CA2735845A1 - Installation miniaturisee de fabrication de melanges de gaz - Google Patents
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Abstract
Une installation de remplissage de bouteilles (7) de gaz avec des gaz purs et/ou des mélanges de gaz purs ou de gaz spéciaux comprenant : un équipement de sélection de gaz et/ou de fabrication (4) de mélanges de gaz destinés à être introduits dans une bouteille (7) de gaz, des appareils d'analyse de la composition desdits mélanges ou desdits gaz purs; caractérisée par la mise en uvre des mesures suivantes : ladite installation est intégralement contenue dans un conteneur (10) transportable dont la surface au sol est inférieure à 45m2, et de préférence la surface au sol est comprise entre 34 m2 et 40 m2; les équipements contenus dans ledit conteneur sont fixés sur les parois du conteneur, et aptes à être reliés avec des sources de gaz situées à l'extérieur du conteneur; la disposition ainsi réalisée permettant au personnel utilisateur d'accéder à ces équipements et appareils par l'intérieur dudit conteneur et de procéder audit remplissage des bouteilles à l'intérieur dudit conteneur.
Description
INSTALLATION MINIATURISÉE DE FABRICATION DE MÉLANGES DE GAZ
La présente invention concerne les installations de remplissage de bouteilles avec des gaz industriels purs ou des mélanges de gaz purs ou de gaz spéciaux.
Les gaz concernés par de tels remplissages sont par exemple - ceux extraits de l'air (N2, Ar, 02), l'hélium, l'hydrogène, et leurs mélanges en concentrations au niveau typiquement du pourcent avec d'autres gaz, lorsque les bouteilles sont remplies par batch (plusieurs bouteilles à la fois).
- le gaz carbonique ou le protoxyde d'azote dont les bouteilles sont remplies par pesée, une bouteille à la fois.
Les mélanges de gaz spéciaux sont des mélanges de gaz comprimés ou liquéfiés en bouteilles, mélanges se caractérisant notamment pas les aspects suivants :
- une grande précision de concentration des constituants ;
- un grand nombre de constituants, parfois plusieurs dizaines, comme par exemple les mélanges d'hydrocarbures utilisés en raffinerie et en pétrochimie ;
- un maintien difficile de la stabilité de la concentration des constituants lorsque ceux-ci sont réactifs vis-à-vis des parois de la bouteille et ceci d'autant plus que leur concentration est faible.
Ce sont donc des mélanges très précis en composition et/ou contenant de très faibles teneurs en composants jusqu'au niveau du ppm.
Ces caractéristiques nécessitent des équipements complexes de fabrication pour, notamment :
- nettoyer et passiver l'intérieur des bouteilles à remplir, de façon à
obtenir des concentrations stables dans le temps des constituants réactifs vis-à-vis des parois de bouteille ;
- fabriquer les mélanges avec une grande précision de concentration des constituants , - contrôler la composition des mélanges.
La présente invention concerne les installations de remplissage de bouteilles avec des gaz industriels purs ou des mélanges de gaz purs ou de gaz spéciaux.
Les gaz concernés par de tels remplissages sont par exemple - ceux extraits de l'air (N2, Ar, 02), l'hélium, l'hydrogène, et leurs mélanges en concentrations au niveau typiquement du pourcent avec d'autres gaz, lorsque les bouteilles sont remplies par batch (plusieurs bouteilles à la fois).
- le gaz carbonique ou le protoxyde d'azote dont les bouteilles sont remplies par pesée, une bouteille à la fois.
Les mélanges de gaz spéciaux sont des mélanges de gaz comprimés ou liquéfiés en bouteilles, mélanges se caractérisant notamment pas les aspects suivants :
- une grande précision de concentration des constituants ;
- un grand nombre de constituants, parfois plusieurs dizaines, comme par exemple les mélanges d'hydrocarbures utilisés en raffinerie et en pétrochimie ;
- un maintien difficile de la stabilité de la concentration des constituants lorsque ceux-ci sont réactifs vis-à-vis des parois de la bouteille et ceci d'autant plus que leur concentration est faible.
Ce sont donc des mélanges très précis en composition et/ou contenant de très faibles teneurs en composants jusqu'au niveau du ppm.
Ces caractéristiques nécessitent des équipements complexes de fabrication pour, notamment :
- nettoyer et passiver l'intérieur des bouteilles à remplir, de façon à
obtenir des concentrations stables dans le temps des constituants réactifs vis-à-vis des parois de bouteille ;
- fabriquer les mélanges avec une grande précision de concentration des constituants , - contrôler la composition des mélanges.
2 L'intégration de ces équipements dans une installation de fabrication nécessite des études de spécialistes et des bâtiments appropriés (par exemple à température contrôlée). Le délai d'étude et le coût de bâtiments appropriés sont grands. En particulier le coût est trop élevé si le marché est trop petit ou parfois difficile à justifier à cause d'un environnement économique à risque et un marché peu connu ou un environnement économique peu stable.
Par ailleurs, on constate que la sophistication des usines évolue rapidement. Le monde industriel passe de plus en plus de fabrications dites d'industrie lourde à des unités de production de biens d'équipement et de consommation. Ceci conduit, d'une part à un changement de taille des usines et, d'autre part, à faire appel à des machines de production de plus en plus sophistiquées, très différentes, et en provenance d'origines géographiques très variées.
Qu'elle soit grande ou petite, simple ou complexe, l'approche de la construction d'une usine est restée classiquement la même. On opère très fréquemment par fourniture "clé en main". Ceci présente l'avantage pour l'industriel de contraindre le ou les fournisseurs à respecter un objectif technique et financier déterminé à l'avance et garantir ainsi l'industriel (client utilisateur final) des résultats. En conséquence, la réalisation "clé en main"
d'une usine est organisée de la manière suivante :
On commence tout d'abord par construire les machines de production dans diverses usines existantes, par exemple dans des pays déjà développés.
On expédie ces diverses machines jusqu'au site final par voie terrestre ou par mer.
On met en place ces machines dans un bâtiment traditionnel ou préfabriqué préalablement construit sur le site final.
On monte et on relie entre elles les machines (fluides, électricité, tuyauteries, ...) à l'intérieur du bâtiment sur le site final.
On teste les machines sur le site final avant de procéder à la mise en route.
Par ailleurs, on constate que la sophistication des usines évolue rapidement. Le monde industriel passe de plus en plus de fabrications dites d'industrie lourde à des unités de production de biens d'équipement et de consommation. Ceci conduit, d'une part à un changement de taille des usines et, d'autre part, à faire appel à des machines de production de plus en plus sophistiquées, très différentes, et en provenance d'origines géographiques très variées.
Qu'elle soit grande ou petite, simple ou complexe, l'approche de la construction d'une usine est restée classiquement la même. On opère très fréquemment par fourniture "clé en main". Ceci présente l'avantage pour l'industriel de contraindre le ou les fournisseurs à respecter un objectif technique et financier déterminé à l'avance et garantir ainsi l'industriel (client utilisateur final) des résultats. En conséquence, la réalisation "clé en main"
d'une usine est organisée de la manière suivante :
On commence tout d'abord par construire les machines de production dans diverses usines existantes, par exemple dans des pays déjà développés.
On expédie ces diverses machines jusqu'au site final par voie terrestre ou par mer.
On met en place ces machines dans un bâtiment traditionnel ou préfabriqué préalablement construit sur le site final.
On monte et on relie entre elles les machines (fluides, électricité, tuyauteries, ...) à l'intérieur du bâtiment sur le site final.
On teste les machines sur le site final avant de procéder à la mise en route.
3 Ce procédé classique de réalisation clé en main d'unités industrielles lointaines, par exemple dans des pays en voie de développement, présente beaucoup d'aléas. Il suffit que le matériel commandé arrive alors que la construction du bâtiment sur le site final a pris du retard, et ce matériel risque de rester plusieurs mois, voire davantage, en caisses. Il en résulte une dégradation des machines et une nécessité de reconditionnement coûteux.
Des problèmes apparaissent aussi fréquemment si les machines ne sont pas toutes livrées dans le délai convenu. Un élément manquant en milieu de chaîne peut bloquer la mise en route d'une usine ou d'une tranche d'usine dans sa globalité.
Selon ce schéma classique d'usine clé en main, plusieurs partenaires prennent en général part au projet à divers stades et en des lieux éloignés les uns des autres. L'usine de fabrication délègue des personnels spécialistes des équipements pour supervision du montage, mise en route et réception définitive. L'ingénierie de conception et de réalisation, délègue des personnels spécialisés, ingénieurs pour conception détaillée, plans de montage et essais.
