EP3365624A1 - Dispositif d'échange thermique entre un premier fluide destiné à être vaporisé et un deuxième fluide destiné à être refroidi et/ou condensé, installation et procédé associés - Google Patents

Dispositif d'échange thermique entre un premier fluide destiné à être vaporisé et un deuxième fluide destiné à être refroidi et/ou condensé, installation et procédé associés

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EP3365624A1
EP3365624A1 EP16787777.8A EP16787777A EP3365624A1 EP 3365624 A1 EP3365624 A1 EP 3365624A1 EP 16787777 A EP16787777 A EP 16787777A EP 3365624 A1 EP3365624 A1 EP 3365624A1
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EP
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fluid
fluid passage
passage region
disengaging member
tubes
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Nicolas Rambure
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Technip France SAS
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    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
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    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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    • F28D2021/0061—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for phase-change applications
    • F28D2021/0064—Vaporizers, e.g. evaporators

Definitions

  • the present invention relates to a device for heat exchange between a first fluid intended to be vaporized and a second fluid intended to be cooled and / or condensed, comprising:
  • a calender defining an interior volume for receiving the first fluid extending along a longitudinal axis
  • a bundle of tubes arranged in the shell, the bundle of tubes extending longitudinally in the interior volume to receive the second fluid;
  • a disengaging member capable of performing a liquid vapor separation in the fluid driven from the inner volume, the disengaging member being disposed above the tube bundle.
  • the heat exchange device is for example intended to be placed in a cooling train of a liquefied hydrocarbon production facility, in particular a liquefaction plant for natural gas.
  • the liquefaction of natural gas has many advantages in terms of transport and conditioning of hydrocarbons. An increasing amount of the natural gas produced is liquefied in liquefaction plants of significant capacity.
  • the first fluid is for example propane.
  • Propane is introduced in liquid or diphasic form into the inner volume of the calandria, and is vaporized by recovering the calories extracted from the natural gas flowing in the bundle of tubes. The natural gas is thus pre-cooled during its passage through the heat exchange device.
  • a device of the aforementioned type is used to cool or condense refrigerant fluids (in place of natural gas) in refrigeration loops.
  • Reheating the first fluid causes its partial vaporization and the generation of a entrained fluid which is recompressed before being reliqued.
  • the entrained fluid generally comprises liquid droplets, which must be separated from the gas stream before it is introduced into the compressor.
  • the heat exchange device is generally provided with a disengagement member, formed for example of a perforated lattice, through which the entrained fluid passes to remove the droplets.
  • the disengaging member is located above the liquid propane volume, at a minimum distance therefrom, so as not to soak in the liquid propane.
  • the liquid propane present around the tube bundle undergoes many turbulences, due to its partial vaporization, which increases the minimum distance between the disengaging member and the bundle of tubes.
  • the size of the heat exchange device is high.
  • the liquefaction trains occupy a large space.
  • the length of liquefaction trains can reach several tens of meters. This is acceptable where the available footprint is important, but may be problematic in other contexts where the available footprint is lower.
  • An object of the invention is to reduce the size of heat exchange devices in a cooled fluid production facility and / or liquefied, without impairing their efficiency and operation.
  • the subject of the invention is a device of the aforementioned type, characterized in that, in at least one plane perpendicular to the longitudinal axis, the disengaging member comprises at least two disjoint fluid passage regions and at least an intermediate region preventing the passage of fluid.
  • the device according to the invention comprises one or more of the following characteristics, taken in isolation or in any technically possible combination:
  • each region of fluid passage is formed by a perforated partition
  • the perforated partition is formed of a lattice having a slatted structure, an assembly of parallel blades, and / or a metal foam.
