CH525430A - Procédé pour emmagasiner un mélange contenant différents hydrocarbures normalement gazeux et fournir un tel mélange ayant un pouvoir calorifique voulu - Google Patents

Procédé pour emmagasiner un mélange contenant différents hydrocarbures normalement gazeux et fournir un tel mélange ayant un pouvoir calorifique voulu

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CH525430A
CH525430A CH1127567A CH1127567A CH525430A CH 525430 A CH525430 A CH 525430A CH 1127567 A CH1127567 A CH 1127567A CH 1127567 A CH1127567 A CH 1127567A CH 525430 A CH525430 A CH 525430A
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CH1127567A
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Conch Int Methane Ltd
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Description


  
 



   Procédé pour emmagasiner un mélange contenant différents hydrocarbures normalement gazeux et fournir un tel mélange ayant un pouvoir calorifique voulu
 La présente invention a pour objet un procédé pour emmagasiner un mélange contenant différents hydrocarbures normalement gazeux, en particulier un gaz naturel, et fournir un tel mélange ayant un pouvoir calorifique voulu, par exemple à une installation de distribution. On sait comment liquéfier un gaz naturel pour l'emmagasiner, mais certains problèmes sont posés par la composition mixte de la plupart des gaz naturels qui comprennent une grande proportion de méthane avec des proportions plus faibles d'azote et d'hydrocarbures à poids moléculaire supérieur.

  Lorsque les vapeurs d'hydrocarbures, produites dans le réservoir d'emmagasinage par la détente du gaz naturel liquéfié et par la chaleur pénétrant à travers la paroi du réservoir, sont fournies à l'utilisateur, les composants les plus volatils tendent à s'évaporer en premier lieu et, comme leur pouvoir calorifique est inférieur à celui des composants les moins volatils, le pouvoir calorifique du gaz fourni tend à varier au cours du temps. La présente invention a pour but de limiter ces variations de pouvoir calorifique.



   Le procédé selon la présente invention, suivant lequel on liquéfie sous pression un courant du mélange gazeux initial, on l'emmagasine sous pression plus basse à l'état liquide dans un réservoir et on extrait du réservoir des vapeurs d'hydrocarbures produites par la détente du mélange liquéfié et par la chaleur pénétrant à travers la paroi du réservoir, est caractérisé en ce que   l'on    prélève une partie mineure du courant liquéfié en amont de son entrée dans le réservoir et on la fractionne par détente en une fraction lourde que   l'on    ajoute aux vapeurs extraites du réservoir et une fraction légère que   l'on    renvoie au courant introduit dans le réservoir.



   On va décrire, à titre d'exemple, une forme de réalisation d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention en se référant au dessin annexé dont la figure unique représente un schéma de fonctionnement très simplifié de l'installation.



   En se référant au dessin, le gaz d'alimentation est fourni par une conduite principale 2 de gaz d'alimentation à une pression absolue assez élevée comprise entre 28 et 70 bars environ, et de préférence de 44,4 bars et à 320 C. Après être passé à travers une unité de déshydratation 3, le gaz est refroidi, sans réduire sa pression, dans trois étages d'échange de chaleur 5, 6 et 7. Le réfrigérant utilisé doit pouvoir refroidir le gaz d'alimen   tation à une pression de 44,4 bars de 320 C à - 870 C,    en remplaçant à la fois le stade de propane et le stade d'éthylène couramment utilisés dans de nombreuses installations connues.

  Un réfrigérant approprié à cet effet est le  Freon 13   B-1 .    Ce réfrigérant est admis par une conduite 8 à partir d'un réservoir d'emmagasinage 9 à l'intérieur de l'échangeur de chaleur 5 sous la commande d'une vanne de détente et d'une vanne   1 1    de réglage de niveau. Les conditions de fonctionnement pour le réfrigérant dans l'échangeur 5   sont: -70    C et une pression absolue de 6,7 bars. Le réfrigérant est alors amené par une conduite 12 dans le second échangeur, dans lequel les conditions de fonctionnement sont de   - 400    C et une pression absolue de 2,2 bars; et le réfrigérant est ensuite amené par une conduite 13 dans l'échangeur 7 où il peut être maintenu à une température   de - 970    C et à une pression absolue de 0,19 bar.