Il en résulte de nombreux problèmes de communication. Cela est notamment le cas lorsque l'industriel utilisateur final ou une entreprise locale prend en charge la construction du bâtiment et la mise en place des équipements.
En transférant les usines il est possible de réduire les coûts de production et d'amortir plus efficacement les investissements pour de nouveaux ensembles industriels. Cependant, la situation actuelle est limitée essentiellement à fournir la possibilité de transport des différentes machines, récipients respectifs intérieurs du type utilisé généralement pour les marchandises mobiles par la mer ou par la route (avec des camions). Ceci ne réduit pas le temps et les coûts au-dessous de certaines limites, car il faut charger les machines dans les récipients, les retirer de ces derniers puis rassembler à nouveau la chaîne de production.
Un problème technique à la base de la présente invention est donc de fournir une usine pour la fabrication industrielle de mélanges de gaz purs ou de gaz spéciaux, usine qui puisse être démantelée, transportée et rassemblée simplement et rapidement.
Des problèmes apparaissent aussi fréquemment si les machines ne sont pas toutes livrées dans le délai convenu. Un élément manquant en milieu de chaîne peut bloquer la mise en route d'une usine ou d'une tranche d'usine dans sa globalité.
Selon ce schéma classique d'usine clé en main, plusieurs partenaires prennent en général part au projet à divers stades et en des lieux éloignés les uns des autres. L'usine de fabrication délègue des personnels spécialistes des équipements pour supervision du montage, mise en route et réception définitive. L'ingénierie de conception et de réalisation, délègue des personnels spécialisés, ingénieurs pour conception détaillée, plans de montage et essais.
Il en résulte de nombreux problèmes de communication. Cela est notamment le cas lorsque l'industriel utilisateur final ou une entreprise locale prend en charge la construction du bâtiment et la mise en place des équipements.
En transférant les usines il est possible de réduire les coûts de production et d'amortir plus efficacement les investissements pour de nouveaux ensembles industriels. Cependant, la situation actuelle est limitée essentiellement à fournir la possibilité de transport des différentes machines, récipients respectifs intérieurs du type utilisé généralement pour les marchandises mobiles par la mer ou par la route (avec des camions). Ceci ne réduit pas le temps et les coûts au-dessous de certaines limites, car il faut charger les machines dans les récipients, les retirer de ces derniers puis rassembler à nouveau la chaîne de production.
Un problème technique à la base de la présente invention est donc de fournir une usine pour la fabrication industrielle de mélanges de gaz purs ou de gaz spéciaux, usine qui puisse être démantelée, transportée et rassemblée simplement et rapidement.
4 Comme on le verra plus en détail dans ce qui suit l'installation proposée par l'invention est remarquable en ce que pour obtenir une telle flexibilité :
- l'usine est miniature , telle que contenue dans un conteneur de taille très réduite, et néanmoins, compte tenu des gaz manipulés, elle doit offrir des conditions de température, de précision, et de sécurité irréprochables, - l'installation est opérationnelle : en d'autres termes les opérateurs doivent pouvoir y entrer, y travailler, s'y déplacer, manipuler, ceci à
l'intérieur de l'installation, et dans un espace néanmoins réduit pour limiter les mouvements de bouteilles, - pour cela les équipements essentiels constitutifs de l'usine sont rendus solidaires d'une paroi du conteneur, pour permettre aux opérateurs de pouvoir se mouvoir à l'intérieur de l'installation tout en effectuant toutes les opérations nécessaires, y compris de déplacement des bouteilles, - l'usine comporte de façon préférée un système de ventilation permettant d'une part de réaliser un contrôle de la température interne au conteneur, ceci afin de permettre le travail à l'intérieur du conteneur quelque soit la température extérieure mais aussi afin de permettre la réalisation de mélanges précis par mesure de pression-température des composants des mélanges, et système de ventilation permettant d'autre part, en cas de fuites accidentelles de gaz toxiques et/ou inflammables, de diluer dans l'atmosphère interne au conteneur ces gaz à des niveaux sans conséquence dommageable.
Parmi les équipements essentiels constitutifs de l'usine qui sont rendus solidaires d'une paroi du conteneur on trouve en particulier les appareils de séchage sous vide des bouteilles avant premier remplissage, d'évacuation des gaz résiduels des bouteilles avant de les remplir de nouveau, de fabrication des mélanges, des purificateurs de gaz, des analyseurs etc...
On peut noter que l'art antérieur comporte des documents tels que les documents EP- 366 559 et WO 2006/123373 qui décrivent des conteneurs transportables par mer ou par voie terrestre contenant des machines destinées à être utilisées en usine ; lesdits conteneurs, une fois combinés les uns avec les autres selon une disposition à définir, forment une véritable usine.
Ainsi à titre illustratif, WO 2006/123373 concerne un arrangement de conteneurs comportant des appareils nécessaires au procédé de production visé (il s'intéresse avant tout à la fabrication de panneaux d'isolation même s'il cite d'autres applications possibles telles le packaging de produits liquides ,
- l'usine est miniature , telle que contenue dans un conteneur de taille très réduite, et néanmoins, compte tenu des gaz manipulés, elle doit offrir des conditions de température, de précision, et de sécurité irréprochables, - l'installation est opérationnelle : en d'autres termes les opérateurs doivent pouvoir y entrer, y travailler, s'y déplacer, manipuler, ceci à
l'intérieur de l'installation, et dans un espace néanmoins réduit pour limiter les mouvements de bouteilles, - pour cela les équipements essentiels constitutifs de l'usine sont rendus solidaires d'une paroi du conteneur, pour permettre aux opérateurs de pouvoir se mouvoir à l'intérieur de l'installation tout en effectuant toutes les opérations nécessaires, y compris de déplacement des bouteilles, - l'usine comporte de façon préférée un système de ventilation permettant d'une part de réaliser un contrôle de la température interne au conteneur, ceci afin de permettre le travail à l'intérieur du conteneur quelque soit la température extérieure mais aussi afin de permettre la réalisation de mélanges précis par mesure de pression-température des composants des mélanges, et système de ventilation permettant d'autre part, en cas de fuites accidentelles de gaz toxiques et/ou inflammables, de diluer dans l'atmosphère interne au conteneur ces gaz à des niveaux sans conséquence dommageable.
Parmi les équipements essentiels constitutifs de l'usine qui sont rendus solidaires d'une paroi du conteneur on trouve en particulier les appareils de séchage sous vide des bouteilles avant premier remplissage, d'évacuation des gaz résiduels des bouteilles avant de les remplir de nouveau, de fabrication des mélanges, des purificateurs de gaz, des analyseurs etc...
On peut noter que l'art antérieur comporte des documents tels que les documents EP- 366 559 et WO 2006/123373 qui décrivent des conteneurs transportables par mer ou par voie terrestre contenant des machines destinées à être utilisées en usine ; lesdits conteneurs, une fois combinés les uns avec les autres selon une disposition à définir, forment une véritable usine.
Ainsi à titre illustratif, WO 2006/123373 concerne un arrangement de conteneurs comportant des appareils nécessaires au procédé de production visé (il s'intéresse avant tout à la fabrication de panneaux d'isolation même s'il cite d'autres applications possibles telles le packaging de produits liquides ,
5 sans à aucun moment décrire le cas particulier des fabrications et remplissages de mélanges gazeux en bouteilles. Mais surtout, il ne décrit pas une installation où les opérateurs puissent entrer, se mouvoir, produire, déplacer des bouteilles dans un espace miniaturisé, puisque visiblement l'auteur prévoit la présence de conteneurs vides adjacents à l'installation, permettant l'accès des opérateurs à l'usine de production et fort logiquement les parois des ces conteneurs sont alors ouvertes et communiquant. On le voit donc bien par ce qui précède, WO 2006/123373 s'intéresse à un tout autre type d'installation, et fort logiquement WO 2006/123373 n'est alors pas confronté aux mêmes problématiques, et donc ne propose pas du tout une solution convenant techniquement aux problèmes présentement posés.