  • the fluid passage regions define a downstream gas recovery space, located opposite the inner volume relative to the disengaging member;
  • the or each intermediate region preventing the passage of the fluid also define the downstream gas recovery space situated opposite the internal volume with respect to the disengaging member;
  • the fluid passage regions are spaced horizontally and / or vertically;
  • the disengaging member comprises at least a first horizontal fluid passage region located at a first height and at least a second horizontal fluid flow region located at a second height above the first height; the disengaging member comprises at least a third horizontal fluid flow region situated vertically at the same height as the first fluid passage region, the first fluid passage region and the third fluid passage region delimiting between them an intermediate space, the second fluid passage region covering the intermediate space;
  • the disengaging member comprises at least a first vertical fluid passage region and at least a second vertical fluid passage region horizontally spaced from the first fluid passage region;
  • the disengaging member comprises at least two perforated longitudinal partitions, the first fluid passage region being delimited by the first longitudinal perforated partition and the second fluid passage region being delimited by the second longitudinal perforated partition;
  • the intermediate region is situated under the first fluid passage region and under the second fluid passage region;
  • the disengagement member comprises a perforated partition of revolution about a vertical axis, preferably a perforated cylindrical partition;
  • the bundle of tubes defines a horizontally elongate envelope, in particular of oblong or pseudo trapezoidal shape
  • the disengagement member extends over the entire length of the calender.
  • the invention also relates to a hydrocarbon liquefaction plant, comprising at least one liquefaction train, the liquefaction train comprising a device as described above.
  • the subject of the invention is also a method of heat exchange between a first fluid intended to be vaporized and a second fluid intended to be cooled and / or condensed, comprising the following steps:
  • the subject of the invention is also a device for heat exchange between a first fluid intended to be vaporized and a second fluid intended to be cooled and / or condensed, comprising:
  • a calender defining an interior volume for receiving the first fluid extending along a longitudinal axis
  • the bundle of tubes defines a horizontally elongated envelope, in particular of oblong or pseudo trapezoidal shape.
  • the disengaging member does not necessarily have in at least one plane perpendicular to the longitudinal axis, at least two disjoint fluid passage regions and at least one intermediate region preventing the passage of fluid.
  • FIG. 1 is a view, taken in partial section along a longitudinal plane, of a first heat exchange device according to the invention
  • FIG. 2 is a view, taken in partial section along a transverse plane 11-11 of the device of Figure 1;
  • FIG. 3 is a view similar to FIG. 2 of a second heat exchange device according to the invention.
  • FIG. 4 is a view similar to FIG. 2 of a third heat exchange device according to the invention
  • FIG. 5 is a view similar to FIG. 2 of a fourth heat exchange device according to the invention
  • FIG. 6 is a partial view, taken in section along a longitudinal plane of the fourth heat exchange device
  • FIG. 7 is a top view of a perforated partition shaped grating for a disengaging member of a heat exchange device according to the invention.
  • FIG. 8 is a partial perspective view of a perforated partition formed of adjacent lamellae for a disengaging member of a heat exchange device according to the invention.
  • FIGS. 9 and 10 are views, taken in section along a transverse plane of bundles of multicore tubes
  • FIG. 1 1 is a view of the heat exchanger of a fifth heat exchange device according to the invention.
  • upstream and downstream refer to the normal direction of circulation of a fluid in the heat exchange device.
  • a first heat exchange device 10 according to the invention is illustrated in FIG. 1, in a fluid production installation 12, in particular a natural gas liquefaction installation.
  • the heat exchange device 10 is intended to place in heat exchange relation a first fluid flowing in a refrigeration cycle with a second fluid of the installation 12.
  • the first fluid is adapted to heat and vaporize at least in part in the device 10 for generating a driven fluid.
  • the second fluid is adapted to be cooled, and advantageously liquefied in the device 10.
  • the first fluid is a hydrocarbon, for example propane, or a mixture of hydrocarbons.
  • the second fluid is preferably natural gas or a refrigerant mixture. It is in gaseous or two-phase form upstream of the heat exchange device 10. The second fluid is in liquid or diphasic or gaseous form after it has passed through the heat exchange device 10.
  • the installation 12 comprises a source 14 of second fluid in gaseous form, disposed upstream of the heat exchange device 10, and a capacity 16 for recovering the second liquefied fluid, disposed downstream of the heat exchange device 10.
  • the installation 12 further comprises a refrigeration cycle 18, in which the first fluid flows.
  • the refrigeration cycle 18 comprises, for example, upstream of the device 10, an expansion member 20, such as a static expansion valve or a dynamic expansion turbine, able to relax the first fluid to cause its cooling, and a separator 22 gas / liquid, disposed between the expansion member 20 and the heat exchange device 10.
  • the refrigeration cycle 18 comprises a compressor 24, disposed downstream of the heat exchange device 10.
  • the heat exchange device 10 is of the shell and tube bundle type.
