EP2541119B1 - Procédé de conditionnement d'un mélange NO/N2 dans un récipient en alliage d'aluminium - Google Patents

Procédé de conditionnement d'un mélange NO/N2 dans un récipient en alliage d'aluminium Download PDF

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EP2541119B1
EP2541119B1 EP12170945.5A EP12170945A EP2541119B1 EP 2541119 B1 EP2541119 B1 EP 2541119B1 EP 12170945 A EP12170945 A EP 12170945A EP 2541119 B1 EP2541119 B1 EP 2541119B1
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Air Liquide Sante International SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Air Liquide Sante France SA
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Air Liquide SA
Air Liquide Sante International SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Air Liquide Sante France SA
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    • F17C3/027—Wallpanels for so-called membrane tanks

Definitions

  • the invention relates to a method for conditioning NO / N 2 mixtures in a container comprising a main body made of aluminum or an aluminum alloy, in particular a cylinder of cylindrical gas.
  • Gaseous NO / N 2 mixtures are commonly used to treat pulmonary vasoconstriction in adults or children, particularly in neonates with primary pulmonary hypertension or in patients undergoing cardiac surgery.
  • these bottles typically contain 100 to 1000 ppm by volume of NO and nitrogen (N 2 ) for the rest. These bottles usually have a water capacity of 2 to 50 liters, which allows to introduce a total load of up to 15 m 3 of NO / N 2 mixture.
  • the packaging that is to say the bottling of these mixtures, is done in gas conditioning centers.
  • packaging containers must also not be overweight and especially withstand shocks and gas pressure of up to several hundred bar, typically 200 to 300 bar, and corrosion.
  • the document DE-U- 20 2006 019115 teaches a gas cylinder whose body is formed of an aluminum alloy further comprising from 0.7 to 1.1% Si, from 0.3 to 0.9% Mn, from 0.7 to 1 , 1% Mg and other constituents such as Fe, Cu, Cr, Zn and Ti.
  • This gas cylinder is intended for the conditioning of natural gas.
  • the object of the present invention is to solve these problems, that is to say to minimize said difference in capacity by obtaining a final load as close as possible to the load reference, that is to say a difference of the order of +/- 1.5% or lower, while using a packaging container resistant to shocks and high pressures, as well as corrosion, but without presenting too much weight.
  • the aluminum alloy must be chosen carefully so as not to cause excessive fragility of the bottles. This fragility can be avoided or minimized by controlling in particular the lead content of the alloy and incidentally the grain size of the alloy.
  • the invention also relates to the use of a container comprising an internal volume of between 2 and 30 liters, and whose main body is formed of an aluminum alloy comprising aluminum and a mass proportion of Pb less than or equal to 50 ppm, Si between 0.1 and 1.5%, Mn less than 0.5% and Mg between 0.1 and 2%, to form a gaseous mixture NO / N 2 containing 1 to 1000 ppm by volume of NO and nitrogen for the rest.
  • the NO / N2 mixture can be used to supply gas, a NO / N 2 mixture distribution facility that can be used in the context of a treatment of pulmonary hypertension in adults. child or newborn, comprising a ventilator delivering an oxygen-containing gas, such as air, oxygen enriched air or an oxygen / nitrogen mixture, comprising a patient circuit connecting said ventilator to a patient interface , for example a breathing mask or a cannula, characterized in that the patient circuit is supplied with gas by a container according to the invention, in particular a gas bottle.
  • the gas passes through a control device, such as the device Opti Kinox Air Liquide Health, arranged between the (or) container and the patient circuit.
  • the attached figure mounts a container according to the invention (sectional view), namely a conditioning bottle of gas mixtures NO / nitrogen. It consists of a main body 1 of generally cylindrical shape including a throat or collar 2 at the level which is the gas passage opening 5 and, at its other end, a flat bottom 3 on which the bottle rests when it is placed on a support, such as the ground 6.
  • This bottle comprises an internal volume 7 having a typical capacity of 5 liters (in water), for a diameter of about 14 cm and a height of about 63 cm, or 20 liters (in water), for a diameter of 21 cm. approximately, and a height of about 108 cm.
  • a lower capacity bottle for example of only 2 liters, or of different sizes.
  • a NO / nitrogen mixture containing up to 1000 ppm by volume of NO and nitrogen for the remainder, for example 225, 450 or 800 ppm vol., Is packaged in the bottle at a pressure of more than 150 bar, by example of 180 bar.
  • a valve 4 or an integrated pressure reducer valve is mounted, for example screwed, at the neck 2 of the bottle so as to control the flow rate and / or the pressure of the gas leaving the container.
  • the body 1 of the bottle is formed of an aluminum alloy, examples of which are given in the following Table.
  • Table ⁇ / u> elements Mass ratio of the alloy Pb ⁇ 30 ppm Fe ⁇ 0.7% Yes 0.4 to 0.8% Cu 0.15 to 0.40% mn ⁇ 0.15% mg 0.8 to 1.2% Cr 0.04 to 0.35% Zn ⁇ 0.25% Ti ⁇ 0.15% impurities 0,15% maximum al rest