La présente invention a alors pour objet une installation de remplissage de bouteilles de gaz avec des gaz purs et/ou des mélanges de gaz purs ou de gaz spéciaux comprenant :
- un équipement de sélection de gaz et/ou de fabrication de mélanges de gaz destinés à être introduits dans une bouteille de gaz, - des appareils d'analyse de la composition desdits mélanges ou desdits gaz purs ;
caractérisée par la mise en oeuvre des mesures suivantes - l'installation est intégralement contenue dans un conteneur transportable dont la surface au sol est inférieure à 45m2, et de préférence la surface au sol est comprise entre 34 m2 et 40 m2 ;
- les équipements et appareils contenus dans ledit conteneur sont fixés sur les parois du conteneur, et aptes à être reliés avec des sources de gaz situées à l'extérieur du conteneur ;
la disposition ainsi réalisée permettant au personnel utilisateur d'accéder à ces équipements et appareils par l'intérieur dudit conteneur et de procéder audit remplissage des bouteilles à l'intérieur dudit conteneur.
La présente invention a alors pour objet une installation de remplissage de bouteilles de gaz avec des gaz purs et/ou des mélanges de gaz purs ou de gaz spéciaux comprenant :
- un équipement de sélection de gaz et/ou de fabrication de mélanges de gaz destinés à être introduits dans une bouteille de gaz, - des appareils d'analyse de la composition desdits mélanges ou desdits gaz purs ;
caractérisée par la mise en oeuvre des mesures suivantes - l'installation est intégralement contenue dans un conteneur transportable dont la surface au sol est inférieure à 45m2, et de préférence la surface au sol est comprise entre 34 m2 et 40 m2 ;
- les équipements et appareils contenus dans ledit conteneur sont fixés sur les parois du conteneur, et aptes à être reliés avec des sources de gaz situées à l'extérieur du conteneur ;
la disposition ainsi réalisée permettant au personnel utilisateur d'accéder à ces équipements et appareils par l'intérieur dudit conteneur et de procéder audit remplissage des bouteilles à l'intérieur dudit conteneur.
6 Par ailleurs, l'installation selon l'invention peut adopter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- l'installation comprend deux parties, i) une première partie comprenant :
- un équipement de fabrication de mélanges de gaz purs ou de gaz spéciaux destinés à être introduits dans une bouteille de gaz, - des appareils d'analyse de la composition desdits mélanges de gaz spéciaux ou de gaz purs, j) l'autre partie (3) comprenant :
- au moins un moyen de vidange des gaz résiduels contenus dans les bouteilles à remplir, - au moins un moyen de nettoyage et/ou de passivation des bouteilles à remplir, - au moins un moyen d'homogénéisation des mélanges fabriqués.
En la matière l'installation pourra alors être constituée d'un unique conteneur comportant les deux parties en question, ou bien de deux conteneurs mis bout à bout, et communiquant, un conteneur pour chacune des deux parties en question.
- les deux parties sont séparées l'une de l'autre par une paroi mobile.
- ladite première partie comporte en outre un moyen de contrôle de la température intérieure.
- l'équipement de fabrication de mélanges comprend au moins un mélangeur associé à au moins un analyseur.
- l'équipement de fabrication de mélanges comprend - un appareil de pesée et/ou un appareil manométrique aptes à
mesurer précisément les quantités de gaz à introduire dans la bouteille, - un moyen de connexion entre la bouteille à remplir et des sources de gaz situées, préférentiellement, à l'extérieur du conteneur.
- l'installation comprend deux parties, i) une première partie comprenant :
- un équipement de fabrication de mélanges de gaz purs ou de gaz spéciaux destinés à être introduits dans une bouteille de gaz, - des appareils d'analyse de la composition desdits mélanges de gaz spéciaux ou de gaz purs, j) l'autre partie (3) comprenant :
- au moins un moyen de vidange des gaz résiduels contenus dans les bouteilles à remplir, - au moins un moyen de nettoyage et/ou de passivation des bouteilles à remplir, - au moins un moyen d'homogénéisation des mélanges fabriqués.
En la matière l'installation pourra alors être constituée d'un unique conteneur comportant les deux parties en question, ou bien de deux conteneurs mis bout à bout, et communiquant, un conteneur pour chacune des deux parties en question.
- les deux parties sont séparées l'une de l'autre par une paroi mobile.
- ladite première partie comporte en outre un moyen de contrôle de la température intérieure.
- l'équipement de fabrication de mélanges comprend au moins un mélangeur associé à au moins un analyseur.
- l'équipement de fabrication de mélanges comprend - un appareil de pesée et/ou un appareil manométrique aptes à
mesurer précisément les quantités de gaz à introduire dans la bouteille, - un moyen de connexion entre la bouteille à remplir et des sources de gaz situées, préférentiellement, à l'extérieur du conteneur.
7 - l'équipement de fabrication de mélanges comprend au moins une rampe apte à fabriquer tout type de mélanges gazeux comprimés ou liquides.
- l'appareil de pesée situé dans le conteneur est disposé sur un support indépendant du conteneur, dont la base est située en dessous du niveau du sol du conteneur.
- l'installation comprend au moins un appareil d'analyse de composition de mélange choisi parmi :
- au moins un chromatographe en phase gazeuse destiné à
séparer les différents constituants dans un mélange , - au moins un détecteur à conductivité thermique (TCD) ou à
ionisation de flamme (FID);
- au moins un analyseur d'oxygène ;
- au moins un analyseur d'humidité ;
- au moins un spectromètre infrarouge pour la détermination de la concentration de certains composés dans un mélange.
Comme on l'aura compris à la lecture des dimensionnements préférés par l'invention, on privilégie les ISO-conteneurs, et on rappellera que :
- un ISO- conteneur de 20 pieds mesure 6m x 2,4m = 14,4 m2 - un ISO-conteneur de 40 pieds mesure 12m x 2,4m = 28,8m2 Selon des mises en oeuvre préférées de l'invention, l'installation comprend un seul ISO-conteneur de 40pieds, ou bien deux 2 ISO-conteneurs :
- un ISO-conteneur de 20 pieds pour la préparation interne des bouteilles et - ISO-conteneur de 40 pieds pour la fabrication et l'analyse des mélanges.
Comme on l'a mentionné plus haut dans la présente description, l'installation comporte de façon préférée un système de ventilation permettant d'une part de réaliser un contrôle de la température interne au conteneur, ceci afin de permettre le travail à l'intérieur du conteneur quelque soit la température
- l'appareil de pesée situé dans le conteneur est disposé sur un support indépendant du conteneur, dont la base est située en dessous du niveau du sol du conteneur.
- l'installation comprend au moins un appareil d'analyse de composition de mélange choisi parmi :
- au moins un chromatographe en phase gazeuse destiné à
séparer les différents constituants dans un mélange , - au moins un détecteur à conductivité thermique (TCD) ou à
ionisation de flamme (FID);
- au moins un analyseur d'oxygène ;
- au moins un analyseur d'humidité ;
- au moins un spectromètre infrarouge pour la détermination de la concentration de certains composés dans un mélange.
Comme on l'aura compris à la lecture des dimensionnements préférés par l'invention, on privilégie les ISO-conteneurs, et on rappellera que :
- un ISO- conteneur de 20 pieds mesure 6m x 2,4m = 14,4 m2 - un ISO-conteneur de 40 pieds mesure 12m x 2,4m = 28,8m2 Selon des mises en oeuvre préférées de l'invention, l'installation comprend un seul ISO-conteneur de 40pieds, ou bien deux 2 ISO-conteneurs :
- un ISO-conteneur de 20 pieds pour la préparation interne des bouteilles et - ISO-conteneur de 40 pieds pour la fabrication et l'analyse des mélanges.
Comme on l'a mentionné plus haut dans la présente description, l'installation comporte de façon préférée un système de ventilation permettant d'une part de réaliser un contrôle de la température interne au conteneur, ceci afin de permettre le travail à l'intérieur du conteneur quelque soit la température
8 extérieure, mais aussi afin de permettre la réalisation de mélanges précis par mesure de pression - température des composants des mélanges, et système de ventilation permettant d'autre part, en cas de fuites accidentelles de gaz toxiques et/ou inflammables, de diluer dans l'atmosphère interne au conteneur ces gaz à des niveaux sans conséquence dommageable.
On l'aura compris, ce système trouve tout particulièrement sa justification dans les cas de manipulation de gaz inflammables (tels H2.....) ou toxiques (tels CO, H2S, NO2..). Et l'objectif de sa présence est donc d'éviter l'accumulation de tels gaz à l'intérieur du conteneur.
Une telle accumulation ne pourrait bien entendu résulter que d'une fuite accidentelle, puisque on le conçoit, dans de telles installations manipulant des gaz toxiques et/ou inflammables, toutes les dispositions sont par ailleurs prises afin de limiter les risques (évents vers l'extérieur, filtres, soupapes collectées, utilisation de matériaux haute pression, utilisation de matériaux résistant à
la corrosion, etc....mesures bien connues de l'homme du métier).