  • the bundle of tubes is schematically represented by a single tube in FIG.
  • the heat exchange device 10 further comprises at least one lower inlet 38 for introducing the first fluid into the internal volume 34, at least one lower outlet 40 for purging an excess of first fluid in liquid form, and at least an upper exit 42 for evacuating the driven gas flow, disposed above the shell 30.
  • the heat exchange device 10 further comprises a disengaging member 44, interposed between the tube bundle 32 and the upper outlet 42 to remove the liquid droplets present in the gaseous flow entrained through the upper outlet 42.
  • the calender 30 extends along a longitudinal axis A-A 'of elongation, which in the example shown in Figure 1, is a horizontal axis.
  • It has a wall 46 internally defining the internal volume 34, a plurality of baffles 48 for supporting the tube bundle 32, and in this example, an inner wall 50 for retaining the first fluid around the bundle of tubes 32, protruding vertically in the internal volume 34, in the vicinity of the end of the bundle of tubes 32.
  • the bundle of tubes 51 comprises, for example, more than 5000 tubes.
  • Each tube 51 has an internal diameter in particular between 1, 6 cm (5/8 of an inch) and 3.8 cm (1, 5 inch).
  • the tubes 51 preferably have a circular section.
  • the tubes are devoid of solid filler, such as a packing or catalyst.
  • each tube 51 has an upstream section 52 and a downstream section 54 extending linearly parallel to the axis A-A ', and an intermediate section elbow 56 connecting the sections 52, 54.
  • the sections 52, 54 open upstream and downstream in the distributor / collector 36.
  • the tubes 51 of the tube bundle 32 define, in section in a plane transverse to the axis A-A ', a casing 55 of circular contour.
  • the tubes 51 define, in section in a plane transverse to the axis A-A ', an envelope 55 of elongated contour along a horizontal axis B-B'.
  • This envelope is for example of substantially oblong shape with straight edge (see Figure 3), or pseudo trapezoidal shape, with two parallel horizontal edges connected by two contour edges in the form of an arc (see Figure 5).
  • the compactness of the heat exchange device 10 is improved, for a given height separating the bundle of tubes 32 from the disengaging member 44.
  • the distributor / collector 36 comprises an upstream compartment 60 for distributing the second fluid in gaseous or two-phase form and a downstream compartment 62 for collecting the second fluid in liquid or two-phase form.
  • the upstream compartment 60 is connected on the one hand to the source 14 of second fluid, and on the other hand, to the upstream sections 52 of the tubes 51.
  • the downstream compartment 60 is connected on the one hand to the downstream sections 54 of the tubes 51 and on the other hand to the capacity 16 for collecting the second fluid in liquid or two-phase form.
  • the lower inlet 38 is vertically stitched under the shell 30, and opens upwards facing the bundle of tubes 32. It is adapted to introduce the first fluid in liquid or two-phase by overflow into the interior volume 34. It is connected upstream to the expansion member 20, advantageously through the liquid / gas separator 22.
  • the retention wall 50 has a height greater than the height of the bundle of tubes 32. It is able to retain the first fluid introduced by the lower inlet 38 to substantially immerse the bundle of tubes 32 in the first fluid.
  • the lower outlet 40 is vertically stitched under the shell 30, opposite the tube bundle 32 with respect to the retention wall 50.
  • the first liquid fluid that has not been vaporized in the interior volume 34 is adapted to flow overflow over the retention wall 50 and to escape through the lower outlet 40.
  • the upper outlet 42 is stitched vertically above the shell 30, preferably facing the bundle of tubes 32, opposite the disengaging member 44 with respect to the bundle of tubes 32. It is connected downstream to the compressor 24.
  • the disengaging member 44 is intended to remove the droplets present in the fluid entrained above the bundle of tubes.
  • a minimum height h1 is maintained between the tubes 51 of the tube bundle 32 and the disengaging member 44. This height is for example greater than 600 mm.
  • the disengaging member 44 comprises at least one perforated partition formed of a lattice having a slatted structure 70, as illustrated by FIG. 7 or an assembly of parallel slats 72, for example in the form of chevrons, such as illustrated in Figure 8.
  • the perforated partition defines a network of cells 74, allowing the passage of the gaseous entrainment flow charged with droplets, and the collection of droplets at the periphery of the passages.