Description

  • L'invention concerne un procédé de conditionnement de mélanges NO/N2 dans un récipient comprenant un corps principal formé d'aluminium ou d'un alliage d'aluminium, en particulier une bouteille de gaz de forme cylindrique.
  • Les mélanges gazeux NO/N2 sont couramment utilisés pour traiter les vasoconstrictions pulmonaires chez l'adulte ou l'enfant, en particulier chez les nouveaux nés souffrant d'hypertension pulmonaire primitive ou chez les patients subissant une opération de chirurgie cardiaque.
  • Ces mélanges NO/N2 sont classiquement conditionnés dans des bouteilles de gaz en acier.
  • Typiquement, ces bouteilles contiennent de 100 à 1000 ppm en volume de NO et de l'azote (N2) pour le reste. Ces bouteilles ont habituellement une contenance en eau de 2 à 50 litres, ce qui permet d'y introduire une charge totale pouvant aller jusqu'à 15 m3 de mélange NO/N2.
  • Le conditionnement, c'est-à-dire la mise en bouteille de ces mélanges, se fait dans des centres de conditionnement de gaz.
  • Or, on a constaté en pratique une imprécision lors du conditionnement des mélanges gazeux NO/N2 dans ces bouteilles en acier.
  • En effet, on a noté un écart entre le volume interne de chaque bouteille disponible pour le conditionnement du NO par rapport au volume théorique en eau de ces bouteilles ; cet écart est appelé ci-après « écart de contenance ».
  • Cet écart de contenance n'a pas d'influence sur la teneur en NO finale mais se répercute sur la charge finale de la bouteille qui est alors soit supérieure, soit inférieure à la charge désirée, c'est-à-dire par rapport à la charge de consigne.
  • Toutefois, cet écart de contenance n'est pas négligeable puisque qu'il peut atteindre environ 5% de la charge totale en gaz de chaque bouteille.
  • Par ailleurs, les récipients de conditionnement doivent en outre ne pas être de poids excessif et surtout résister à des chocs et à une pression gazeuse pouvant atteindre plusieurs centaines de bar, typiquement de 200 à 300 bar, ainsi qu'à la corrosion.
  • Le document DE -U- 20 2006 019115 enseigne une bouteille de gaz dont le corps est formé d'un alliage d'aluminium comprenant en outre de 0,7 à 1,1 % de Si, de 0,3 à 0,9 % de Mn, de 0,7 à 1,1 % de Mg et d'autres constituants comme Fe, Cu, Cr, Zn et Ti. Cette bouteille de gaz est destinée au conditionnement de gaz naturel.
  • Le but de la présente invention est de résoudre ces problèmes, c'est-à-dire de minimiser ledit écart de contenance en obtenant une charge finale aussi proche que possible de la consigne de charge, c'est-à-dire un écart de l'ordre de +/-1,5% ou inférieur, tout en utilisant un récipient de conditionnement résistant aux chocs et aux hautes pressions, ainsi qu'à la corrosion, mais sans présenter un poids trop élevé.
  • La solution de l'invention est un procédé de conditionnement d'un mélange NO/N2 dans un récipient de conditionnement, comprenant un corps principal comprenant un volume interne de contenance comprise entre 2 et 30 litres, dans lequel :
    1. a) on utilise un récipient dont le corps principal est formé d'un alliage d'aluminium comprenant de l'aluminium et une proportion massique de Pb inférieure ou égale à 50 ppm, Si entre 0,1 et 1,5%, Mn inférieure à 0,5% et Mg entre 0,1 et 2%, et
    2. b) on introduit dans le volume interne dudit récipient, un mélange NO/N2 à une pression supérieure à la pression atmosphérique.
  • Dans le cadre de la présente invention, il a été mis en évidence que l'écart de charge, c'est-à-dire l'imprécision de volume de charge, était en fait liée aux bouteilles utilisées pour conditionner les mélanges NO/N2.
  • En effet, il a été remarqué que l'utilisation de bouteilles en acier ne permettait pas d'obtenir une précision de charge désirée mais qu'à l'inverse, de manière surprenante, l'utilisation de bouteilles en aluminium permettait d'obtenir la précision désirée.
  • Or, si le fait de réaliser les bouteilles en aluminium permet également d'apporter une relative légèreté, il a été constaté que l'alliage d'aluminium doit être choisi avec soin pour ne pas engendrer une fragilité trop importante des bouteilles. Cette fragilité peut être évitée ou minimisée en contrôlant notamment la teneur en plomb de l'alliage et accessoirement la taille des grains de l'alliage.
  • Par ailleurs, l'invention porte également sur l'utilisation d'un récipient comprenant un volume interne de contenance comprise entre 2 et 30 litres, et dont le corps principal est formé d'un alliage d'aluminium comprenant de l'aluminium et une proportion massique de Pb inférieure ou égale à 50 ppm, Si entre 0,1 et 1,5%, Mn inférieure à 0,5% et Mg entre 0,1 et 2%, pour conditionner un mélange gazeux NO/N2 contenant de 1 à 1000 ppm en volume de NO et d'azote pour le reste.
  • Selon le cas, le procédé de conditionnement de l'invention ou l'utilisation selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes :
    • l'alliage d'aluminium du récipient comprend (% en masse) : Cr entre 0,01 et 0,8%, Fe entre 0,001 et 1 %, Cu entre 0,01 et 1%, Zn entre 0,001 et 0,5% et/ou Ti entre 0,001 et 0,5%.
