par de l'eau de mer ou un autre fluide disponible), dont la sortie est reliée, par l'intermédiaire d'une vanne d'étranglement et de réglage, à l'entrée de ce réchauffeur final, dont la sortie est elle-même à son tour reliée par l'intermédiaire d'une pompe, à l'entrée de l'évaporateur.
Finalement, suivant une variante de la présente invention, le fluide opérant dans le circuit autonome fermé susdit peut être du propane ou un autre fluide approprié (Freon par exemple), au lieu d'être du propylène.
L'invention sera plus complètement décrite encore ciaprès avec référence au dessin annexé qui illustre une forme de réalisation préférée, cette forme de réalisation n'étant qu'un exemple non limitatif car des variantes techniques ou constructives peuvent y être apportées sans sortir pour autant du cadre de la présente invention.
Ce dessin est une vue schématique du type bloc d'une installation suivant l'invention, qui est d'une réalisation par-ticulière à deux turbines en cascade et deux compresseurs alimentés en parallèle par de la vapeur d'un réfrigérant fluide
(Freon R114) ou de n-butane ou d'un autre produit provenant d'un appareil de cristallisation. Si on se reporte à ce dessin, le numéro de référence 1 désigne le parcours du gaz naturel liquéfié qui, en étant réchauffé progressivement par une série de condenseurs 2 et 3 et par un réchauffeur final 4, se présente en
5 sous la forme d'une vapeur. La série susdite de condenseurs
2 et 3 fait partie du circuit fermé unique, générateur d'énergie, qui comprend la chaudière 6, le réchauffeur 7 alimenté en eau de mer ou autre fluide disponible, à l'intervention du conduit d'entrée 8 et du conduit de sortie 9, et deux turbines 10 et 11 qui sont reliées en cascade avec prélèvementintermédiaire
12 envoyé dans le condenseur 3 et avec décharge finale 13 envoyée dans le premier condenseur 2 de la série susdite de condenseurs. Comme le condensat sortant du condenseur 2 est trop froid pour être envoyé à la chaudière 6, on le fait passer par la pompe 14, le conduit 15 et les serpentins 16 et 17 pour qu'il se réchauffe respectivement dans le condenseur 3 et dans le réchauffeur final 4. De manière analogue, le condensat sortant du condenseur 3 est envoyé par la pompe 18 et le conduit 19 dans
le serpentin 20 de manière à se réchauffer ainsi dans le réchauffeur final. A la sortie de ce réchauffeur final, lesdits condensats se trouvent de ce fait à la température appropriée, par
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à la chaudière 6 par l'intermédiaire du conduit 21. Les deux turbines 10 et 11 sont ensuite accouplées mécaniquement respectivement aux deux compresseurs 22 et 23 ayant pour fonction de comprimer les vapeurs de réfrigérant fluide (Freon R114) pro-venant de l'appareil de cristallisation 24. La turbine 11 est en outre accouplée mécaniquement aussi à un générateur électrique ou un alternateur 25. Les deux compresseurs 22 et 23 sont alimentés en parallèle depuis l'appareil de cristallisation 24 et la vapeur de réfrigérant fluide sortant à l'état comprimé de ces deux compresseurs est envoyée en partie à la chaudière 6 pour s'y condenser, par le conduit 26, et pour le reste elle est envoyée par le conduit 28 dans l'appareil de fusion 27
pour s'y condenser. Le fluide réfrigérant condensé dans la chaudière 6 et dans l'appareil de fusion 27 est ensuite envoyé, par les conduits respectifs 29 et 30, dans le réservoir décanteur 31 où il est séparé de l'eau de décongélation de la glace lorsque l'appareil de fusion est du type à contact direct entre les vapeurs et la "granite", puis il est injecté par la pompe 32 dans l'appareil de cristallisation susdit 24.
Evidemment, si on n'a pas un tel contact direct, c'est-à-dire si la transmission de chaleur dans l'appareil de fusion se fait par l'intermédiaire de tubes, en n'ayant pas dans ce cas de mélange entre le Fréon (ou n-butane) liquide et l'eau douce de décongélation, il ne se produit aucune séparation et l'appareil 31 est un simple réservoir.