Selon les gaz manipulés on peut envisager bien entendu de multiples configurations et positionnement des points d'extraction, et notamment en position basse et/ou en position haute pour collecter tant les gaz plus lourds que ceux plus légers que l'air.
La détection de la présence d'un gaz toxique ou inflammable, par exemple par des détecteurs localisés à l'intérieur des évents d'évacuation vers l'extérieur du conteneur, va entraîner des actions choisies parmi lesquelles :
augmentation du débit d'air de renouvellement, alarmes visuelles ou sonores, coupure de l'alimentation électrique de la plupart des équipements du conteneur à l'exception de celle des ventilations forcées et de celle des éclairages de sécurité etc...
Selon un des modes de réalisation de l'invention, l'installation comprend deux parties, i) une première partie abritant les équipements de fabrication des mélanges et les appareils d'analyse de la composition des mélanges, et j) une seconde partie que l'on peut qualifier de préparation de bouteilles abritant les équipements de vidange des gaz résiduels contenus dans les bouteilles à remplir, des moyens de nettoyage et/ou de passivation
On l'aura compris, ce système trouve tout particulièrement sa justification dans les cas de manipulation de gaz inflammables (tels H2.....) ou toxiques (tels CO, H2S, NO2..). Et l'objectif de sa présence est donc d'éviter l'accumulation de tels gaz à l'intérieur du conteneur.
Une telle accumulation ne pourrait bien entendu résulter que d'une fuite accidentelle, puisque on le conçoit, dans de telles installations manipulant des gaz toxiques et/ou inflammables, toutes les dispositions sont par ailleurs prises afin de limiter les risques (évents vers l'extérieur, filtres, soupapes collectées, utilisation de matériaux haute pression, utilisation de matériaux résistant à
la corrosion, etc....mesures bien connues de l'homme du métier).
Selon les gaz manipulés on peut envisager bien entendu de multiples configurations et positionnement des points d'extraction, et notamment en position basse et/ou en position haute pour collecter tant les gaz plus lourds que ceux plus légers que l'air.
La détection de la présence d'un gaz toxique ou inflammable, par exemple par des détecteurs localisés à l'intérieur des évents d'évacuation vers l'extérieur du conteneur, va entraîner des actions choisies parmi lesquelles :
augmentation du débit d'air de renouvellement, alarmes visuelles ou sonores, coupure de l'alimentation électrique de la plupart des équipements du conteneur à l'exception de celle des ventilations forcées et de celle des éclairages de sécurité etc...
Selon un des modes de réalisation de l'invention, l'installation comprend deux parties, i) une première partie abritant les équipements de fabrication des mélanges et les appareils d'analyse de la composition des mélanges, et j) une seconde partie que l'on peut qualifier de préparation de bouteilles abritant les équipements de vidange des gaz résiduels contenus dans les bouteilles à remplir, des moyens de nettoyage et/ou de passivation
9 des bouteilles à remplir, des moyens d'homogénéisation des mélanges fabriqués, et l'installation comprend également un système de ventilation comportant :
- dans la 2d partie préparation de bouteilles , deux ventilations forcées indépendantes, l'une pour ventiler la totalité de cette 2d partie, l'autre ventilation située spécifiquement au-dessus du positionnement des bouteilles en phase de vidange ;
- dans la 1 ère partie fabrication de mélanges , deux ventilations forcées indépendantes, l'une pour ventiler la totalité de cette 1 ère partie, l'autre ventilation située spécifiquement au-dessus de chaque poste où une bouteille est en phase de remplissage ou d'analyse.
L'invention a également pour objet un procédé de préparation d'un mélange de gaz spéciaux en bouteille mettant en oeuvre une installation telle que définie ci-dessus reliée à au moins deux sources de gaz spéciaux extérieures à l'installation.
Selon un des modes de mise en oeuvre du procédé de l'invention, la bouteille à remplir est reliée à une seule source de gaz à la fois.
Selon un des modes de mise en oeuvre du procédé de l'invention, il comprend les étapes :
- de préparation de la bouteille à remplir ;
- de remplissage de ladite bouteille, par connexion à une source de gaz, mettant en oeuvre un appareil de pesée et/ou un appareil manométrique aptes à mesurer précisément les quantités de gaz à introduire dans ladite bouteille ;
- d'analyse de la composition du contenu de la bouteille ainsi remplie.
Le conteneur utilisé peut être un ISO-conteneur transportable par exemple par voies terrestre et maritime. De cette façon il est possible de standardiser la fabrication de l'installation complète dans une usine pour optimiser les coûts de fabrication, de retirer le conteneur/usine si nécessaire et de le transporter dans un endroit plus approprié pour récupérer l'investissement.
A la différence des documents de l'état de la technique cités ci-dessus, les équipements contenus dans le conteneur sont fixés sur les parois du conteneur. En effet, les composants tels que par exemple l'équipement de fabrication ou encore les appareils d'analyse sont fixés sur les parois du 5 conteneur contenant l'installation selon l'invention. Comme déjà expliqué ci-dessus, une telle disposition permet aux utilisateurs d'accéder à ces équipements par l'intérieur du conteneur tout en permettant de relier ces équipements entre eux d'une part, et d'autre part, avec des sources de gaz situées à l'extérieur du conteneur, à l'aide de canalisations fixées sur les parois
- dans la 2d partie préparation de bouteilles , deux ventilations forcées indépendantes, l'une pour ventiler la totalité de cette 2d partie, l'autre ventilation située spécifiquement au-dessus du positionnement des bouteilles en phase de vidange ;
- dans la 1 ère partie fabrication de mélanges , deux ventilations forcées indépendantes, l'une pour ventiler la totalité de cette 1 ère partie, l'autre ventilation située spécifiquement au-dessus de chaque poste où une bouteille est en phase de remplissage ou d'analyse.
L'invention a également pour objet un procédé de préparation d'un mélange de gaz spéciaux en bouteille mettant en oeuvre une installation telle que définie ci-dessus reliée à au moins deux sources de gaz spéciaux extérieures à l'installation.
Selon un des modes de mise en oeuvre du procédé de l'invention, la bouteille à remplir est reliée à une seule source de gaz à la fois.
Selon un des modes de mise en oeuvre du procédé de l'invention, il comprend les étapes :
- de préparation de la bouteille à remplir ;
- de remplissage de ladite bouteille, par connexion à une source de gaz, mettant en oeuvre un appareil de pesée et/ou un appareil manométrique aptes à mesurer précisément les quantités de gaz à introduire dans ladite bouteille ;
- d'analyse de la composition du contenu de la bouteille ainsi remplie.
Le conteneur utilisé peut être un ISO-conteneur transportable par exemple par voies terrestre et maritime. De cette façon il est possible de standardiser la fabrication de l'installation complète dans une usine pour optimiser les coûts de fabrication, de retirer le conteneur/usine si nécessaire et de le transporter dans un endroit plus approprié pour récupérer l'investissement.
A la différence des documents de l'état de la technique cités ci-dessus, les équipements contenus dans le conteneur sont fixés sur les parois du conteneur. En effet, les composants tels que par exemple l'équipement de fabrication ou encore les appareils d'analyse sont fixés sur les parois du 5 conteneur contenant l'installation selon l'invention. Comme déjà expliqué ci-dessus, une telle disposition permet aux utilisateurs d'accéder à ces équipements par l'intérieur du conteneur tout en permettant de relier ces équipements entre eux d'une part, et d'autre part, avec des sources de gaz situées à l'extérieur du conteneur, à l'aide de canalisations fixées sur les parois
10 du conteneur. Ceci procure un gain de place certain et donc une meilleure miniaturisation de l'installation, mais aussi une meilleure stabilité pour les mesures due à la fixation des appareils.
A titre illustratif, l'installation peut être placée à l'intérieur d'un ISO-containeur de 12 mètres de longueur, de 3 mètres de largeur et de hauteur, ou bien de deux ISO-conteneurs de 6 mètres de longueur mis bout à bout.
On doit noter que selon l'art antérieur, tant s'agissant du remplissage de gaz purs que pour le remplissage de mélanges de gaz purs ou spéciaux la quantité de gaz à remplir et les quantités de matières premières nécessaires font qu'un bâtiment de grande taille abritant l'usine de remplissage a toujours été jusqu'ici considéré.
D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux figures dans lesquelles :
- la figure 1 représente un schéma d'un exemple d'organisation d'une installation selon l'invention , - la figure 2 représente un schéma d'un équipement de fabrication de mélanges de gaz spéciaux compris dans une installation selon l'invention.