    • l'alliage d'aluminium du récipient comprend (% en masse) au plus 30 ppm de Pb, entre 0,2 et 1 % de Si, moins de 0,4 % de Mn, entre 0,5 et 1,5% de Mg, entre 0,02 et 0,6% de Cr, moins de 0,8 % de Fe, entre 0,05 et 0,5% de Cu, moins de 0,4% de Zn et/ou moins de 0,3% de Ti.
    • la teneur en plomb de l'alliage d'aluminium du récipient est inférieure ou égale à 30 ppm en masse.
    • la teneur en aluminium de l'alliage d'aluminium du récipient est comprise entre 92 et 98% en masse, de préférence d'au moins 94% en masse.
    • l'alliage d'aluminium du récipient comprend (% en masse) une proportion de Mn inférieure à 0,3%, de préférence inférieure à 0,2%, de préférence encore inférieure ou égale à 0,15%.
    • l'alliage d'aluminium du récipient comprend (% en masse) une proportion de Fe inférieure à 0,7%.
    • l'alliage d'aluminium du récipient comprend (% en masse) une proportion de Zn inférieure à 0,3%, de préférence inférieure ou égale à 0,25%.
    • l'alliage d'aluminium du récipient comprend (% en masse) une proportion de Ti inférieure à 0,2%, de préférence inférieure ou égale à 0,15%.
    • la taille maximale du grain de l'alliage du récipient ne doit normalement pas dépasser 1 mm, voire 0,56 mm dans certains cas (bouteilles de 2 litres par exemple). L'exigence de taille du grain s'applique à tous les grains et non pas à la taille moyenne du grain.
    • le récipient est une bouteille de gaz comprenant un corps principal de forme cylindrique.
    • le récipient a une contenance (volume en eau) comprise entre 2 et 25 litres.
    • le récipient a un diamètre compris entre 10 et 30 cm, et une hauteur comprise entre 50 et 120 cm.
    • le corps principal du récipient comprend un col avec un orifice de sortie au niveau duquel est fixé un dispositif de contrôle du passage de gaz et/ou de réduction de pression.
    • le corps du récipient comprend une paroi périphérique ayant une épaisseur entre 2 et 20 mm.
    • le mélange NO/N2 contient de 1 à 1000 ppm en volume de NO et de l'azote (N2) pour le reste.
    • la pression dans le récipient est comprise entre 2 et 350 bar.
  • Dans le cadre de l'invention, le mélange NO/N2 peut être utilisé pour alimenter en gaz, une installation de distribution de mélanges NO/N2 utilisable dans le cadre d'un traitement de l'hypertension pulmonaire chez l'adulte, l'enfant ou le nouveau né, comprenant un ventilateur délivrant un gaz contenant de l'oxygène, tel de l'air, de l'air enrichi en oxygène ou un mélange oxygène/azote, comportant un circuit patient reliant ledit ventilateur à une interface patient, par exemple un masque respiratoire ou une canule, caractérisée en ce que le circuit patient est alimenté en gaz par un récipient selon l'invention, en particulier une bouteille de gaz. De préférence, le gaz transite par un dispositif de régulation, tel le dispositif Opti Kinox de Air Liquide Santé, agencé entre le (ou les) récipient et le circuit patient.
  • La Figure ci-jointe monte un récipient selon l'invention (vue en coupe), à savoir une bouteille de conditionnement de mélanges gazeux NO/azote. Elle se compose d'un corps principal 1 de forme générale cylindrique comprenant un étranglement ou col 2 au niveau duquel se trouve l'ouverture 5 de passage du gaz et, à son autre extrémité, d'un fond 3 plat sur lequel repose la bouteille lorsqu'elle est posée sur un support, tel le sol 6.
  • Cette bouteille comprend un volume interne 7 ayant une contenance typique soit de 5 litres (en eau), pour un diamètre de 14 cm environ et une hauteur de 63 cm environ, soit de 20 litres (en eau), pour un diamètre de 21 cm environ, et une hauteur de 108 cm environ. Il est toutefois également possible d'avoir une bouteille de contenance inférieure, par exemple de 2 litres seulement, ou de dimensions différentes.
  • Un mélange NO/azote contenant jusqu'à 1000 ppm en volume de NO et d'azote pour le reste, par exemple de 225, 450 ou 800 ppm vol., est conditionné dans la bouteille à une pression de plus de 150 bar, par exemple de 180 bar.
  • Un robinet 4 ou un robinet à détendeur intégré est monté, par exemple vissé, au niveau du col 2 de la bouteille de manière à contrôler le débit et/ou la pression du gaz sortant du récipient.
  • Conformément à l'invention, le corps 1 de la bouteille est formé d'un alliage d'aluminium dont des exemples de compositions sont donnés dans le Tableau suivant. Tableau
    Eléments Proportion en masse de l'alliage
    Pb < 30 ppm
    Fe <0,7 %
    Si 0,4 à 0,8 %
    Cu 0,15 à 0,40 %
    Mn <0,15 %
    Mg 0,8 à 1,2 %
    Cr 0,04 à 0,35 %
    Zn <0,25 %
    Ti <0,15 %
    Impuretés 0,15 % maxi
    Al reste
  • En utilisant une bouteille avec corps 1 en un alliage d'aluminium, tel que donné notamment le Tableau précédent, il est possible de minimiser l'écart de contenance susmentionné en obtenant une charge finale aussi proche que possible de la consigne de charge, c'est-à-dire un écart de l'ordre de +/- 1,5% ou inférieur, tout en ayant un récipient résistant aux chocs, aux hautes pressions et à la corrosion.

