BE885997A - Installation pour l'utilisation du froid disponible dans un gaz naturel liquefie, en vue de la production d'eau dessalee - Google Patents

Installation pour l'utilisation du froid disponible dans un gaz naturel liquefie, en vue de la production d'eau dessalee Download PDF

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Description


  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.

  
 <EMI ID=1.1> 

  
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-

  
 <EMI ID=2.1> 

  
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

  
 <EMI ID=3.1> 

  
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

Claims (8)

du conduit 36, par la "granite" susdite provenant de tours de lavage (non représentées sur le dessin et faisant partie du sys- <EMI ID=4.1> mils de fusion est envoyée à l'utilisation par le conduit 37. Enfin, le réchauffeur final 4 du gaz naturel liquéfié, qui doit réchauffer aussi les condensats des deux condenseurs 2 et 3, passant dans les serpentins 17 et 20, est alimenté par un circuit autonome fermé de propylène, de propane ou d'un autre fluide approprié quelconque qui, en étant vaporisé sous une pression convenable dans un évaporateur 38 réchauffé par une circulation d'eau de mer ou d'un autre fluide entrant par le conduit 39 et sortant par le conduit 40, est envoyé dans ce réchauffeur par le conduit 41 après passage par la vanne d'étranglement et de réglage 42, le circuit étant fermé par deux conduits 43 et 44 par lesquels le fluide ainsi condensé dans le réchauffeur est repompé par la pompe 45 dans l'évaporateur 38 en fermant ainsi le circuit. REVENDICATIONS
1. Installation pour l'utilisation du froid disponible dans un gaz naturel liquéfié, dans la production d'eau dessalée suivant le procédé à injection directe d'un fluide réfrigérant à l'état liquide dans l'eau salée contenue dans un cristallisateur (procédé SRF ou procédé "Secondary Réfrigérant Freeze"), cette installation comprenant essentiellement l'appareil de cristallisation susdit, un compresseur destiné à comprimer la vapeur du fluide réfrigérant provenant de l'appareil de cristallisation, , un certain nombre de circuits fermés générateurs d'énergie du type à vapeur, comprenant chacun une chaudière alimentée par une partie de la vapeur susdite du fluide réfrigérant, provenant de l'appareil de cristallisation, un surchauffeur, une turbine pour actionner le compresseur susdit,
un condenseur pour l'échange thermique avec le gaz naturel liquéfié et une pompe d'alimentation, un appareil de fusion alimenté par de la "granite", c'est-à-dire un produit comportant environ 20% de cristaux de glace à dissoudre, provenant des tours de lavage du procédé SRF, et réchauffé par une autre partie de la vapeur susdite
du fluide réfrigérant provenant du compresseur, et un réchauffeur final du gaz naturel liquéfié, alimenté par une dernière partie, surcomprimée par le compresseur susdit, de la vapeur de fluide réfrigérant provenant de l'appareil de cristallisation, cette installation étant caractérisée en ce qu'elle comprend un seul circuit fermé générateur d'énergie, dans lequel on utilise deux turbines ou plus alimentées en parallèle par la chaudière susdite, la décharge de ces turbines est envoyée pour alimenter, avec un poids calculé de vapeur en expansion, un nombre correspondant de condenseurs disposés en série dans le sens du courant du gaz naturel liquéfié, une ou plusieurs de ces turbines étant accouplées mécaniquement avec un ou plusieurs compresseurs destinés à comprimer la vapeur de fluide réfrigérant provenant de l'appareil de cristallisation,
ainsi qu'à un générateur électrique ou alternateur.
2. Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les turbines au nombre de deux ou plus, utilisées dans le circuit fermé unique susdit, générateur d'énergie, sont réunies en série ou en cascade entre elles avec des prélèvements intermédiaires alimentant respectivement les conden-seurs de la série susdite de condenseurs, et avec une décharge finale alimentant le premier condenseur de la série de ces condenseurs.
3. Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que, dans le circuit fermé unique susdit, générateur d'énergie, on utilise une seule turbine pourvue de prélèvements intermédiaires alimentant respectivement les condenseurs de la série susdite de condenseurs, avec une décharge finale alimentant le premier condenseur de cette série de condenseurs.
4. Installation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le fluide réfrigérant est du Freon R114.
5. Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'appareil de fusion est dédoublé en deux appareils qui sont alimentés en parallèle par la "granite" susdite, l'un de ces appareils étant réchauffé par circulation d'eau marine ou d'un autre fluide, tandis que l'autre est réchauffé par circulation d'une partie de la vapeur susdite de fluide réfrigérant provenant de l'appareil de cristallisation et comprimée par un ou plusieurs compresseurs.
6. Installation suivant la revendication 1, caracté'risée en ce que le réchauffeur final du gaz naturel liquéfié
est alimenté par une vapeur de propylène ou autre gaz à pression appropriée, amenée à circuler dans un circuit fermé autonome, comprenant essentiellement un évaporateur réchauffé par de l'eau de mer ou un autre fluide, dont la sortie est reliée, par l'intermédiaire d'une vanne d'étranglement et de réglage, à l'entrée du réchauffeur final, dont la sortie est à son tour reliée, par l'intermédiaire d'une pompe, à l'entrée de l'évaporateur susdit.
7. Installation suivant la revendication 6, caractérisée en ce que le fluide se séparant dans le circuit fermé autonome susdit d'alimentation du réchauffeur final du gaz naturel liquéfié est du propane ou un autre fluide approprié.
8. Installation perfectionnée pour l'utilisation du froid disponible dans un gaz naturel liquéfié, au cours de la production d'eau dessalée telle que décrite ci-dessus et/ou illustrée par le dessin.
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