  • the disengaging member 44 comprises a first perforated longitudinal partition 80 located at a first height, and a second perforated longitudinal partition 82, disposed vertically away from the first perforated longitudinal partition 80 at a second height above the first height.
  • the disengaging member 44 further comprises a third longitudinal perforated partition 84 spaced horizontally from the first partition 80, at the same height as the first partition 80.
  • the longitudinal partitions 80, 82, 84 are formed by perforated plates extending horizontally over the entire length of the calender 30.
  • the first partition 80 and the second partition 84 delimit between them an intermediate space 86 covered upwards by the second partition 82.
  • the width of the second partition 82 is greater than that of the intermediate space 86.
  • at least one lateral portion of the second partition 82 extends opposite the first partition 80
  • at least one lateral portion of the second partition 82 partition 82 extends opposite the third partition 84.
  • the first partition 80 is connected to the second partition 82 by a first inclined solid wall 88.
  • the third partition 84 is connected to the second partition 82 by a second inclined solid wall 89.
  • the disengaging member 44 in each transverse plane perpendicular to the longitudinal axis A-A ', the disengaging member 44 comprises at least two regions 90, 92, 94 disjoint fluid passage, and at least one intermediate region 98, 99 preventing the passage of fluid.
  • At least one first fluid passage region 90 is delimited on the first perforated partition 80, a second fluid passage region 92 is delimited on the second perforated partition 82, and a third region
  • the second fluid passage region 92 is located above the first fluid passage region 90 and the third fluid passage region 94 while being completely disjointed with the fluid passageway 92. these regions 90, 94.
  • the intermediate regions 98, 99 preventing the passage of fluid are delimited respectively by the solid walls 88, 89.
  • the second fluid passage region 92 being offset vertically relative to the fluid passage regions 90, 94, it is possible to raise the disengaging member 44 in the calender 30, without reducing the open area available for the passage of the flow driven.
  • the heat exchange device 10 is therefore more compact, while retaining adequate properties for eliminating the droplets present in the entrained flow.
  • the second fluid in gaseous form is fed from the source 14 to the distribution compartment 60 of the distributor / collector 36.
  • the first fluid is distributed between the tubes 51 of the bundle of tubes 32 and flows successively in the upstream section. 52, in the intermediate bent section 56, then in the downstream section 54.
  • the second fluid cools and condenses by heat exchange without contact with the first fluid located outside the tubes 51 of the bundle 32 in the internal volume 34.
  • the second fluid is collected in liquid form in the collection compartment 62, and is discharged out of the device 10 to the capacity 16.
  • first fluid in liquid or diphasic form obtained by expansion through the expansion member 20 is continuously introduced by the lower inlet 38 in the inner volume 34.
  • the first fluid forms a bath of liquid, in which the tubes 51 of the tube bundle 32 are immersed.
  • the calories coming from the second fluid collected by the first fluid cause partial evaporation of the first fluid around the bundle of tubes 32 and the release of a driven flow above the bundle of tubes 32.
  • the entrained flow consists mainly of gas, but possibly comprises droplets of liquid upstream of the disengaging member 44.
  • the driven flow passes through the fluid passage regions 90, 92, 94 of the perforated partitions 80, 82, 84.
  • the liquid droplets are retained by the structure of the partitions 80, 82, 84, so that the entrained flow is completely gaseous in the recovery downstream space 100 located opposite the bundle of tubes 32 with respect to the disengaging member 44.
  • the driven flow is then extracted by the upper outlet 42 to be brought to the compressor 24.
  • the excess of first non-evaporated fluid flows overflow from the retention wall 50 to the lower outlet 40, before being recycled.
  • a disengaging member 44 having disjoint fluid passage regions thus improves the compactness of the heat exchange device 10, without impairing the ability of the liquid droplets to be removed in the entrained fluid, and maintaining a sufficient distance between the bundle of tubes 32 and the disengaging member 44.
  • An alternative device 10 according to the invention differs from the device 10 shown in Figure 2 in that the longitudinal partitions 80, 82 extend vertically, parallel to each other over the entire the length of the calender 30.
  • the solid wall 88 extends horizontally under the partitions 80, 82 to close the downstream space 100 downwards.
  • the solid wall 88 projects laterally on either side of the walls 80, 82, to force the driven flow to move laterally outwardly of the shell 30, then to make a bend to reach the perforated partitions 80, 82 .