Claims (9)

  1. Procédé de conditionnement d'un mélange NO/N2 dans un récipient de conditionnement, comprenant un corps principal (1) comprenant un volume interne (7) de contenance comprise entre 2 et 30 litres, dans lequel :
    a) on utilise un récipient dont le corps principal (1) est formé d'un alliage d'aluminium comprenant de l'aluminium et une proportion massique de Pb inférieure ou égale à 50 ppm, Si entre 0,1 et 1,5%, Mn inférieure à 0,5% et Mg entre 0,1 et 2%, et
    b) on introduit dans le volume interne (7) dudit récipient, un mélange NO/N2 à une pression supérieure à la pression atmosphérique.
  2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'alliage d'aluminium du récipient comprend (% en masse) entre 0,01 et 0,8% de Cr, entre 0,001 et 1 % de Fe, entre 0,01 et 1% de Cu, entre 0,001 et 0,5% de Zn et/ou entre 0,001 et 0,5% de Ti.
  3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'alliage d'aluminium du récipient comprend (% en masse) au plus 30 ppm de Pb, entre 0,2 et 1 % de Si, moins de 0,4 % de Mn, entre 0,5 et 1,5% de Mg, entre 0,02 et 0,6% de Cr, moins de 0,8 % de Fe, entre 0,05 et 0,5% de Cu, moins de 0,4% de Zn et/ou moins de 0,3% de Ti.
  4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'alliage d'aluminium du récipient présente un grain dont la taille de grain est inférieure à 1 mm.
  5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que récipient est une bouteille de gaz comprenant un corps principal (1) de forme cylindrique et ayant un fond plat et ayant un diamètre compris entre 10 et 30 cm, et une hauteur comprise entre 50 et 120 cm.
  6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps (1) comprend une paroi périphérique ayant une épaisseur (E) entre 2 et 20 mm.
  7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps principal (1) comprend un col (2) avec un orifice (5) de sortie au niveau duquel est fixé un dispositif (4) de contrôle du passage de gaz et/ou de réduction de pression.
  8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mélange gazeux NO/N2 contient de 1 à 1000 ppm en volume de NO et de l'azote (N2) pour le reste.
  9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le récipient (1) a un volume interne (7) de contenance (volume en eau) comprise entre 2 et 25 litres.
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