CH502548A - Procédé pour remplir successivement d'un mélange naturel contenant des hydrocarbures plusieurs récipients - Google Patents

Description

  
 



  Procédé pour remplir successivement d'un mélange naturel
 contenant des hydrocarbures plusieurs récipients
 La présente invention a pour objet un procédé pour remplir successivement d'un mélange naturel contenant des hydrocarbures, maintenu à l'état réfrigéré et comprimé, plusieurs récipients. Ce procédé est caractérisé en ce que   l'on    remplit un premier récipient avec un fluide tampon à la pression du mélange, qu'on introduit le mélange dans ce premier récipient de manière à le remplir en chassant le fluide tampon dans un deuxième récipient, que   l'on    introduit du mélange dans le deuxième récipient pour le   renlplir    en chassant le fluide tampon du deuxième récipient dans un troisième et ainsi de suite, jusqu'à ce que le dernier récipient soit rempli du mélange,

   les opérations étant conduites de façon que le mélange reste à l'état réfrigéré et comprimé pendant le remplissage des récipients.



   L'invention comprend également une installation pour mettre en   oeuvre    ce procédé. Cette installation comporte une série de récipients disposés par batteries, et chaque récipient étant relié à un premier et un second conduit communiquant respectivement avec la région inférieure et supérieure de celui-ci, des dispositifs pour commander séparément l'écoulement de fluides dans chacun desdits conduits, des premier et second sous-collecteurs dans chaque batterie, reliant entre eux les premier et second conduits respectivement de tous les récipients de la batterie, et un ensemble de collecteurs principaux comprenant un premier collecteur principal reliant entre eux tous les sous-collecteurs d'une catégorie et un second collecteur principal reliant entre eux tous les sous-collecteurs de l'autre catégorie.



   La figure unique du dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'installation selon l'invention pour la mise en   oeuvre    du procédé selon cette invention.



   L'installation représentée comprend une partie à gauche de la ligne en trait mixte L se trouvant à bord d'un bateau et une partie se trouvant à quai (à droite de cette ligne). Le bateau porte une série de bouteilles allongées lOa à   lOn    disposées en plusieurs batteries lia à   lin.    Le bateau contient 24 batteries disposées latéralement dans sa cale, et il a une centaine de bouteilles dans chaque batterie. Chaque bouteille est formée d'un alliage qui résiste aux basses températures, et peut être de 90 à 120 cm de diamètre et d'au moins 6 m de longueur. Elles sont disposées verticalement dans la cale du bateau.

  Chaque bouteille de chaque batterie est fermée aux deux extrémités, à l'exception des premier et second conduits de liaison 12a à 12n et 13a à 13n qui traversent les extrémités supérieures des bouteilles respectives et qui communiquent respectivement avec les régions inférieure et supérieure de l'intérieur des bouteilles. Les seconds conduits de liaison   ]3a    à 13n des diverses bouteilles sont pourvus d'étranglements 15a à 15n destinés à limiter l'écoulement des fluides dans les deux sens. L'ouverture de ces étranglements varie généralement d'une bouteille à la suivante en fonction des variations de dimensions des bouteilles et d'autres facteurs, de manière que les bouteilles de capacité relativement grande aient un étranglement relativement grand et un fort débit.

  Le but de ces étranglements limiteurs de débit est d'assurer que toutes les bouteilles de chaque batterie se remplissent ou se vident sensiblement simultanément lorsqu'elles sont soumises à la même pression de fluide dans leur second conduit de liaison respectif. Chaque étranglement peut être formé par une plaque placée dans le conduit et présentant un orifice rond.



   Dans chacune des batteries respectives, un premier sous-collecteur 17a à 17n et un second sous-collecteur 18a à 18n relient entre eux les premier et second conduits de liaison 12a à 12n et 13a à 13n respectivement de toutes les bouteilles. Chacun des sous-collecteurs est disposé latéralement dans le navire au-dessus des bouteilles des batteries respectives. L'installation de bord comprend, en outre, un premier collecteur principal 20 reliant entre eux  tous les premiers sous-collecteurs 17a à 17n pour l'acheminement de la cargaison dans et hors des bouteilles. Des premières vannes 21a à 21n sont placées sur des raccords respectifs reliant le premier collecteur principal 20 aux premiers sous-collecteurs 17a à 17n. Un second collecteur principal 22 relie entre eux tous les premiers souscollecteurs 17a à 17n à travers des deuxièmes vannes 23a à 23n de manière semblable.