  • the perforated partitions 80, 82 delimit respectively in each plane transverse to the axis A-A ', a first fluid passage region 90 and a second disjointed fluid passage region 92. Regions 90, 92 here extend vertically. The first fluid passage region 90 and the second fluid passage region 92 are connected to each other by a solid region 98 horizontal, located opposite the bundle of tubes 32.
  • the operation of the device 10 shown in FIG. 4 is similar to that of the device 10 shown in FIG. 4.
  • FIGS. 1-10 Another variant of device 10 according to the invention is illustrated by FIGS.
  • the device 10 shown in FIGS. 5 and 6 comprises a chimney 1 10 projecting vertically above the shell 30.
  • the chimney 1 10 is substantially cylindrical in shape with a vertical axis C-C. It opens into the interior volume 34, above the bundle of tubes 32.
  • the upper outlet 42 is formed at the free end of the chimney 1 10.
  • the disengaging member 44 is contained in the chimney 1 10.
  • the disengaging member 44 comprises a perforated partition 80 cylindrical vertical axis, preferably coaxial with the chimney 1 10. It has a solid wall 88 closing the perforated partition 80 upwards, and a solid annular wall 89 connecting a lower edge of the perforated partition 80 to the periphery of the chimney 1 10.
  • the cylindrical perforated partition 80 opens downwards facing the bundle of tubes 32, inside the annular solid wall 89.
  • the perforated partition 80 defines a first fluid passage region 90 and a second fluid passage region 92 disjoint.
  • the regions 90, 92 are here vertical.
  • the intermediate wall 88 delimits a solid intermediate region 98 connecting the regions 90, 92.
  • the bundle of tubes 32 defines a horizontally elongated envelope, here of pseudo trapezoidal shape.
  • the disengagement member 44 comprises a single longitudinal perforated wall 80 extending horizontally.
  • the disengaging member 44 does not comprise, in at least one plane perpendicular to the longitudinal axis A-A ', at least two disjoint fluid passage regions and at least one intermediate region preventing the passage of fluid.
  • the bundle of tubes 32 is a bundle of multichannel tubes.
  • the tubes 51 of a first region 200 of the beam 32 are connected to a source 202 of refrigerant mixture.
  • the tubes 51 of a second region 204 are connected to the source 14 of natural gas.
  • the regions 200, 204 are located one above the other.
  • the regions 200, 204 are located side by side.
  • the tubes 51 are straight tubes which pass through the shell 30 parallel to its axis A-A '.
  • the perforated partition is formed of a metal foam.
  • the perforated partition comprises a wall defining openings and a metal foam positioned on the openings of the wall.
  • the metal foam is for example an aluminum foam such as Duocel® foam marketed by ERG Aerospace Corporation.
  • downstream gas recovery space 100 situated opposite the interior volume with respect to the disengaging member 44 is delimited on the one hand by the passage regions of fluid, and on the other hand, by the or each region preventing the passage of fluid.
  • this downstream space 100 contains an exclusively gaseous fluid that has passed through the fluid passage regions.

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Abstract

Dispositif d'échange thermique entre un premier fluide destiné à être vaporisé et un deuxième fluide destiné à être refroidi et/ou condensé, installation et procédé associés Ce dispositif (10) comprend : - une calandre (30), définissant un volume intérieur (34) de réception du premier fluide s'étendant suivant un axe longitudinal (A-A'); - un faisceau de tubes (32) disposé dans la calandre (30), le faisceau de tubes (32) s'étendant longitudinalement dans le volume intérieur (34) pour recevoir le deuxième fluide; - un organe de désengagement (44), propre à effectuer une séparation liquide vapeur dans le fluide entraîné à partir du volume intérieur (34), l'organe de désengagement (44) étant disposé au-dessus du faisceau de tubes (32). Dans au moins un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal (A-A'), l'organe de désengagement (44) comporte au moins deux régions de passage de fluide disjointes (90, 92, 94) et au moins une région intermédiaire (88, 89) empêchant le passage de fluide.