  Le réfrigérant évaporé provenant des échangeurs 5, 6 et 7 est ramené par les conduites 15, 16 et 17 respectivement à un compresseur 18 du réfrigérant, la vapeur provenant de l'échangeur 7 passant à travers les échangeurs 6 et 5, et celle provenant de l'échangeur 6 passant à travers l'échangeur 5 pour subir un échange supplémentaire, afin d'améliorer le rendement.



   Les diminutions de pression et de température dans les échangeurs 6 et 7 sont obtenues successivement par des réglages des vannes de réduction 21 et 22.



   Le gaz d'alimentation principal contenu dans la conduite 2 sort de l'échangeur de chaleur 7 en étant encore  soumis sensiblement à sa pression initiale de 44,4 bars, mais il est maintenant à une température de   -    870 C.



  Une faible proportion de ce gaz est prélevée par une conduite 23 et sa pression est réduite à l'endroit de la vanne 24, sous l'effet d'une commande de niveau 26, pour produire dans un tambour de détente 27 des gaz de détente constitués par les composants légers, qui sont ramenés par une conduite 28, et également une fraction plus lourde d'hydrocarbures liquides restant dans la partie inférieure du tambour, qui reste dans le tambour sous une pression de 43,4 bars à une température de   680    C, et est évacuée par une conduite 29 et introduite par l'intermédiaire d'une vanne 31 et de conduites 32 et 47 dans la conduite d'évacuation 33 de l'installation distributrice, sous la commande d'un calorimètre 34a, en une quantité suffisante pour atteindre le pouvoir calorifique voulu.



   Le réfrigérant provenant de l'échangeur 6 est également prélevé par une conduite 34 et est soumis à un échange de chaleur avec la fraction lourde froide contenue dans le tambour 27, au moyen d'un serpentin 36, et est ramené ensuite dans l'échangeur de chaleur 7 par l'intermédiaire d'une vanne 37 et d'une conduite 40 sous la commande d'un régulateur de température 38 qui est commandé à son tour par un thermo-couple (non représenté) situé dans la partie chaudière du tambour 27, mais qui peut être surpassé par un signal appliqué à un conducteur 39 à partir du régulateur 41 du niveau du liquide associé à l'échangeur 7, afin de garantir que le niveau du liquide dans l'échangeur 7 reste à la valeur voulue.



   Les gaz de détente provenant du tambour 27 sont ramenés par la conduite 28 dans la conduite principale 2 en un point situé au-dessous de la vanne de réduction 42 par l'intermédiaire de laquelle la pression régnant dans la conduite principale est ramenée de 44,4 bars à 43 bars, et ils sont encore refroidis dans un échangeur 21 par autoréfrigération, et dans ce but, une faible quantité du gaz est prélevée par une conduite 2d et passe par l'intermédiaire d'une vanne 43 de réduction de pression et est ramenée à une pression de 5,6 bars et à une température de - 1330 C par l'intermédiaire d'une conduite 44 qui se prolonge ultérieurement à travers les échangeurs de chaleur 5, 6 et 7, afin d'utiliser le pouvoir réfrigérant restant du gaz contenu dans cette conduite, et il sort finalement de l'échangeur 5 en 44a,

   encore à la pression de 5,6 bars et à une température de   260    C, où il est introduit dans la conduite 33 de l'installation de distribution comme produit. Le gaz d'alimentation continue à s'écouler dans la conduite 2d à une température de - 1280 C dans l'échangeur 10 où de nouveau une faible proportion du gaz est prélevée à travers une vanne de réduction de pression 46 d'où il
 sort en 47 à une pression absolue de 1,74 bar et à   - 1590 C,    pour passer à travers tous les échangeurs décrits ci-dessus en série et fournir ainsi un effet de réfrigération supplémentaire, et il sort finalement par une conduite 47a comme gaz de détente à basse pression,

   à une pression absolue de 1,74 bar et   à - 370    C et il est comprimé ensuite par un compresseur 48   jus-    qu'à une pression de 5,6 bars et est introduit dans une conduite 33 en vue d'être distribué.