Sur la figure 1, est représentée une installation 1, selon l'invention, de fabrication de mélanges de gaz spéciaux comprenant deux parties 2 et 3. Les deux parties sont séparées par une paroi 20 mobile. Par exemple, la paroi mobile 20 est une porte coulissante. La figure 1 illustre le cas d'une réalisation
A titre illustratif, l'installation peut être placée à l'intérieur d'un ISO-containeur de 12 mètres de longueur, de 3 mètres de largeur et de hauteur, ou bien de deux ISO-conteneurs de 6 mètres de longueur mis bout à bout.
On doit noter que selon l'art antérieur, tant s'agissant du remplissage de gaz purs que pour le remplissage de mélanges de gaz purs ou spéciaux la quantité de gaz à remplir et les quantités de matières premières nécessaires font qu'un bâtiment de grande taille abritant l'usine de remplissage a toujours été jusqu'ici considéré.
D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux figures dans lesquelles :
- la figure 1 représente un schéma d'un exemple d'organisation d'une installation selon l'invention , - la figure 2 représente un schéma d'un équipement de fabrication de mélanges de gaz spéciaux compris dans une installation selon l'invention.
Sur la figure 1, est représentée une installation 1, selon l'invention, de fabrication de mélanges de gaz spéciaux comprenant deux parties 2 et 3. Les deux parties sont séparées par une paroi 20 mobile. Par exemple, la paroi mobile 20 est une porte coulissante. La figure 1 illustre le cas d'une réalisation
11 dans un unique conteneur divisé en deux parties reliées par une paroi mobile, mais on peut également envisager selon l'invention un mode où les deux parties sont constituées par deux ISO-conteneurs reliés l'un à l'autre.
La première partie 2 de fabrication des mélanges a une température intérieure contrôlée par un moyen de contrôle de température. Par exemple un tel moyen est un chauffage ou un système d'air conditionné.
Ladite partie 2 abrite l'équipement 4 de fabrication des mélanges et les appareils d'analyse de la composition des mélanges ici situés dans la zone 5.
Un exemple d'équipement 4 de fabrication desdits mélanges est représenté en figure 2.
La mesure précise, par exemple par manométrie, des quantités de gaz à
mélanger est de préférence réalisée à l'aide d'un équipement et des bouteilles à remplir dans un espace à température contrôlée. Cet aspect de température contrôlée étant une caractéristique essentielle pour obtenir une précision d'une fiabilité appréciable à l'échelle industrielle. Le contrôle de la température est nécessaire à la fabrication de mélanges précis par un procédé barométrique.
La partie 3 de préparation de bouteilles comprend au moins un moyen de vidange 6 des gaz résiduels contenus dans les bouteilles à remplir, au moins un moyen de nettoyage et/ou de passivation 8 des bouteilles à
remplir, au moins un moyen d'homogénéisation 9 des mélanges fabriqués.
L'installation 1 est intégralement contenue dans un conteneur 10 transportable dont la surface au sol est inférieure à 45m2, de préférence la surface au sol est comprise entre 34 m2 et 40 m2. La hauteur du conteneur 10 est par exemple comprise entre 2,5 mètres et 3,5 mètres, de préférence la hauteur est 3 mètres.
En pratique, le personnel entre dans le conteneur par une porte 11 et procède au remplissage des bouteilles 7 situées dans un premier temps, dans la partie 3 destinée à la préparation (nettoyage, passivation, vidange) des bouteilles 7. Ledit remplissage des mélanges est effectué dans la partie 2, dont la température est contrôlée, à l'aide de l'équipement 4 de fabrication des mélanges.
La bouteille 7 destinée à être remplie d'un mélange de gaz spéciaux est, dans un premier temps, préparée, si nécessaire, par exemple par nettoyage à
l'aide du moyen de nettoyage et/ou de passivation 8, et/ou par vidange des gaz résiduels de la bouteille si celle-ci a déjà servi à l'aide d'un moyen de vidange 6.
La première partie 2 de fabrication des mélanges a une température intérieure contrôlée par un moyen de contrôle de température. Par exemple un tel moyen est un chauffage ou un système d'air conditionné.
Ladite partie 2 abrite l'équipement 4 de fabrication des mélanges et les appareils d'analyse de la composition des mélanges ici situés dans la zone 5.
Un exemple d'équipement 4 de fabrication desdits mélanges est représenté en figure 2.
La mesure précise, par exemple par manométrie, des quantités de gaz à
mélanger est de préférence réalisée à l'aide d'un équipement et des bouteilles à remplir dans un espace à température contrôlée. Cet aspect de température contrôlée étant une caractéristique essentielle pour obtenir une précision d'une fiabilité appréciable à l'échelle industrielle. Le contrôle de la température est nécessaire à la fabrication de mélanges précis par un procédé barométrique.
La partie 3 de préparation de bouteilles comprend au moins un moyen de vidange 6 des gaz résiduels contenus dans les bouteilles à remplir, au moins un moyen de nettoyage et/ou de passivation 8 des bouteilles à
remplir, au moins un moyen d'homogénéisation 9 des mélanges fabriqués.
L'installation 1 est intégralement contenue dans un conteneur 10 transportable dont la surface au sol est inférieure à 45m2, de préférence la surface au sol est comprise entre 34 m2 et 40 m2. La hauteur du conteneur 10 est par exemple comprise entre 2,5 mètres et 3,5 mètres, de préférence la hauteur est 3 mètres.
En pratique, le personnel entre dans le conteneur par une porte 11 et procède au remplissage des bouteilles 7 situées dans un premier temps, dans la partie 3 destinée à la préparation (nettoyage, passivation, vidange) des bouteilles 7. Ledit remplissage des mélanges est effectué dans la partie 2, dont la température est contrôlée, à l'aide de l'équipement 4 de fabrication des mélanges.
La bouteille 7 destinée à être remplie d'un mélange de gaz spéciaux est, dans un premier temps, préparée, si nécessaire, par exemple par nettoyage à
l'aide du moyen de nettoyage et/ou de passivation 8, et/ou par vidange des gaz résiduels de la bouteille si celle-ci a déjà servi à l'aide d'un moyen de vidange 6.
12 Si tel est le cas, ladite bouteille sera en effet probablement polluée par des gaz résiduels. Le moyen de passivation 8 est par exemple un four dans lequel est introduite la bouteille 7 pendant quelques heures. Une fois la bouteille 7 prête, l'utilisateur s'en empare puis la fait rouler ou bien la porte jusque dans la partie 2 de l'installation dont la température est contrôlée. L'utilisateur peut alors procéder au remplissage du mélange de gaz spéciaux dans la bouteille 7 ainsi préparée. Lorsque plusieurs bouteilles sont prêtes, l'utilisateur peut en transporter plusieurs à la fois pour optimiser son temps de travail et la productivité et ranger les dites bouteilles dans un emplacement dédié 11.
L'équipement 4 de fabrication du mélange est schématisé à la figure 2.
Les bouteilles destinées à être remplies sont chacune connectée à une même rampe de remplissage 12 par un moyen de connexion 14. Cette rampe de remplissage 12 est reliée à un panneau de commande 13, par exemple un PLC. Cette rampe de remplissage 12 est reliée à des vannes automatiques 22 qui sont connectées à des instruments de mesures, par exemple à la mesure de poids élaborée par le système de pesée 17 de telle sorte que lorsque le poids de gaz à introduire dans la bouteille est atteint, la vanne se ferme automatiquement.
La rampe de remplissage 12 est également connectée à un réseau 15 de sources de gaz spéciaux disposé à l'extérieur du conteneur 10 dans lequel est disposée l'installation selon l'invention, comme représenté sur la figure 1.
selon un des modes de mise en oeuvre de l'invention tout particulièrement intéressant en termes de sécurité, lorsqu'une bouteille est en cours de remplissage, celle-ci n'est connectée qu'à une seule source de gaz à la fois.
En effet, il est préférable, afin d'éviter une explosion, de ne pas connecter en même temps, une source de gaz inflammable et une source de gaz oxydant, à
ladite bouteille en cours de remplissage. Le fait que la rampe de remplissage soit apte à remplir les bouteilles avec n'importe quelle famille de mélanges pourra nécessiter un nettoyage de ladite rampe 12, notamment un nettoyage du volume de connexion. Une telle rampe 12 peut être unique selon un mode de réalisation de l'invention. La même rampe 12 est apte à remplir les bouteilles avec des mélanges comme par exemple des mélanges gaz inflammables/gaz inertes, gaz oxydants/gaz inertes, comburant/combustible. Un système de sécurité (non représenté) pour éviter la fabrication de mélanges de gaz
L'équipement 4 de fabrication du mélange est schématisé à la figure 2.