En plus de l'appareil de fusion susdit 21 réchauffé par la vapeur de fluide réfrigérant, amenée par le conduit 28, on peut aussi utiliser un second appareil de fusicn 33 qui est réchauffé par circulation d'eau ou d'un autre fluide disponible amené par le conduit d'admission 34 et quittant cet appareil de fusion par le conduit de décharge 35. Les deux appareils de fusion 27 et 33 sont alimentés en parallèle, par l'intermédiaire
The present invention relates to an installation making it possible to use the cold available in a liquefied natural gas, during the production of desalinated water, and this according to the process described in Italian patent n [deg.] 1,045,635, which presents improvements and variants allowing to arrive
a simplification and a better efficiency of the installation and which, by providing in addition the actuation of an electric generator or alternator, allows a more complete autonomy
of the installation with regard to the energy necessary for its operation.
As is known from the process of this prior Italian patent, the production of desalinated water according to the process of direct injection of a cooling fluid (liquid n-butane or Freon) in salt water (SRF process or "Secondary Refrigerant Freeze" process) includes the transfer of frigories from a
liquefied natural gas, passing from the liquid phase to the vapor phase, to a refrigerant (n-butane) passing from
the vapor phase to the liquid phase, thanks to three closed energy-generating circuits, traversed by a refrigerant, such as propylene or a halogenated derivative of hydrocarbons (Freon), these circuits each consisting of a boiler, a superheater with seawater, a turbine and a condenser also acting as a heater for the above liquefied natural gas. The three condensers are arranged in series in the direction of the flow of liquefied natural gas and therefore they provide condensation at gradually increasing temperatures,
these condensers being further used to heat each
the condensates of the condensers which precede them. The condensed stream of liquefied natural gas, one or more of these turbines being mechanically coupled to one or more compressors intended to compress the coolant vapors coming from the crystallization apparatus, as well as to an electric generator or alternator.
In this way, in addition to achieving a reduction in the necessary elements (a single boiler and a single superheater, instead of three), we also achieve complete autonomy of the installation with regard to the energy required to its operation, since all the electrical power necessary to actuate the various pumps and the various mechanisms inherent in this installation is now supplied by the electric generator or the alternator.
According to a variant of the present invention, the aforementioned turbines, two or more in number, of the single closed circuit, energy generator, are connected in series or in cascade with one another with intermediate samples supplying the aforementioned condensers of the series of condensers, and with a final discharge supplying the first condenser of this series of condensers.
According to yet another simplification of the present invention, applicable if the pressure difference between the boiler and the first condenser allows it, a single turbine is used in the single closed circuit, energy generator, comprising intermediate withdrawals respectively supplying the said condensers of the series of condensers, with a final discharge supplying the first condenser of the series.
According to yet another characteristic of the presen-sats of the three energy-generating circuits are then reheated in a final heater of liquefied natural gas and
from there sent to the respective boilers. All the mechanical energy produced by the turbines of the three energy-generating circuits is used to actuate a single, centrifugal or axial compressor, which has the function of sucking the vapors of the refrigerant fluid (n-butane) from the crystallization of the desalination plant and compress them to the pressure necessary to obtain their liquefaction in the apparatus for melting the installation, into which these vapors are sent.
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densify all the vapor coming from the crystallization apparatus for known thermodynamic reasons, the excess of vapor compared to the possibilities of condensation of the fusion apparatus is condensed mainly in the boilers of the three circuits generating energy and , according to a minor part, in the final heater of the liquefied natural gas, after over-compression to a slightly higher pressure thanks to the action of one or more additional mobile crowns
of the centrifugal or axial compressor.
Now, for the sake of simplification with a significant resulting reduction in the cost of installation, instead of three closed energy generating circuits, a single closed energy generating circuit is used which (according to a characteristic of the present invention ) includes in particular two or more turbines supplied in parallel by the boiler of the aforementioned single circuit, the discharge of these turbines is sent, with a calculated weight of expanding gas, to supply a corresponding number of condensers connected in series in the direction of te Invention, the refrigerant which, according to the abovementioned SRF process, is injected into the crystallization apparatus of the desalination installation in order to obtain the formation of ice crystals following its evaporation, is the product called Freon R 114.
In addition, since the major part of the vapor of the refrigerant fluid (Frecn R114) coming from the crystallization apparatus is sent for its condensation in the boiler of the single closed circuit, generator of energy, so that the turbines are able to supply the power necessary for actuating the compressors as well as the alternator, so that a sufficient quantity of steam is no longer available for the melting apparatus of the installation, this melting apparatus, according to another characteristic of the invention, is split into two devices which are supplied in parallel by "granite", that is to say by a stream of water comprising approximately
20% of ice crystals to be dissolved, one of these devices being heated by circulation of marine water or other available fluid,
while the other is heated by circulation of coolant vapors from the crystallization apparatus.