   Le gaz naturel liquéfié sortant de la vanne 46 par la conduite 2e sous une pression absolue de 1,74 bar et à - 1590 C est ramené sensiblement à la pression atmosphérique dans la vanne de réduction 51 et est introduit dans un réservoir 52 d'emmagasinage du gaz naturel liquéfié qui peut être un réservoir d'emmagasinage souterrain. Les gaz d'ébullition provenant du réservoir 52 sous une pression de 1,5 bar et à - 1600 C sont comprimés par un compresseur 53 à une pression absolue de 1,26 bar et à - 1610 C et sont introduits dans une conduite 54 pour rejoindre le gaz contenu dans la conduite 47 en vue d'une compression ultérieure supplémentaire par le compresseur 48 à une pression de 5,6 bars, pression à laquelle ils sont introduits dans la conduite de distribution 33.



   Les vapeurs du réfrigérant passant par les conduites 15, 16 et 17 sont introduites dans les étages successifs d'un compresseur centrifuge à plusieurs étages 18 qui constitue un autre avantage de la présente installation. Jusqu'ici, il a été difficile d'utiliser des compresseurs centrifuges pour des vitesses de liquéfaction aussi grandes que celles envisagées dans une installation produisant   142    m3/jour, à cause de leur faible volume d'entrée. Cependant, en utilisant un réfrigérant comme le   Freon 13 B-1  , l'échangeur 8 présente une tension de vapeur absolue de 0,19 bar et avec cette faible pression d'aspiration, on peut utiliser un compresseur centrifuge en raison du débit élevé d'admission réel par minute.

  L'agencement d'injection des autres courants d'admission dans les étages internes augmente le débit réel par minute de chaque étage, ce qui est souhaitable pour l'utilisation de compresseurs centrifuges dans ce type d'installation. Le réfrigérant comprimé sort par une conduite   54    à une pression de 22,7 bars et est refroidi, de préférence par un refroidisseur à eau 56   à - 73o C,    après quoi il est introduit dans un réservoir tampon 9 à partir duquel il est évacué par la conduite 8.



   On remarquera que l'installation ci-dessus, outre le fait d'être très efficace par rapport aux besoins en énergie, permet d'utiliser un seul compresseur, ce qui a pour conséquence de réduire les frais. En outre, les échangeurs de chaleur pour une installation de liquéfaction d'une dimension convenant pour   142000      m3/jour,    peuvent être incorporés dans une construction monobloc d'échangeurs empilés les uns sur les autres, tous étant disposés dans un caisson froid et montés sur patin pour pouvoir les transporter commodément.   il    est évident que l'installation décrite ci-dessus est peu coûteuse et efficace en fonctionnement.

  L'élimination des substances lourdes pendant que le gaz est soumis à une pression élevée et avant le sous-refroidissement a l'avantage supplémentaire de réduire au minimum la possibilité qu'il se pose des problèmes concernant la formation de givre, comme ceux que peuvent poser ces substances lourdes dans les échangeurs ultérieurs 21 et 10 qui sont utilisés pour le sous-refroidissement du courant gazeux.

  En outre, l'installation de réfrigération externe peut être facilement dégivrée lorsque cela est nécessaire en faisant passer un gaz d'alimentation chaud à travers les échangeurs 5, 6 et 7 et en recueillant le produit de dégivrage dans le récipient 27; selon une variante, on peut injecter du méthanol dans le courant de gaz d'alimentation pour éliminer le givre et le recueillir   dans-le    même récipient, en réduisant ainsi au minimum le temps pendant lequel il faut laisser l'unité de liquéfaction hors service ou en dérivation.   I1    est évident que la construction simplifiée ci-dessus se prête à la fabrication en atelier, ce qui se traduit par une diminution des frais de chantier et des instructions à donner sur place.  