  Enfin, un troisième collecteur principal 25 relie entre eux tous les seconds souscollecteurs 18a à 18n à travers des troisièmes vannes 26a à 26n. La fonction des second et troisième collecteurs principaux 22 et 25 est de transporter un gaz de déplacement formant également un coussin, dans et hors des bouteilles. Des dispositifs de détection 27a à 27n et 28a à 28n, destinés à déceler l'arrivée d'une surface de séparation entre des fluides différents en provenance des bouteilles de leurs batteries respectives et à répondre à cette arrivée, sont disposés à proximité du côté bouteille des premières et deuxièmes vannes respectives 21a à 21n et 26a à 26n. Ces dispositifs détecteurs actionnent les diverses vannes à l'aide de servo-mécanismes. Un seul dispositif détecteur peut suffire à l'extrémité de raccord de chaque collecteur principal 20, 22 et 25.



   A l'extrémité de raccord de chacun des collecteurs principaux 20, 22 et 25 sont placées des vannes 29, 30 et 31 et des organes de couplage 32, 33 et 34 respectivement. Lorsque le navire est en cours de chargement, des conduits flexibles 35, 36 et 37 sont fixés aux organes de couplage 32, 33 et 34 respectivement afin que les trois collecteurs principaux soient reliés aux installations portuaires. Lorsque le navire est en cours de chargement, les conduits flexibles 35, 36 et 37 sont raccordés, au moyen d'organes de couplage 38, 39 et 40, à des collecteurs de quai 41, 42 et 43, à travers des vannes 44, 45 et 46 respectivement. L'installation de chargement placée à quai comprend également un conduit de by-pass 48 contenant une vanne 49, entre les collecteurs 42 et 43.



  Elle comprend en outre, entre les mêmes collecteurs 42 et 43, un second conduit de by-pass 51 dans lequel est intercalé un échangeur de chaleur 52, entre des soupapes limitatrices de pression 53 et 54.



   Lorsque l'installation va être utilisée, elle contient dans ses bouteilles du mélange gazeux résiduel sous une pression modérément élevée, par exemple de 7 à   21 kgjcm2    au manomètre provenant du chargement précédent. La température des bouteilles est environ égale à celle du mélange réfrigéré contenu précédemment dans les bouteilles, par exemple de   -      45,60    C, si une isolation suffisante les entoure dans la cale du bateau. A quai se trouve une source d'un mélange composé en majeure partie d'hydrocarbures naturels gazeux à la température et la pression ambiantes, maintenu à l'état réfrigéré et comprimé, reliée au collecteur 41.

  Ce mélange peut comprendre, par exemple au moins 50 moles/% de méthane et au moins 75 moles/% au total de méthane et d'éthane, le reste étant des hydrocarbures plus lourds et au plus 20 molesl% de constituants inertes. Le collecteur 43 est relié à une source de gaz-tampon à une pression environ égale à celle du mélange et aux environs de la température ambiante. Ce gaz-tampon est avantageusement un gaz naturel consistant en un mélange plus pauvre que le mélange de remplissage, mais par ailleurs de composition semblable, ou il peut être de l'hydrogène, de l'azote ou un autre gaz tout à fait différent du mélange de remplissage.



   Au début du cycle de remplissage, toutes les vannes de bord 21a à 21n, 23a à 23n et 26a à 26n sont fermées et toutes les autres vannes 29 à 31, 44 à 46, 49, 53 et 54 sont ouvertes. Le gaz-tampon avance de sa source en parcourant le collecteur 43 et le conduit de by-pass 48, puis le collecteur 42 et le second collecteur principal 22.



  Le collecteur 42 possède un dispositif (non représenté) placé à quai, qui est fermé afin que le gaz-tampon ne puisse pas s'écarter du parcours désiré. Pour faire débuter le cycle, on ouvre la deuxième vanne 23a de la première batterie   i la.      Cec permet    au gaz-tampon de passer dans le collecteur 43, le conduit de by-pass 48, le collecteur 42, le conduit 36 et dans le deuxième collecteur principal 22. Après avoir traversé la vanne 23a ouverte, ce gaz pénètre dans le premier sous-collecteur 17a, puis dans tous les premiers conduits de liaison 12a des bouteilles de la batterie   1 la.    Il entre ainsi dans la partie inférieure de chaque bouteille 10a et commence à remplir les bouteilles respectives.

