LU84450A1 - Procede et installation pour obtenir un melange gazeux homogene,en proportions determinees,a partir d'un gaz porteur et d'un additif enrichisseur liquide - Google Patents

Description

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Procédé et installation pour obtenir un mélange gazeux homogène, en proportions déterminées, à partir d’un gaz porteur et d’un additif enrichisseur liquide /

La présente invention concerne un procédé et une installation permettant d’obtenir un mélange gazeux homogène, en proportions déterminées, à partir d’un gaz porteur et d’un additif enrichisseur liquide, ledit mélange gazeux 5 pouvant être utilisé notamment comme combustible industriel, comme combustible domestique ou comme carburant.

Pour obtenir le mélange gazeux enrichi recherché, on a déjà tenté de pulvériser de l'additif enrichisseur liquide dans un courant de gaz porteur, les proportions des com-10 posants dans le mélange étant déterminées par réglage de la ' quantité d’additif pulvérisé et/ou par réglage du débit du courant gazeux. Toutefois, ce procédé connu s’est révélé peu intéressant dans la pratique : d’une part, le dispositif d’injection de l’additif liquide sous forme pulvérisée 15 est coûteux aussi bien à l’achat qu’à l’entretien en service courant ; d’autre part, l’ensemble de l’installation (réservoir pour le gaz porteur, réservoir pour l’additif liquide, dispositif d’injection) est relativement encombrant et doit être disposé sur le lieu même d’utilisation, 20 ce qui pose des problèmes pour certaines applications dans lesquelles la place disponible est limitée.

Pour tenter de remédier à ces inconvénients, on a également proposé de préparer le mélange gazeux recherché par exemple par barbotage du gaz porteur dans l’additif liqui-25 de, et de prélever la phase gazeuse pour l’utilisation envisagée. Si ce procédé connu présentait l’avantage de la simplicité, il possédait toutefois un grave inconvénient : bien que l’additif liquide soit introduit en proportions s * 2 parfaitement déterminées au sein du mélange, il était cependant impossible d'être assuré que l'additif serait présent dans les mêmes proportions, et de façon stable, dans le mélange gazeux qui est prélevé ; en application 5 des lois de Raoult et de Dalton généralisées sur la vaporisation des mélanges à miscibilité totale, les concentration des différents corps gazeux du mélange varient en effet en fonction de la pression et de la température.

10 Or, dans certaines applications, le mélange que l'on souhaite utiliser est un mélange combustible stocké dans un réservoir dont le remplissage varie dans des proportions importantes au fur et à mesure que le combustible est consommé : de ce fait, la composition de la phase 15 vapeur surplombant la phase liquide est amenée à subir des variations considérables.

En outre, par exemple si le combustible est un carburant pour un moteur à explosion de véhicule automobile,' la température peut varier elle aussi dans des proportions 20 importantes en fonction des conditions atmosphériques d'emploi du véhicule.

De ce fait, il était impossible d’assurer, par une extraction directe du mélange en phase gazeuse, la stabilité de la pression et de la température j et donc il 25 était impossible d'assurer la constance des proportions des produits mélangés au sein de cette phase gazeuse.

L'invention a donc essentiellement pour objet de remédier aux inconvénients ci-dessus mentionnés des procédés antérieurs et de proposer un procédé et une installation 30 qui satisfassent, mieux que les procédés et installations actuels, aux diverses exigences de la pratique, notamment en faisant en sorte que l'on puisse obtenir, avec des moyens simples et peu coûteux, un mélange gazeux enrichi qui soit homogène et stable.

35 Selon un premier aspect de l'invention qui se rappor te à un procédé, pour obtenir un mélange gazeux homogène, 3 utilisable notamment comme combustible industriel, comme combustible domestique ou comme carburant, à partir d’un gaz porteur et d’un additif enrichisseur liquide, on effectue la succession des étapes suivantes : 5 - on liquéfie le gaz porteur, - on mélange, dans des proportions requises, le gaz porteur liquéfié avec l'additif enrichisseur liquide de manière à obtenir un mélange liquide homogène, - on amène le mélange liquide homogène dans un appareil 10 vaporiseur, - et on recueille, à la sortie de l’appareil vaporiseur, un mélange gazeux contenant du gaz porteur et l'additif enrichisseur sous forme gazeuse.