Les bouteilles destinées à être remplies sont chacune connectée à une même rampe de remplissage 12 par un moyen de connexion 14. Cette rampe de remplissage 12 est reliée à un panneau de commande 13, par exemple un PLC. Cette rampe de remplissage 12 est reliée à des vannes automatiques 22 qui sont connectées à des instruments de mesures, par exemple à la mesure de poids élaborée par le système de pesée 17 de telle sorte que lorsque le poids de gaz à introduire dans la bouteille est atteint, la vanne se ferme automatiquement.
La rampe de remplissage 12 est également connectée à un réseau 15 de sources de gaz spéciaux disposé à l'extérieur du conteneur 10 dans lequel est disposée l'installation selon l'invention, comme représenté sur la figure 1.
selon un des modes de mise en oeuvre de l'invention tout particulièrement intéressant en termes de sécurité, lorsqu'une bouteille est en cours de remplissage, celle-ci n'est connectée qu'à une seule source de gaz à la fois.
En effet, il est préférable, afin d'éviter une explosion, de ne pas connecter en même temps, une source de gaz inflammable et une source de gaz oxydant, à
ladite bouteille en cours de remplissage. Le fait que la rampe de remplissage soit apte à remplir les bouteilles avec n'importe quelle famille de mélanges pourra nécessiter un nettoyage de ladite rampe 12, notamment un nettoyage du volume de connexion. Une telle rampe 12 peut être unique selon un mode de réalisation de l'invention. La même rampe 12 est apte à remplir les bouteilles avec des mélanges comme par exemple des mélanges gaz inflammables/gaz inertes, gaz oxydants/gaz inertes, comburant/combustible. Un système de sécurité (non représenté) pour éviter la fabrication de mélanges de gaz
13 incompatibles dans l'équipement peut également être ajouté dans le conteneur 10.
Les quantités de gaz spéciaux composant le mélange sont mesurées et contrôlées à l'aide de moyens de mesures et de contrôle comme un manomètre 16 et un système de pesée 17. Selon le degré de précision désiré pour la fabrication du mélange voulu, l'équipement 4 comporte soit un manomètre 16 et un système de pesée 17, soit seulement l'un des deux. Ledit équipement 4 de fabrication de mélanges est situé dans la partie 2 du conteneur 10 dont la température est contrôlée, ainsi la température stable permet une mesure fiable de la pression.
Afin d'éviter un trouble des mesures dû par exemple aux vibrations sur le sol du conteneur 10, le système de pesée 17 est ici disposé sur un support 18 indépendant dudit conteneur 10. La base du support 18 est située en dessous du niveau du sol du conteneur 10. Par exemple, cette base du support 18 du système 17 repose sur un châssis soudé au conteneur 10 de façon indépendante du châssis du planché du conteneur 10, de façon à limiter au maximum les vibrations au cours par exemple de déplacements des personnes ou des bouteilles.
Une fois le mélange réalisé, celui-ci est analysé à l'aide des appareils d'analyse situés dans la zone 5 du conteneur 10. Les appareils d'analyse sont par exemple :
- des chromatographes en phase gazeuse destinés à séparer les différents constituants dans un mélange. La mesure de la concentration des constituants dans les mélanges se fait au moyen de détecteurs variant suivant le type de constituant et sa concentration. Les détecteurs les plus couramment utilisés sont des détecteurs à conductivité thermique (TCD) ou à ionisation de flamme (FID) pour les composés hydrocarbonés ;
- des analyseurs d'oxygène ;
- des analyseurs d'humidité ;
- des spectromètres infrarouges pour la détermination de la concentration de certains composés dans un mélange.
Il est bon de noter que l'agencement des composants de l'installation selon l'invention est tel que l'utilisateur fait un minimum de déplacements.
Les bouteilles ne sont donc pas beaucoup déplacées. D'autre part, l'espace entre
Les quantités de gaz spéciaux composant le mélange sont mesurées et contrôlées à l'aide de moyens de mesures et de contrôle comme un manomètre 16 et un système de pesée 17. Selon le degré de précision désiré pour la fabrication du mélange voulu, l'équipement 4 comporte soit un manomètre 16 et un système de pesée 17, soit seulement l'un des deux. Ledit équipement 4 de fabrication de mélanges est situé dans la partie 2 du conteneur 10 dont la température est contrôlée, ainsi la température stable permet une mesure fiable de la pression.
Afin d'éviter un trouble des mesures dû par exemple aux vibrations sur le sol du conteneur 10, le système de pesée 17 est ici disposé sur un support 18 indépendant dudit conteneur 10. La base du support 18 est située en dessous du niveau du sol du conteneur 10. Par exemple, cette base du support 18 du système 17 repose sur un châssis soudé au conteneur 10 de façon indépendante du châssis du planché du conteneur 10, de façon à limiter au maximum les vibrations au cours par exemple de déplacements des personnes ou des bouteilles.
Une fois le mélange réalisé, celui-ci est analysé à l'aide des appareils d'analyse situés dans la zone 5 du conteneur 10. Les appareils d'analyse sont par exemple :
- des chromatographes en phase gazeuse destinés à séparer les différents constituants dans un mélange. La mesure de la concentration des constituants dans les mélanges se fait au moyen de détecteurs variant suivant le type de constituant et sa concentration. Les détecteurs les plus couramment utilisés sont des détecteurs à conductivité thermique (TCD) ou à ionisation de flamme (FID) pour les composés hydrocarbonés ;
- des analyseurs d'oxygène ;
- des analyseurs d'humidité ;
- des spectromètres infrarouges pour la détermination de la concentration de certains composés dans un mélange.
Il est bon de noter que l'agencement des composants de l'installation selon l'invention est tel que l'utilisateur fait un minimum de déplacements.
Les bouteilles ne sont donc pas beaucoup déplacées. D'autre part, l'espace entre
14 l'équipement de fabrication 4 et les appareils d'analyse est suffisant pour que l'utilisateur puisse se déplacer mais assez faible pour que l'installation soit miniaturisée au maximum et limiter ainsi les mouvements de bouteilles.
Par ailleurs, une telle installation ne nécessite la présence que de peu de personnes pour la faire fonctionner. Comparativement aux usines à tailles réelles existantes aujourd'hui, le nombre de personnes travaillant sur l'installation 1 selon l'invention est très réduit et la distance due aux transports des bouteilles au cours du procédé de remplissage des mélanges est réduit au minimum.
Lorsque les analyses sont terminées, les bouteilles remplies de mélanges de gaz spéciaux sont transportées dans la partie 3 du conteneur 10 vers un moyen 9 dit d'homogénéisation. Ledit moyen 9 est par exemple un rouleur de bouteilles.
Il est possible qu'un mélange de gaz en fin de remplissage d'une bouteille n'ait pas une composition homogène dans la bouteille lorsque par exemple celle-ci est remplie verticalement et que le constituant introduit en dernier a une densité plus faible que les précédents. Une façon d'homogénéiser le mélange est de mettre la bouteille en position horizontale et de la faire tournée sur son axe à une vitesse de plusieurs tours par minutes pendant une dizaine de minutes minimum.
Les moyens 6, 8 et 9 sont automatisés.
Lorsque cette opération est terminée, l'utilisateur sort du conteneur 10 la bouteille remplie du mélange de gaz voulu et la dispose dans un lieu 19 de stockage depuis lequel un lot de bouteilles sera transporté vers le client. Le lieu de stockage 19 est par exemple situé hors du conteneur 10.
Un mode de réalisation de l'installation 1 selon l'invention peut être limité
à la fabrication de quelques bouteilles de mélanges par jour, par exemple 8 bouteilles par journée de huit heures de travail ou l'équivalent de 2000 bouteilles par an, en considérant des mélanges contenant en moyenne 3 composés. Ce type d'installation est donc capable de fournir un marché
correspondant au besoin de plusieurs raffineries et/ou industries pétrochimiques et/ou industries automobiles.