  Comme C' est un gaz, le débit se distribue automatiquement correctement, avec un débit plus fort pour les grandes bouteilles, en sorte que toutes les bouteilles lOa tendent à être pleines sensiblement au même moment. Lorsque la pression dans les bouteilles   i Oa    monte, la chaleur de compression fait monter la température du gaz-tampon. La température des parois des bouteilles monte, mais beaucoup plus lentement, car la transmission de chaleur est relativement médiocre dans ces conditions. Pour que le gaz-tampon entre dans les bouteilles 10a à la température optimum, c'est-à-dire aux environs de la température du mélange de remplissage, il peut être désirable de faire passer tout ou partie du gaz-tampon à travers l'échangeur de chaleur 52 avant qu'il entre dans le bateau, au lieu de le faire passer uniquement par le conduit de by-pass 48.



   Lorsque la pression du gaz-tampon dans la batterie   i la    est montée jusqu'à peu en dessous de la pression du mélange de remplissage, par exemple   67 kg/cm2    au manomètre, on ferme la deuxième vanne 23a et la vanne de by-pass 49, tandis que   l'on    ouvre la deuxième vanne 23b, la troisième vanne 26a et la première vanne   21a.   



  Le mélange de remplissage en provenance du collecteur 41, à, par exemple,   70 kglom2    au manomètre et   -45,60    C, commence donc à entrer dans le navire par le premier collecteur principal 20, en traversant le conduit flexible 35. Après avoir traversé la vanne 21a ouverte, il passe dans le premier sous-collecteur 17a, puis entre dans la région inférieure des bouteilles 10a de la batterie   i la,    en traversant leurs premiers conduits de liaison respectifs 12a.



   Tandis que le mélange-cargaison dense entre dans le fond des bouteilles en traversant les premiers conduits de liaison 12a, le gaz-tampon comprimé est chassé des bouteilles de la batterie   i la    et sort par le haut de ces bouteilles en traversant les étranglements respectifs   l5a    et les seconds conduits de liaison 13a, puis passe dans le sous-collecteur 18a. Les étranglements 15a empêchent le gaz-tampon de s'échapper des petites bouteilles de la batterie   i la    aussi vite que des plus grandes bouteilles, ce qui limite le débit d'entrée du mélange de remplissage dense dans le fond des bouteilles. 

  Grâce à une relation appropriée entre l'ouverture des étranglements l5a et le volume des bouteilles respectives, on peut faire en sorte que les bouteilles   iOa    de la batterie   i la    soient toutes remplies en même temps de mélange de remplissage dense.



   Le mélange de remplissage entrant dans les bouteilles   l0a    force le gaz-tampon à traverser le second souscollecteur   1 8a    et à passer dans le troisième collecteur  principal 25 en traversant la vanne 26a ouverte. Comme toutes les troisièmes vannes 26b à 26n sont fermées, le gaz-tampon avance le long du troisième collecteur principal 25, traverse les vannes 31 et 46 et pénètre dans le collecteur 43 de l'installation de quai,   d'où    il était parti.



  Le collecteur 43 est isolé de la source de gaz-tampon (non représentée), en sorte que le gaz-tampon ne peut poursuivre sa route qu'en traversant les conduits de bypass 48 ou 51. La vanne de by-pass 49 peut être fermée afin que le gaz-tampon passe à travers la soupape régulatrice de pression 54, qui maintient une pression sur la première batterie   il a,    et maintient par conséquent à un niveau constant la pression du mélange de remplissage entrant dans les bouteilles 10a de cette batterie.



   Si le gaz-tampon était envoyé directement dans les bouteilles   10b    de la batterie suivante   I lb    dans son état comprimé, et par conséquent chaud, le gaz-tampon serait chauffé encore plus par la chaleur de compression. Lorsque la pression dans la batterie   11b    monte, la température pourrait finalement devenir excessive. Il est donc désirable que le gaz-tampon entre dans chaque batterie à une température aussi basse qu'il est pratiquement possible, afin qu'il ne soit pas plus chaud que nécessaire après avoir été comprimé. Cependant, si le gaz-tampon est trop froid lorsqu'il entre dans une batterie, il pourrait refroidir des parties des bouteilles de cette dernière à une température tellement basse que les parois des bouteilles perdraient leur ductilité.