Description

Dispositif d'échange thermique entre un premier fluide destiné à être vaporisé et un deuxième fluide destiné à être refroidi et/ou condensé, installation et procédé associés
La présente invention concerne un dispositif d'échange thermique entre un premier fluide destiné à être vaporisé et un deuxième fluide destiné à être refroidi et/ou condensé, comprenant :
- une calandre, définissant un volume intérieur de réception du premier fluide s'étendant suivant un axe longitudinal ;
- un faisceau de tubes disposé dans la calandre, le faisceau de tubes s'étendant longitudinalement dans le volume intérieur pour recevoir le deuxième fluide ;
- un organe de désengagement, propre à effectuer une séparation liquide vapeur dans le fluide entraîné à partir du volume intérieur, l'organe de désengagement étant disposé au-dessus du faisceau de tubes.
Le dispositif d'échange thermique est par exemple destiné à être placé dans un train de refroidissement d'une installation de production d'hydrocarbures liquéfiés, en particulier une installation de liquéfaction de gaz naturel.
La liquéfaction du gaz naturel présente de nombreux avantages en termes de transport et de conditionnement des hydrocarbures. Une quantité croissante du gaz naturel produit est liquéfiée dans des installations de liquéfaction de capacités significatives.
Pour pré-refroidir le gaz naturel, un dispositif d'échange thermique du type précité est fréquemment utilisé. Dans ce cas, le premier fluide est par exemple du propane. Le propane est introduit sous forme liquide ou diphasique dans le volume intérieur de la calandre, et est vaporisé en récupérant les calories extraites du gaz naturel circulant dans le faisceau de tubes. Le gaz naturel est ainsi pré-refroidi lors de son passage dans le dispositif d'échange thermique.
En variante, un dispositif du type précité est utilisé pour refroidir ou condenser des fluides réfrigérant (en lieu et place du gaz naturel) dans des boucles de réfrigération.
Le réchauffage du premier fluide engendre sa vaporisation partielle et la génération d'un fluide entraîné qui est recomprimé avant d'être reliquéfié.
Le fluide entraîné comporte généralement des gouttelettes de liquide, qui doivent être séparées du flux gazeux, avant que celui-ci ne soit introduit dans le compresseur.
À cet effet, le dispositif d'échange thermique est généralement muni d'un organe de désengagement, formé par exemple d'un treillis ajouré, à travers lequel le fluide entraîné passe pour éliminer les gouttelettes. L'organe de désengagement est situé au-dessus du volume de propane liquide, à une distance minimale de celui-ci, afin de ne pas tremper dans le propane liquide. De plus, le propane liquide présent autour du faisceau de tubes subit de nombreuses turbulences, du fait de sa vaporisation partielle, ce qui augmente la distance minimale entre l'organe de désengagement et le faisceau de tubes.
Compte tenu des capacités de refroidissement nécessaires à la liquéfaction, l'encombrement du dispositif d'échange thermique est élevé. Par suite, dans une installation de liquéfaction de gaz naturel, notamment de grande capacité, les trains de liquéfaction occupent un espace important. Par exemple, dans certaines unités, la longueur des trains de liquéfaction peut atteindre plusieurs dizaines de mètres. Ceci est acceptable lorsque l'emprise au sol disponible est importante, mais peut poser problème dans d'autres contextes, où l'emprise disponible est plus faible.
Un but de l'invention est de diminuer la taille des dispositifs d'échange thermique dans une installation de production de fluide refroidi et/ou liquéfié, sans nuire à leur efficacité et à leur fonctionnement.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif du type précité caractérisé en ce que, dans au moins un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal, l'organe de désengagement comporte au moins deux régions de passage de fluide disjointes et au moins une région intermédiaire empêchant le passage de fluide.
Suivant des modes particuliers de réalisation, le dispositif selon l'invention comprend l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute combinaison techniquement possible :
- chaque région de passage de fluide est formée par une cloison ajourée ;
- la cloison ajourée est formée d'un treillis ayant une structure en caillebotis, d'un assemblage de lames parallèles, et/ou d'une mousse métallique.