On a pu constater, au cours d'expériences, que le me-15 lange gazeux obtenu conformément à l'invention était parfaitement homogène et présentait une grande stabilité des proportions requises des constituants»

Bien entendu, il peut être avantageux d’effectuer un brassage du mélange du gaz porteur et de l’additif liquide 20 pour améliorer, si besoin en est, l'homogénéité du mélange.

On notera, comme autre avantage, que la mise en oeuvre du procédé de l'invention ne présente aucune difficulté technique et peut être effectuée avec des moyens simples et peu coûteux.

25 En outre, un autre intérêt du procédé de l'invention réside dans la facilité de séparer les étapes de fabrication du mélange liquide et les étapes de vaporisation dudit mélange liquide pour l'obtention du mélange gazeux enrichi recherché : ces dernières peuvent facilement se dérouler 30 sur le lieu même de l'utilisation du mélange gazeux enrichi, même si la place disponible est réduite, puisqu'une partie importante des équipements est cantonnée à demeure sur les lieux de fabrication du mélange liquide.

En fonction des applications envisagées pour le mélan-35 ge gazeux, le gaz porteur peut être soit un gaz combustible, soit un gaz carburant. De même, l'additif liquide 4 servant à accroître et/ou améliorer au moins une des caractéristiques du gaz porteur peut être par exemple, mais non exclusivement, un additif calorigène dans le cas d'un gaz porteur utilisé comme combustible et un additif amélio-5 rant les caractéristiques et performances du gaz porteur utilisé comme carburant (par exemple l'indice d'octane pour un carburant pour moteur à explosion, l'indice de septane pour un carburant pour moteur diesel, la densité, la viscosité, etc.), 10 Selon un second aspect de l'invention qui se rapporte à une installation pour obtenir un mélange gazeux homogène, utilisable notamment comme combustible industriel, comme combustible domestique ou comme carburant, à partir d'un gaz porteur et d'un additif enrichisseur liquide, ladite 15 installation comprend en combinaison : - une source de gaz porteur à l'état gazeux, - des moyens pour liquéfier le gaz porteur fourni par la susdite source, - une source d'additif enrichisseur liquide, 20 - un dispositif mélangeur pour mélanger suivant les propor tions requises le gaz porteur liquéfié et l'additif enrichisseur liquide, - et des moyens vaporiseurs liés audit dispositif mélangeur pour recevoir du mélange liquide et agencés pour 25 fournir un mélange gazeux contenant, de façon stable et homogène, les proportions requises du gaz porteur et de l'additif enrichisseur gazeux.

Dans un mode de réalisation avantageux, l'installation conforme à l'invention comprend en outre, d'une part, 30 des moyens de pompage et des moyens compteurs uniques dont la sortie est raccordée au dispositif mélangeur et, d'autre part, des moyens de commutation disposés en amont desdits moyens de pompage, agencés pour autoriser l'arrivée à 'entrée des moyens de pompage soit de gaz porteur liquéfié, 35 soit d'additif enrichisseur liquide.

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De préférence, l’installation comprend, en outre des moyens de stockage primaire pour le stockage du mélange liquide qui vient d’être fabriqué et des moyens de stockage secondaire répartis respectivement sur les lieux d'uti-5 lisation et auxquels sont raccordés respectivement les moyens vaporiseurs.

Ainsi, grâce à l’invention, seuls sont présents sur le lieu de l'utilisation les moyens de stockage secondaire (par exemple une simple bouteille ou -un réservoir de véhi-10 cule) et les moyens vaporiseurs : l’exploitation s'en trouve grandement facilitée, notamment lorsque le mélange gazeux enrichi est utilisé à des fins domestiques, telles que le chauffage de locaux, ou en tant que carburant pour l'alimentation d'un moteur à combustion interne.