  Pour se préserver de ces dangers, on fait passer le gaz-tampon à travers l'échangeur de chaleur 52 avant de le renvoyer dans le deuxième collecteur principal 22 en le faisant passer par le collecteur 42 et les vannes 45 et 30. Si la dilatation du gaztampon à sa sortie de la seconde soupape régulatrice 53 le refroidit exagérément, on peut dériver une partie du gaz-tampon, en amont de l'échangeur de chaleur, par la vanne de by-pass 49, et le conduit de by-pass 48, pour le mélanger avec le gaz-tampon refroidi qui retourne dans le deuxième collecteur principal 22 en passant par   le    collecteur 42. D'autre part, le passage du gaz-tampon à travers la première soupape régulatrice 54, avant son entrée dans l'échangeur de chaleur 52, peut éliminer tout refroidissement par dilatation après que le gaz est sorti de l'échangeur de chaleur 52.

  Ces deux moyens étant à disposition, I'une ou l'autre des deux soupapes régulatrices 53 et 54 peut suffire dans une installation donnée et les deux ne doivent pas nécessairement être présentes.



   Comme la deuxième vanne 23b a été ouverte précédemment, le gaz-tampon, à sa température réglée, passe du deuxième collecteur principal 22 à la totalité des bouteilles   10b    de la batterie   i lb,    en traversant les premiers conduits de liaison respectifs 12b, et remplit la seconde batterie   1 lob    de la même manière qu'il avait précédemment rempli la première batterie   i la.    Dès que la totalité des bouteilles 10a de la première batterie   lia    est remplie de mélange de remplissage comme décrit, la surface de séparation entre le mélange de remplissage plus dense et le gaz-tampon plus léger atteint le dispositif détecteur 28a.

  Lorsque cela se produit, le dispositif détecteur ferme automatiquement la première vanne 21a et la troisième vanne 26a de la batterie lia et ouvre la première vanne 21b pour diriger le mélange de remplissage dans la deuxième batterie   1 lob    sans interruption. Le dispositif détecteur 28a ferme également la deuxième vanne 23b et ouvre les deuxième et troisième vannes de la troisième batterie (non représentée) et la troisième vanne 26b de la deuxième batterie   1 lob.    Toutes les bouteilles   10b    de la batterie   1 lb    se remplissent exactement de la même manière que les bouteilles   10a    de la batterie précédente   lia.   



  Ceci continue tout le long du bateau, tandis que les-batteries se remplissent l'une après l'autre de mélange de remplissage.



   Comme il y a un peu de gaz dans chaque batterie lorsque le cycle commence et que ce gaz est complètement déplacé par le- mélange de remplissage dense, une partie de ce gaz doit être évacuée. Cela pourrait se faire -en faisant sortir le gaz par le collecteur 43 avant l'échangeur de chaleur 52 ou par le collecteur 42 après l'échangeur de chaleur. Il pourrait être chassé continuellement pendant tout le cycle de chargement ou à la fin du cycle de chargement, après que la pression du mélange   derem-    plissage dans les bouteilles est devenue aussi haute que désiré.

  Lorsque la dernière batterie   lin    du   bateau    est en cours de remplissage par le mélange,-le gaz-tampon sort en traversant le second sous-collecteur 18n, la troisième vanne 26n, le collecteur principal 25, les vannes 31 et 46 et   l'échangeur- de    chaleur 52, comme précédemment. Pour empêcher   le-gaz-tampon de    retourner aux batteries, le dispositif détecteur 28n de la dernière batterie ferme la vanne 45,   én    sorte que le gaz-tampon sort par le collecteur 42. Ce dernier peut diriger immédiatement le gaz-tampon vers une autre installation ou il peut l'acheminer vers une installation d'emmagasinage à terre ou vers un brûleur. 

  Lorsque le cycle de chargement est ainsi achevé, on ferme toutes les vannes et on sépare les conduits de raccordement 35, 36 et 37 de leurs organes de couplage associés, afin que   le-bateau -puisse- se    mettre en route vers son port de destination. 