Comme on l'a dit, la figure 1 illustre le cas où l'installation comprend deux parties, i) une première partie 2 abritant les équipements de fabrication des mélanges et les appareils d'analyse de la composition des mélanges, et 5 j) une seconde partie 3 abritant les équipements que l'on peut qualifier de préparation de bouteilles avec notamment des moyens de vidange des gaz résiduels contenus dans les bouteilles à remplir, des moyens de nettoyage et/ou de passivation des bouteilles à remplir, des moyens d'homogénéisation des mélanges fabriqués, 10 et selon un des modes de réalisation de l'invention, l'installation comprend également un système de ventilation comportant :
- dans la partie 3 de préparation de bouteilles , deux ventilations forcées indépendantes, l'une pour ventiler la totalité de cette 2d partie 3, l'autre ventilation située spécifiquement au-dessus du positionnement des bouteilles
Par ailleurs, une telle installation ne nécessite la présence que de peu de personnes pour la faire fonctionner. Comparativement aux usines à tailles réelles existantes aujourd'hui, le nombre de personnes travaillant sur l'installation 1 selon l'invention est très réduit et la distance due aux transports des bouteilles au cours du procédé de remplissage des mélanges est réduit au minimum.
Lorsque les analyses sont terminées, les bouteilles remplies de mélanges de gaz spéciaux sont transportées dans la partie 3 du conteneur 10 vers un moyen 9 dit d'homogénéisation. Ledit moyen 9 est par exemple un rouleur de bouteilles.
Il est possible qu'un mélange de gaz en fin de remplissage d'une bouteille n'ait pas une composition homogène dans la bouteille lorsque par exemple celle-ci est remplie verticalement et que le constituant introduit en dernier a une densité plus faible que les précédents. Une façon d'homogénéiser le mélange est de mettre la bouteille en position horizontale et de la faire tournée sur son axe à une vitesse de plusieurs tours par minutes pendant une dizaine de minutes minimum.
Les moyens 6, 8 et 9 sont automatisés.
Lorsque cette opération est terminée, l'utilisateur sort du conteneur 10 la bouteille remplie du mélange de gaz voulu et la dispose dans un lieu 19 de stockage depuis lequel un lot de bouteilles sera transporté vers le client. Le lieu de stockage 19 est par exemple situé hors du conteneur 10.
Un mode de réalisation de l'installation 1 selon l'invention peut être limité
à la fabrication de quelques bouteilles de mélanges par jour, par exemple 8 bouteilles par journée de huit heures de travail ou l'équivalent de 2000 bouteilles par an, en considérant des mélanges contenant en moyenne 3 composés. Ce type d'installation est donc capable de fournir un marché
correspondant au besoin de plusieurs raffineries et/ou industries pétrochimiques et/ou industries automobiles.
Comme on l'a dit, la figure 1 illustre le cas où l'installation comprend deux parties, i) une première partie 2 abritant les équipements de fabrication des mélanges et les appareils d'analyse de la composition des mélanges, et 5 j) une seconde partie 3 abritant les équipements que l'on peut qualifier de préparation de bouteilles avec notamment des moyens de vidange des gaz résiduels contenus dans les bouteilles à remplir, des moyens de nettoyage et/ou de passivation des bouteilles à remplir, des moyens d'homogénéisation des mélanges fabriqués, 10 et selon un des modes de réalisation de l'invention, l'installation comprend également un système de ventilation comportant :
- dans la partie 3 de préparation de bouteilles , deux ventilations forcées indépendantes, l'une pour ventiler la totalité de cette 2d partie 3, l'autre ventilation située spécifiquement au-dessus du positionnement des bouteilles
15 en phase de vidange.
A titre illustratif et pour mieux fixer les idées on donne ici des exemples de mise en oeuvre pratique de débits, avec :
- pour la ventilation de la totalité de la partie 3 de préparation de bouteilles , un débit d'air en opération normale de 150 Nm3/h correspondant à 5 renouvellements par heure, et de 800 Nm3/h en cas de détection d'une fuite toxique ou inflammable.
- pour la ventilation au-dessus des bouteilles en phase de vidange on applique en régime normal un débit de ventilation de 100 Nm3/h pour chaque bouteille, et globalement 1200 Nm3/h en cas de détection d'une fuite toxique ou inflammable.
- dans la partie 2 de fabrication de mélanges , deux ventilations forcées indépendantes, l'une pour ventiler la totalité de cette lere partie 2, l'autre ventilation située spécifiquement au-dessus de chaque poste où une bouteille est en phase de remplissage ou d'analyse.
A titre illustratif et pour mieux fixer les idées on donne ici des exemples de mise en oeuvre pratique de débits, avec :
A titre illustratif et pour mieux fixer les idées on donne ici des exemples de mise en oeuvre pratique de débits, avec :
- pour la ventilation de la totalité de la partie 3 de préparation de bouteilles , un débit d'air en opération normale de 150 Nm3/h correspondant à 5 renouvellements par heure, et de 800 Nm3/h en cas de détection d'une fuite toxique ou inflammable.
- pour la ventilation au-dessus des bouteilles en phase de vidange on applique en régime normal un débit de ventilation de 100 Nm3/h pour chaque bouteille, et globalement 1200 Nm3/h en cas de détection d'une fuite toxique ou inflammable.
- dans la partie 2 de fabrication de mélanges , deux ventilations forcées indépendantes, l'une pour ventiler la totalité de cette lere partie 2, l'autre ventilation située spécifiquement au-dessus de chaque poste où une bouteille est en phase de remplissage ou d'analyse.
A titre illustratif et pour mieux fixer les idées on donne ici des exemples de mise en oeuvre pratique de débits, avec :
16 - pour la ventilation de la totalité de la partie 2 de fabrication de mélanges , un débit d'air en opération normale de 300 Nm3/h correspondant à 5 renouvellements par heure, et de 1200 Nm3/h en cas de détection d'une fuite toxique ou inflammable.
- pour la ventilation au-dessus des bouteilles en phase de remplissage ou d'analyse on applique en régime normal un débit de ventilation de 100 Nm3/h pour chaque bouteille, et globalement 1600 Nm3/h en cas de détection d'une fuite toxique ou inflammable.
Les matières premières de fabrication de ces mélanges, qui peuvent être des gaz inflammables et/ou toxiques, sont disposés dans des sources connectées aux équipements 4, 13, 12 de l'installation 1 depuis l'extérieur.
Ceci permet de gagner de la place dans l'ISO-conteneur 10 et de gérer plus facilement les risques d'inflammation et d'explosion en cas de fuite de gaz inflammable au niveau des bouteilles.
Cette installation 1 est capable de fabriquer des mélanges de gaz spéciaux demandés par les principaux utilisateurs : raffineries, usines pétrochimiques, industrie automobile et laboratoires de recherche par exemple.
Ladite installation selon l'invention peut également être utilisée avantageusement comme installation pour faire des tests sur des quantités limitées de bouteilles et si ces tests sont concluants, il peut être décidé
d'implanter une usine de taille plus importante pour augmenter les productions.
A titre d'exemple, voici des listes non exhaustives de mélanges de gaz spéciaux pouvant être fabriqués par l'installation selon l'invention.
- pour la ventilation au-dessus des bouteilles en phase de remplissage ou d'analyse on applique en régime normal un débit de ventilation de 100 Nm3/h pour chaque bouteille, et globalement 1600 Nm3/h en cas de détection d'une fuite toxique ou inflammable.
Les matières premières de fabrication de ces mélanges, qui peuvent être des gaz inflammables et/ou toxiques, sont disposés dans des sources connectées aux équipements 4, 13, 12 de l'installation 1 depuis l'extérieur.
Ceci permet de gagner de la place dans l'ISO-conteneur 10 et de gérer plus facilement les risques d'inflammation et d'explosion en cas de fuite de gaz inflammable au niveau des bouteilles.
Cette installation 1 est capable de fabriquer des mélanges de gaz spéciaux demandés par les principaux utilisateurs : raffineries, usines pétrochimiques, industrie automobile et laboratoires de recherche par exemple.
Ladite installation selon l'invention peut également être utilisée avantageusement comme installation pour faire des tests sur des quantités limitées de bouteilles et si ces tests sont concluants, il peut être décidé
d'implanter une usine de taille plus importante pour augmenter les productions.
A titre d'exemple, voici des listes non exhaustives de mélanges de gaz spéciaux pouvant être fabriqués par l'installation selon l'invention.