15 En outre, le mélange liquide étant fabriqué dans des équipements dissociables des équipements d'utilisation, ces équipements de fabrication du mélange liquide peuvent être installés à demeure, en tout endroit approprié, par exemple au voisinage d'un lieu de production du gaz por-.20 teur, et surtout ils peuvent être agencés avec tous les perfectionnements souhaitables, sans souci d'encombrement, pour accroître au maximum le rendement de fabrication du mélange liquide ; le coût de fabrication de ce mélange peut ainsi être abaissé dans des proportions notables par rap-25 port aux procédés antérieurs.

l'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit de certains modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs; dans cette description, on se réfère aux dessins annexés 30 sur lesquels î - la figure 1 est une vue schématique d'une installation agencée conformément à l'invention, et - la figure 2 est une vue schématique d'une variante de l'installation de la figure 1.

35 En se référant tout d'abord à la figure 1, l'instal lation conforme à l'invention comprend une arrivée 1 pour un gaz porteur, combustible ou carburant, que l'on souhaite enrichir.

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Un dispositif liquéfacteur 2, raccordé à l'arrivée 1, permet de liquéfier le gaz porteur de toute manière souhaitable connue de l'homme de l'art, soit par compression à température constante (notamment température ambiante), 5 soit par refroidissement à pression constante (notamment pression atmosphérique).

le gaz porteur liquéfié est déversé, toujours à l'état liquide, dans un réservoir tampon 3.

Un autre réservoir 4 contient l'additif liquide qui 10 doit servir à enrichir le gaz porteur. Bien que l'invention ne soit pas limitée à ce seul cas, on notera cependant que son intérêt est le plus grand lorsque l'additif est liquide dans les conditions normales de température (température ambiante) et de pression (pression atmosphéri-15 que)»

Des conduits d'évacuation 5» 6 sont raccordés respectivement aux réservoirs 3» 4 de manière que seules les phases liquides en soient prélevées. A ces fins, les conduits 5, 6 s'ouvrent à la partie inférieure (comme repré-.20 sente à la figure 1), voire dans le fond des réservoirs 3» 4o

Deux groupes de pompage et de mesure (par exemple volumétrique) 7, 8 assurent le transfert, en proportions déterminées, des liquides respectifs dans un réservoir de 25 mélange 9· Bien que le déversement des deux liquides dans le réservoir 9 puisse à lui seul assurer l'obtention d’un mélange homogène, il peut être avantageux pour certains produits liquides plus difficilement miscibles d'avoir recours à des moyens auxiliaires, tels que des moyens de 30 brassage mécaniques (pompage en circuit fermé par exemple), pour parfaire l'homogénéité du mélange liquide contenu dans le réservoir 9 (ces moyens auxiliaires ne sont pas représentés à la figure 1). le mélange liquide ainsi obtenu contient les proportions requises du gaz porteur liquéfié et 35 de l'additif liquide ; il est homogène et stable.

Un conduit d'évacuation 10 s'ouvre dans le réservoir 9 de manière que seule la phase liquide du mélange puisse être évacuée, sous pression ou avec un moyen de pompage 7 (non représenté) suivant le cas : le conduit 10 s'ouvre à la partie inférieure, voire dans le fond du réservoir 9·

Le conduit 10 amène le mélange liquide à l'entrée d'un dispositif vaporiseur 11 apte à produire en sortie un 5 mélange gazeux contenant les proportions requises de gaz porteur et d'additif enrichisseur vaporise ; ce mélange gazeux est parfaitement homogène et stable. Le dispositif vaporiseur peut être de tous types connus de l'homme de l'art pour les applications spécifiquement envisagées.

10 Le mélange gazeux disponible à la sortie du disposi tif vaporiseur 11 peut alors être dirigé (en 12) sur l'organe utilisateur souhaité, avec interposition d'une vanne de détente et de régulation 13.