Claims (1)

1. REVENDICATION T

   Procédé pour remplir successivement d'un mélange naturel contenant des hydrocarbures, maintenu à l'état réfrigéré et comprimé, plusieurs récipients (lOa à 10n), caractérisé en ce que l'on remplit un premier récipient (iOn) avec un fluide tampon à la pression du mélange, qu'on introduit le mélange dans ce premier récipient de manière à le remplir en chassant le fluide tampon dans un deuxième récipient (lOb), que l'on introduit du mélange dans le deuxième récipient.pour le remplir en chassant le fluide tampon du deuxième récipient dans un troisième (10c) et ainsi de suite, jusqu'à ce que le dernier récipient (loin) soit rempli du mélange,

   les opérations étant conduites de façon que le mélange reste à l'état réfrigéré et comprimé pendant le remplissage des récipients.

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que le mélange est maintenu à une température inférieure à la température ambiante mais supérieure à la température critique du méthane.

   2. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que ledit fluide-tampon est un gaz qui entre dans la région inférieure du récipient respectif, ledit mélange entrant dans la région inférieure du récipient respectif et refoulant le gaz tampon hors de la région supérieure de celui-ci.

   3. Procédé selon la sous-revendication 2, caractérisé en ce que le gaz tampon est refroidi pendant qu'il est refoulé de chaque récipient et est envoyé dans ledit récipient suivant.

   4. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que ledit fluide tampon est un liquide qui entre dans la région inférieure du récipient respectif, ledit mélange entrant dans la région supérieure du récipient respectif et refoulant ledit liquide tampon hors de la région inférieure de celui-ci.

   REVENDICATION U Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication I, caractérisée par une série de récipients (iOn à lOn) disposés par batteries (lla à lin) et chaque récipient étant relié à un premier (12a à 12n) et un second (13a à 13n) conduit communiquant respectivement avec la région inférieure et supérieure de celui-ci, des dispositifs (isba Sa à 15n) pour commander séparément l'écoulement de fluides dans chacun desdits conduits des premier (17a à 17n et second (18a à 18n) sous-collecteurs dans chaque batterie, reliant entre eux les premier et second conduits respectivement de tous les récipients de la batterie,

   et un ensemble de collecteurs principaux comprenant un premier collecteur principal (20 et 22) reliant entre eux tous les sous-collecteurs d'une catégorie (17a à 17n) et un second collecteur principal (25) reliant entre eux tous les sous-collecteurs de l'autre catégorie (18a à 18n).

   SOUS -REVENDICATIONS 5. Installation selon la revendication 11, caractérisée en ce que chacun desdits récipients (lOa à lOn) est une bouteille allongée disposée verticalement, et en ce que lesdits conduits de liaison (12a à 12n et 13a à 13n) pénètrent dans chaque bouteille par son extrémité supérieure.

   6. Installation selon la revendication II, caractérisée en ce que les dispositifs de commande du débit sont des étranglements (isba à 15n) dans au moins l'un desdits conduits de liaison des récipients, ces étranglements ayant une ouverture qui varie d'un récipient au suivant de façon correspondante à la capacité des récipients respectifs.

   7. Installation selon la revendication II ou l'une des sous-revendications 5 à 6, caractérisée en ce que ledit ensemble de collecteurs principaux comprend un premier collecteur principal (20) reliant entre eux tous les premiers sous-collecteurs (17a à 17n) respectivement et des premières vannes (21a à 21n) dans les connexions respectives entre le premier collecteur principal et les premiers sous-collecteurs, un deuxième collecteur principal (22) reliant entre eux tous les premiers sous-collecteurs respectivement avec des deuxièmes vannes (23a à 23n) dans les connexions respectives entre le deuxième collecteur principal et les premiers sous-collecteurs,

   et un troisième collecteur principal (25) reliant entre eux tous les seconds sous-collecteurs (18a à 18n) avec des troisièmes vannes (26a à 26n) dans les connexions respectives entre le troisième collecteur principal et les seconds sous-collecteurs.

   8. Installation selon la sous-revendication 7, 8, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de chargement supplémentaire comprenant un premier conduit de by-pass (48) entre les deuxième et troisième collecteurs principaux et une vanne de by-pass (49) dans ledit conduit, et un deuxième conduit de by-pass (51) entre les deuxième et troisième collecteurs principaux, ledit conduit comportant un échangeur de chaleur (52) et une soupape régulatrice de pression (53, 54).

   9. Installation selon la revendication II, caractérisée en ce qu'elle comporte des dispositifs détecteurs (27a à 27n et 28a à 28n) actionnant au moins l'une desdites vannes en fonction du mouvement de surfaces de séparation entre des fluides différents à travers lesdits récipients.