Finally, since the supply of the final heater
natural gas liquefied by a modest fraction by weight of the vapor of the refrigerant coming from overcompression,
of the crystallization apparatus, as is achieved according to the aforementioned Italian patent, is somewhat complicated and costly, due to the freezing of the water which saturates the incoming vapor, requiring the use of a final heater
a special construction, that is to say a heater built in duplicate in whole or in part, in order to allow continuity of operation by performing the alternating thawing of one and the other of these devices,
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in order to further simplify and ensure a better efficiency of the installation, and therefore an improved economy, the overcompression of the refrigerant vapor is eliminated and the final heater of the liquefied natural gas is supplied with propylene vapors at an appropriate pressure, brought to circulate in a closed autonomous circuit consisting essentially of an evaporator (heated by sea water or another available fluid), the outlet of which is connected, by means of a valve throttle and adjustment, at the inlet of this final heater, the outlet of which is itself in turn connected via a pump, to the inlet of the evaporator.
Finally, according to a variant of the present invention, the fluid operating in the abovementioned closed autonomous circuit may be propane or another suitable fluid (Freon for example), instead of being propylene.
The invention will be described more fully below with reference to the appended drawing which illustrates a preferred embodiment, this embodiment being only a nonlimiting example since technical or constructive variants can be made without thereby departing from the part of the present invention.
This drawing is a schematic block-type view of an installation according to the invention, which is of a particular embodiment with two cascade turbines and two compressors supplied in parallel by the vapor of a fluid refrigerant.
(Freon R114) or n-butane or another product from a crystallization device. If reference is made to this drawing, the reference number 1 designates the path of the liquefied natural gas which, while being progressively heated by a series of condensers 2 and 3 and by a final heater 4, occurs in
5 in the form of a vapor. The above series of condensers
2 and 3 is part of the single closed circuit, energy generator, which includes the boiler 6, the heater 7 supplied with sea water or other available fluid, by means of the inlet pipe 8 and the outlet pipe 9 , and two turbines 10 and 11 which are connected in cascade with intermediate sampling
12 sent to the condenser 3 and with final discharge 13 sent to the first condenser 2 of the above series of condensers. As the condensate leaving the condenser 2 is too cold to be sent to the boiler 6, it is passed through the pump 14, the duct 15 and the coils 16 and 17 so that it heats up respectively in the condenser 3 and in the final heater 4. Likewise, the condensate leaving the condenser 3 is sent by the pump 18 and the conduit 19 into
the coil 20 so as to heat up in the final heater. At the outlet of this final heater, said condensates are therefore at the appropriate temperature, by
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to the boiler 6 via the conduit 21. The two turbines 10 and 11 are then mechanically coupled respectively to the two compressors 22 and 23 having the function of compressing the vapors of fluid refrigerant (Freon R114) coming from the device 24. The turbine 11 is also mechanically coupled also to an electric generator or an alternator 25. The two compressors 22 and 23 are supplied in parallel from the crystallization apparatus 24 and the fluid refrigerant vapor leaving in the state compressed from these two compressors is sent in part to the boiler 6 to condense there, via line 26, and for the rest it is sent through line 28 into the melter 27
to condense there. The condensing refrigerant in the boiler 6 and in the melting apparatus 27 is then sent, via the respective conduits 29 and 30, to the decanting tank 31 where it is separated from the thawing water from the ice when the apparatus melting is of the type in direct contact between the vapors and the "granite", then it is injected by the pump 32 into the above-mentioned crystallization apparatus 24.
Obviously, if there is no such direct contact, that is to say if the heat transmission in the melting device takes place via tubes, in this case not having a mixture between the liquid Freon (or n-butane) and the thawing fresh water, there is no separation and the device 31 is a simple tank.
In addition to the aforementioned melting apparatus 21 heated by the coolant vapor, brought by the conduit 28, one can also use a second fusing apparatus 33 which is warmed by circulation of water or of another available fluid brought by the intake duct 34 and leaving this fusion apparatus by the discharge conduit 35. The two fusion apparatuses 27 and 33 are supplied in parallel, via