  Lorsque le gaz naturel liquéfié emmagasiné dans le réservoir 52 doit compléter l'alimentation normale de l'installation de distribution  aux consommateurs, par exemple pendant les périodes de pointe, il est pompé hors du réservoir d'emmagasinage et regazéifié et admis dans la conduite de distribution sans qu'un autre traitement soit nécessaire quant au pouvoir calorifique, attendu qu'il présente le pouvoir calorifique correct par suite du procédé décrit ci-dessus.

Claims (1)

  1. REVENDICATION
    Procédé pour emmagasiner un mélange contenant différents hydrocarbures normalement gazeux et fournir un tel mélange ayant un pouvoir calorifique voulu, suivant lequel on liquéfie sous pression un courant du mélange gazeux initial, on l'emmagasine sous pression plus basse à l'état liquide dans un réservoir et on extrait du réservoir des vapeurs d'hydrocarbures produites par la détente du mélange liquéfié et par la chaleur pénétrant à travers la paroi du réservoir, caractérisé en ce que l'on prélève une partie mineure du courant liquéfié en amont de son entrée dans le réservoir et on la fractionne par détente en une fraction lourde que l'on ajoute aux vapeurs extraites du réservoir et une fraction légère que l'on renvoie au courant introduit dans le réservoir.
    SOUS-REVENDICATIONS I. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce qu'on liquéfie sous pression le courant du mélange gazeux par un échange de chaleur avec un seul réfrigérant externe et par un échange de chaleur autoréfrigérant avec des gaz de détente en retour provenant du courant, on réduit par stades la pression du gaz liquéfié jusqu'à la pression d'emmagasinage, l'on ajoute le gaz de détente provenant des stades de réduction de pression aux vapeurs d'hydrocarbures extraites du réservoir et l'on prélève la partie mineure du gaz liquéfié avant un stade de réduction de pression.
    2. Procédé selon la sous-revendication 1, caractérisé en ce que la pression supérieure à la pression atmospérique est une pression absolue de 44,4 bars et le seul réfrigérant utilisé est capable de refroidir les gaz d'alimentation à cette pression de 320 C à - 870 C.
    3. Procédé selon la sous-revendication 2, caractérisé en ce qu'on effectue la liquéfaction du courant principal en plusieurs stades avec le seul réfrigérant à une température et une pression inférieures au cours de chaque stade successif, on fait passer un courant de vapeur du réfrigérant à partir de chaque stade, après le premier, à travers les stades précédents, en relation d'échange de chaleur avec lui, sans changement important de la pression, chaque courant étant à la pression de son stade respectif, on comprime les courants respectifs de vapeur du réfrigérant au moyen d'une seule compression centrifuge à plusieurs stades à une pression de fonctionnement initiale,
    une partie au moins de la chaleur de compression étant éliminée par échange de chaleur avec un réfrigérant externe et on introduit le réfrigérant liquide ainsi obtenu à la pression initiale pour liquéfier le courant principal du gaz naturel.
    4. Procédé selon la sous-revendication 3, caractérisé en ce qu'on effectue l'échange de chaleur avec le seul réfrigérant au cours de trois stades de réfrigération successifs.
    5. Procédé selon la sous-revendication 4, caractérisé en ce que l'auto réfrigération est effectuée dans deux stades successifs après la réfrigération externe en prélevant une partie du gaz naturel liquéfié à partir du courant principal dans chacun des deux stades, en réduisant la pression du gaz naturel liquéfié extrait et en le faisant passer en relation d'échange de chaleur avec le courant principal dans tous les stades précédents.
    6. Procédé selon la revendication ou l'une des sousrevendications précédentes, caractérisé en ce qu'on ramène les gaz de détente provenant de la partie du gaz naturel liquéfié dans le courant principal.
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