17 Exemples de mélanges pour appareils d'analyse :
5% oul0% de CH4 dans l'Argon 2% ou 5% d'H2 dans l'Argon 40% d'H2dans l'Hélium 10% de C02 dans l'Argon 5% de C02 dans l'Oxygène 5% de C02/5% ou 10% d'H2 dans l'Azote 10% de C02/10 % d'H2 dans l'Azote 40% ou 45% d'H2 dans l'Azote Exemples de mélanges pour la mesure de pollutions dans l'atmosphère :
Composition Concentration NH3 dans N2 15 ppm HCI dans N2 10 to 45 ppm CO dans N2 45 to 9000 ppm H2S dans N2 5 à 1000 ppm NO dans N2 8 à 1800 ppm C3H8 dans Air 3 à 3000 ppm CO dans Air 9 à 15 ppm NO2 dans Air 9 à 450 ppm S02 dans Air 28 à 500 ppm NO/NOX dans N2 40 à 1000 ppm Exemples de mélanges d'hydrocarbures utilisés en raffinerie et usines pétrochimiques :
Mélanges d'hydrocarbures gazeux (2 à 10 composants) Mélanges d'hydrocarbures liquides (2 à 10 composants)
5% oul0% de CH4 dans l'Argon 2% ou 5% d'H2 dans l'Argon 40% d'H2dans l'Hélium 10% de C02 dans l'Argon 5% de C02 dans l'Oxygène 5% de C02/5% ou 10% d'H2 dans l'Azote 10% de C02/10 % d'H2 dans l'Azote 40% ou 45% d'H2 dans l'Azote Exemples de mélanges pour la mesure de pollutions dans l'atmosphère :
Composition Concentration NH3 dans N2 15 ppm HCI dans N2 10 to 45 ppm CO dans N2 45 to 9000 ppm H2S dans N2 5 à 1000 ppm NO dans N2 8 à 1800 ppm C3H8 dans Air 3 à 3000 ppm CO dans Air 9 à 15 ppm NO2 dans Air 9 à 450 ppm S02 dans Air 28 à 500 ppm NO/NOX dans N2 40 à 1000 ppm Exemples de mélanges d'hydrocarbures utilisés en raffinerie et usines pétrochimiques :
Mélanges d'hydrocarbures gazeux (2 à 10 composants) Mélanges d'hydrocarbures liquides (2 à 10 composants)
Claims (12)
1. Installation (1) de remplissage de bouteilles (7) de gaz avec des gaz purs et/ou des mélanges de gaz purs ou de gaz spéciaux comprenant :
- un équipement de sélection de gaz et/ou de fabrication (4) de mélanges de gaz destinés à être introduits dans une bouteille (7) de gaz, - des appareils d'analyse de la composition desdits mélanges ou desdits gaz purs ;
caractérisée par la mise en oeuvre des mesures suivantes :
- ladite installation est intégralement contenue dans un conteneur (10) transportable dont la surface au sol est inférieure à 45m2, et de préférence la surface au sol est comprise entre 34 m2 et 40 m2 ;
- les équipements et appareils contenus dans ledit conteneur sont fixés sur les parois du conteneur, et aptes à être reliés avec des sources de gaz situées à l'extérieur du conteneur ;
la disposition ainsi réalisée permettant au personnel utilisateur d'accéder à ces équipements et appareils par l'intérieur dudit conteneur et de procéder audit remplissage des bouteilles à l'intérieur dudit conteneur.
- un équipement de sélection de gaz et/ou de fabrication (4) de mélanges de gaz destinés à être introduits dans une bouteille (7) de gaz, - des appareils d'analyse de la composition desdits mélanges ou desdits gaz purs ;
caractérisée par la mise en oeuvre des mesures suivantes :
- ladite installation est intégralement contenue dans un conteneur (10) transportable dont la surface au sol est inférieure à 45m2, et de préférence la surface au sol est comprise entre 34 m2 et 40 m2 ;
- les équipements et appareils contenus dans ledit conteneur sont fixés sur les parois du conteneur, et aptes à être reliés avec des sources de gaz situées à l'extérieur du conteneur ;
la disposition ainsi réalisée permettant au personnel utilisateur d'accéder à ces équipements et appareils par l'intérieur dudit conteneur et de procéder audit remplissage des bouteilles à l'intérieur dudit conteneur.
2. Installation (1) selon la revendication 1, comprenant deux parties, i) une première partie (2) comprenant :
- un équipement (4) de fabrication de mélanges de gaz purs ou de gaz spéciaux destinés à être introduits dans une bouteille (7) de gaz, - des appareils d'analyse de la composition desdits mélanges de gaz spéciaux ou de gaz purs, j) l'autre partie (3) comprenant :
- au moins un moyen de vidange (6) des gaz résiduels contenus dans les bouteilles (7) à remplir, - au moins un moyen de nettoyage et/ou de passivation (8) des bouteilles (7) à remplir, - au moins un moyen d'homogénéisation (9) des mélanges fabriqués, l'installation (1) étant intégralement contenue dans un conteneur transportable (10) dont la surface au sol est inférieure à 45m2, de préférence la surface au sol est comprise entre 34 m2 et 40 m2.
- un équipement (4) de fabrication de mélanges de gaz purs ou de gaz spéciaux destinés à être introduits dans une bouteille (7) de gaz, - des appareils d'analyse de la composition desdits mélanges de gaz spéciaux ou de gaz purs, j) l'autre partie (3) comprenant :
- au moins un moyen de vidange (6) des gaz résiduels contenus dans les bouteilles (7) à remplir, - au moins un moyen de nettoyage et/ou de passivation (8) des bouteilles (7) à remplir, - au moins un moyen d'homogénéisation (9) des mélanges fabriqués, l'installation (1) étant intégralement contenue dans un conteneur transportable (10) dont la surface au sol est inférieure à 45m2, de préférence la surface au sol est comprise entre 34 m2 et 40 m2.
3. Installation (1) selon la revendication 2 caractérisée en ce que les deux parties (2, 3) sont séparées l'une de l'autre par une paroi mobile (20).
4. Installation selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que ladite première partie (2) comporte en outre un moyen de contrôle de la température intérieure.
5. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'équipement de fabrication de mélanges comprend au moins un mélangeur associé à au moins un analyseur.
6. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'équipement de fabrication de mélanges comprend :
- un appareil de pesée (17) et/ou un appareil manométrique (16) aptes à mesurer précisément les quantités de gaz à introduire dans ladite bouteille, - un moyen de connexion entre la bouteille à remplir et des sources de gaz situées, par exemple, à l'extérieur du conteneur.
- un appareil de pesée (17) et/ou un appareil manométrique (16) aptes à mesurer précisément les quantités de gaz à introduire dans ladite bouteille, - un moyen de connexion entre la bouteille à remplir et des sources de gaz situées, par exemple, à l'extérieur du conteneur.
7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'équipement de fabrication de mélanges comprend au moins une rampe (12) apte à fabriquer tout type de mélanges gazeux comprimés ou liquides.
8. Installation selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que l'appareil de pesée (17) situé dans le conteneur (10) est disposé sur un support indépendant du conteneur, dont la base est située en dessous du niveau du sol du conteneur.
9. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un appareil d'analyse de composition de mélange choisi parmi :
- au moins un chromatographe en phase gazeuse destinés à séparer les différents constituants dans un mélange ;
- au moins un détecteur à conductivité thermique (TCD) ou à ionisation de flamme (FID);
- au moins un analyseur d'oxygène ;
- au moins un analyseur d'humidité ;
- au moins un spectromètre infrarouge pour la détermination de la concentration de certains composés dans un mélange.
- au moins un chromatographe en phase gazeuse destinés à séparer les différents constituants dans un mélange ;
- au moins un détecteur à conductivité thermique (TCD) ou à ionisation de flamme (FID);
- au moins un analyseur d'oxygène ;
- au moins un analyseur d'humidité ;
- au moins un spectromètre infrarouge pour la détermination de la concentration de certains composés dans un mélange.
10. Procédé de préparation d'un mélange de gaz spéciaux en bouteille mettant en oeuvre une installation telle que définie à l'une des revendications 2 à 10 reliée à au moins deux sources de gaz spéciaux extérieures à
l'installation.
l'installation.
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que la bouteille à remplir est reliée à une seule source de gaz à la fois.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 ou 11 comprenant les étapes :
- de préparation de la bouteille à remplir ;
- de remplissage de ladite bouteille, par connexion à une source de gaz, mettant en oeuvre un appareil de pesée et/ou un appareil manométrique aptes à mesurer précisément les quantités de gaz à introduire dans ladite bouteille ;
- d'analyse de la composition du contenu de la bouteille ainsi remplie.
- de préparation de la bouteille à remplir ;
- de remplissage de ladite bouteille, par connexion à une source de gaz, mettant en oeuvre un appareil de pesée et/ou un appareil manométrique aptes à mesurer précisément les quantités de gaz à introduire dans ladite bouteille ;
- d'analyse de la composition du contenu de la bouteille ainsi remplie.
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| FZDE | Discontinued |
Effective date: 20150902 |