La.figure 2 représente un schéma plus détaillé d'une 15 variante de l'installation de la figure 1, et ce dans une application qui semble particulièrement intéressante.

le gaz porteur est disponible à partir d'un réservoir 21, qui peut être par exemple soit un réservoir tampon dans un ensemble produisant ledit gaz en continu, soit un réser- 20 voir de stockage et de transport dudit gaz entre l'ensemble producteur et l'installation de fabrication du mélange conforme à l'invention.

Le gaz porteur, éventuellement aspiré par une pompe 22, est envoyé dans un dispositif liquéfacteur 23» fonc-25 tionnant dans les mêmes conditions que précédemment. A sa sortie du dispositif liquéfacteur, le gaz porteur liquéfié est stocké dans un réservoir tampon 24.

L'additif enrichisseur liquide est stocké dans un réservoir 25, dans les mêmes conditions que précédemment.

30 On envisage de n'avoir recours qu'à un dispositif uni que de pompage et de mesure (par exemple volumétrique) 26, afin de maintenir le coût de l'installation à un niveau minimal. On prévoit donc que deux conduits 27, 28 s'ouvrent dans les réservoirs 24 et 25 respectivement et sont équipés 35 de robinets 29, 30 respectivement avant de se rejoindre à l'entrée unique du dispositif de pompage et de mesure 26. Les deux robinets 29 et 30 sont asservis l'un à l'autre (comme symbolisé par la ligne en tirets 31), de manière * 8 qu’il soit possible, en association avec le fonctionnement du dispositif de pompage et de mesure 26, de prélever des proportions requises (par exemple en volume) des deux constituants liquides. A titre d’exemple, l'asservissement mu-5 tuel des robinets 29, 30 peut être tel qu'un seul soit ouvert à la fois, l'autre étant alors fermé ; par permutation de l’ouverture de ces robinets, on peut régler les proportions des composants du mélange à obtenir en agissant sur le débit et/ou la durée de fonctionnement de la pompe 10 26.

Les produits tour à tour aspirés par la pompe 26 sont déversés dans un réservoir de stockage unique 32, dans lequel on peut éventuellement prévoir des moyens mélangeurs appropriés pour parfaire, si besoin en est, l'homogénéité 15 du mélange liquide î gaz porteur liquéfié/additif enrichisseur liquide.

la partie qui vient d’être décrite de 1'installation de l'invention (partie située à gauche du trait mixte vertical 33 sur la figure 2) peut être réalisée sous forme 20 d'une unité fixe, implantée à demeure avec tous les organes auxiliaires souhaitables pour améliorer son efficacité et donc son rendement, sans souci d'une recherche d'encombrement réduit. Autrement dit, il peut s'agir d'une unité de taille industrielle produisant le mélange recherché sous 25 forme liquide, mélange qui est tenu dans des réservoirs de stockage 32 (stockage primaire) en vue d'une distribution ultérieure sous forme fractionnée.

Cette distribution (schématisée sur la figure 2 par la flèche en tirets 34) est destinée à amener du mélange, 30 toujours sous forme liquide, dans des réservoirs de stockage individuels (stockage secondaire) 35 dont dispose l'utilisateur. La distribution peut être de tout type approprié soit à la nature du produit distribué, soit à la nature du réservoir de stockage individuel (station de dis-35 tribution de carburant liquide pour remplir des réservoirs disposés à bord de véhicules automobiles équipés de moteurs à combustion interne fonctionnant avec un mélange gazeux enrichi î bouteilles ou réservoirs remplis au * 9 réservoir principal 32 transportés chez l’utilisateur pour une utilisation industrielle - coupage de tôles au chalumeau - ou domestique - chauffage de locaux ; transport par camion-citerne pour le remplissage de réservoirs indivi-5 duels).