- les régions de passage de fluide définissent un espace aval de récupération de gaz, situé à l'opposé du volume intérieur par rapport à l'organe de désengagement ;
- la ou chaque région intermédiaire empêchant le passage du fluide définissent également l'espace aval de récupération de gaz, situé à l'opposé du volume intérieur par rapport à l'organe de désengagement ;
- les régions de passage de fluide sont espacées horizontalement et/ou verticalement ;
- l'organe de désengagement comprend au moins une première région de passage de fluide horizontale située à une première hauteur et au moins une deuxième région de passage de fluide horizontale située à une deuxième hauteur au-dessus de la première hauteur ; - l'organe de désengagement comprend au moins une troisième région de passage de fluide horizontale située verticalement à la même hauteur que la première région de passage de fluide, la première région de passage de fluide et la troisième région de passage de fluide délimitant entre elles un espace intermédiaire, la deuxième région de passage de fluide couvrant l'espace intermédiaire ;
- l'organe de désengagement comprend au moins une première région de passage de fluide verticale et au moins une deuxième région de passage de fluide verticale, espacée horizontalement de la première région de passage de fluide ;
- l'organe de désengagement comporte au moins deux cloisons longitudinales ajourées, la première région de passage de fluide étant délimitée par la première cloison longitudinale ajourée et la deuxième région de passage de fluide étant délimitée par la deuxième cloison longitudinale ajourée ;
- la région intermédiaire est située sous la première région de passage de fluide et sous la deuxième région de passage de fluide ;
- l'organe de désengagement comprend une cloison ajourée de révolution autour d'un axe vertical, avantageusement une cloison cylindrique ajourée ;
- il comprend une cheminée disposée au-dessus de la calandre, l'organe de désengagement étant disposé dans la cheminée ;
- dans le plan perpendiculaire à l'axe longitudinal, le faisceau de tubes définit une enveloppe allongée horizontalement, notamment de forme oblongue ou pseudo trapézoïdale ;
- il comprend une entrée d'introduction du premier fluide dans le volume intérieur, l'entrée d'introduction débouchant dans le fond du volume intérieur, dans une partie inférieure de la calandre;
- l'organe de désengagement s'étend sur toute la longueur de la calandre.
L'invention a également pour objet une installation de liquéfaction d'hydrocarbures, comprenant au moins un train de liquéfaction, le train de liquéfaction comprenant un dispositif tel que décrit plus haut.
L'invention a aussi pour objet un procédé d'échange thermique entre un premier fluide destiné à être vaporisé et un deuxième fluide destiné à être refroidi et/ou condensé, comprenant les étapes suivantes :
- fourniture d'un dispositif tel que décrit plus haut,
- passage du premier fluide dans le volume intérieur ;
- passage du deuxième fluide dans les tubes du faisceau de tubes ; - réchauffage du premier fluide par échange thermique avec le deuxième fluide, et évaporation au moins partielle du premier fluide pour former un fluide entraîné comprenant du gaz et des gouttelettes de liquide ;
- collecte du liquide présent dans le fluide entraîné dans l'organe de désengagement, par passage du fluide entraîné à travers les régions de passage de fluide.
L'invention a également pour objet un dispositif d'échange thermique entre un premier fluide destiné à être vaporisé et un deuxième fluide destiné à être refroidi et/ou condensé, comprenant :
- une calandre, définissant un volume intérieur de réception du premier fluide s'étendant suivant un axe longitudinal ;
- un faisceau de tubes disposé dans la calandre, le faisceau de tubes s'étendant longitudinalement dans le volume intérieur ;
- un organe de désengagement, destiné à effectuer une séparation liquide vapeur dans un fluide entraîné à partir du volume intérieur, l'organe de désengagement étant disposé au-dessus du faisceau de tubes ;
caractérisé en ce que, dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal, le faisceau de tubes définit une enveloppe allongée horizontalement, notamment de forme oblongue ou pseudo trapézoïdale.
Dans ce cas, l'organe de désengagement ne comporte pas nécessairement dans au moins un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal, au moins deux régions de passage de fluide disjointes et au moins une région intermédiaire empêchant le passage de fluide.