SI

A partir du réservoir de stockage individuel 35» le mélange liquide est dirigé sur un vaporiseur 36 qui délivre un mélange gazeux enrichi acheminé, par l’intermédiaire d’une vanne de détente et de régulation 37» vers l'utili-10 sation envisagée 38.

Cette partie de l'installation de l'invention (partie située à droite de la ligne en trait mixte 33 sur la figure 2) peut être réalisée sous une forme suffisamment compacte pour être logeable dans des emplacements où la place 15 disponible est comptée (équipement de véhicules automobiles fonctionnant avec un carburant gazeux, par exemple).

En définitive, une installation agencée conformément à l'invention est, outre sa grande souplesse d’utilisation, constituée d’éléments simples et courants, et est donc re-20 lativement peu coûteuse tout en autorisant la formation d'un mélange gazeux homogène et stable qui procure des avantages supérieurs (mêmes performances ou performances supérieures, plus économique, plus sûr d'utilisation) que les mélanges obtenus par les procédés antérieurs.

25 Comme il va de soi et comme il résulte d’ailleurs déjà de ce qui précède, l’invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d’application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes.

Claims (7)

1. Procédé pour obtenir un mélange gazeux homogène, utilisable notamment comme combustible industriel, comme combustible domestique ou comme carburant, à partir d'un 5 gaz porteur et d'un additif enrichisseur liquide, caractérisé en ce qu'il comprend la succession des étapes suivantes ; - on liquéfie le gaz porteur, - on mélange, dans des proportions requises, le gaz porteur 10 liquéfié avec l'additif enrichisseur liquide de manière à obtenir un mélange liquide homogène, - on amène le mélange liquide homogène dans un appareil vaporiseur, - et on.recueille, à la sortie de l’appareil vaporiseur, - 15 un mélange gazeux contenant du gaz porteur et l'additif enrichisseur sous forme gazeuse, et ce avec une grande stabilité des proportions requises, sous une forme parfaitement homogène, et avec des moyens simples et peu coûteux à réaliser. 20

2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on effectue un brassage du mélange du gaz porteur liquéfié et de l'additif enrichisseur liquide,

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le gaz porteur est un combustible et en ce 25 que l’additif liquide est un additif calorigène.

4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le gaz porteur est un carburant et en ce que l'additif liquide est un enrichisseur de caractéristiques et de performances du gaz porteur. 30

5 - Installation pour obtenir un mélange gazeux homo gène, utilisable notamment comme combustible industriel, comme combustible domestique ou comme carburant, à partir d'un gaz porteur et d'un additif enrichisseur liquide, caractérisée en ce qu'elle comprend en combinaison : 35. une source (1) de gaz porteur à l'état gazeux, - des moyens (2) pour liquéfier le gaz porteur fourni par la susdite source, - une source (3) d'additif enrichisseur liquide, «r ' 11 - un dispositif mélangeur (4) pour mélanger suivant les proportions requises le gaz porteur liquéfié et l'additif enrichisseur liquide, - et des moyens vaporiseurs (5) liés audit dispositif mé-5 langeur (4) pour recevoir du mélange liquide et agencés pour fournir (en 6) un mélange gazeux contenant, de façon stable et homogène, les proportions requises du gaz porteur et de l’additif enrichisseur gazeux.

6. Installation selon la revendication 5, caractéri-10 sée en ce qu’elle comprend en outre, d’une part, des moyens de pompage et des moyens compteurs uniques dont la sortie est raccordée au dispositif mélangeur, et, d’autre part, des moyens de commutation disposés en amont desdits moyens de pompage, agencés pour autoriser l’arrivée à l’entrée 15 des moyens de pompage soit de gaz porteur liquéfié, soit d’additif enrichisseur liquide.

7. Installation selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce qu’elle comprend en outre des moyens de . / stockage primaire pour le stockage du mélange liquide qui 20 vient d’être fabriqué et des moyens de stockage secondaire répartis respectivement sur les lieux d’utilisation et auxquels sont raccordés respectivement les moyens vaporiseurs.