Il peut cependant comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessus, prise(s) isolément ou suivant toute combinaison techniquement possible.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue, prise en coupe partielle suivant un plan longitudinal, d'un premier dispositif d'échange thermique selon l'invention ;
- la figure 2 est une vue, prise en coupe partielle suivant un plan transversal ll-ll du dispositif de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue analogue à la figure 2 d'un deuxième dispositif d'échange thermique selon l'invention ;
- la figure 4 est une vue analogue à la figure 2 d'un troisième dispositif d'échange thermique selon l'invention ; - la figure 5 est une vue analogue à la figure 2 d'un quatrième dispositif d'échange thermique selon l'invention ;
- la figure 6 est une vue partielle, prise en coupe suivant un plan longitudinal du quatrième dispositif d'échange thermique ;
- la figure 7 est une vue de dessus d'une cloison ajourée en forme de caillebotis pour un organe de désengagement d'un dispositif d'échange thermique selon l'invention ;
- la figure 8 est une vue en perspective partielle d'une cloison ajourée formée de lamelles adjacentes pour un organe de désengagement d'un dispositif d'échange thermique selon l'invention ;
- les figures 9 et 10 sont des vues, prises en coupe suivant un plan transversal de faisceaux de tubes multicourants ;
- la figure 1 1 est une vue de l'échangeur thermique d'un cinquième dispositif d'échange thermique selon l'invention.
Dans tout ce qui suit, les termes « amont » et « aval » s'entendent par rapport au sens normal de circulation d'un fluide dans le dispositif d'échange thermique.
Un premier dispositif 10 d'échange thermique selon l'invention est illustré par la figure 1 , dans une installation 12 de production de fluide, en particulier une installation de liquéfaction de gaz naturel.
Le dispositif d'échange thermique 10 est destiné à placer en relation d'échange thermique un premier fluide circulant dans un cycle de réfrigération avec un deuxième fluide de l'installation 12. Le premier fluide est propre à se réchauffer et à se vaporiser au moins en partie dans le dispositif 10 pour engendrer un fluide entraîné. Le deuxième fluide est propre à être refroidi, et avantageusement liquéfié dans le dispositif 10.
Dans cet exemple, le premier fluide est un hydrocarbure, par exemple du propane, ou un mélange d'hydrocarbures.
Le deuxième fluide est avantageusement du gaz naturel ou un mélange réfrigérant. Il est sous forme gazeuse ou diphasique en amont du dispositif d'échange thermique 10. Le deuxième fluide est sous forme liquide ou diphasique ou gazeux après son passage dans le dispositif d'échange thermique 10.
L'installation 12 comprend une source 14 de deuxième fluide sous forme gazeuse, disposée en amont du dispositif d'échange thermique 10, et une capacité 16 de récupération du deuxième fluide liquéfié, disposée en aval du dispositif d'échange thermique 10.
L'installation 12 comprend en outre un cycle de réfrigération 18, dans lequel circule le premier fluide. Le cycle de réfrigération 18 comprend par exemple, en amont du dispositif 10, un organe de détente 20, tel qu'une vanne de détente statique ou une turbine de détente dynamique, propre à détendre le premier fluide pour entraîner son refroidisement, et un séparateur 22 gaz/liquide, disposé entre l'organe de détente 20 et le dispositif d'échange thermique 10. Le cycle de réfrigération 18 comporte un compresseur 24, disposé en aval du dispositif d'échange thermique 10.
En référence à la figure 1 , le dispositif d'échange thermique 10 est de type à calandre et faisceau de tubes.
Il comporte une calandre 30 allongée, un faisceau de tubes 32 disposé dans un volume intérieur 34 de la calandre 30 et un distributeur/collecteur 36, propre à distribuer le deuxième fluide dans le faisceau de tubes 32 et à le collecter à sa sortie du faisceau de tubes 32. Le faisceau de tubes est représenté schématiquement par un seul tube sur la figure 1 .
Le dispositif d'échange thermique 10 comporte en outre au moins une entrée inférieure 38 d'introduction du premier fluide dans le volume intérieur 34, au moins une sortie inférieure 40 de purge d'un excès de premier fluide sous forme liquide, et au moins une sortie supérieure 42 d'évacuation du flux gazeux entraîné, disposée au-dessus de la calandre 30.
Le dispositif d'échange thermique 10 comprend de plus un organe de désengagement 44, interposé entre le faisceau de tubes 32 et la sortie supérieure 42 pour éliminer les gouttelettes de liquide présentes dans le flux gazeux entraîné à travers la sortie supérieure 42.
La calandre 30 s'étend suivant un axe longitudinal A-A' d'allongement, qui dans l'exemple représenté sur la figure 1 , est un axe horizontal.
Elle présente une paroi 46 délimitant intérieurement le volume intérieur 34, une pluralité de chicanes 48 de support du faisceau de tubes 32, et dans cet exemple, une paroi interne 50 de rétention du premier fluide autour du faisceau de tubes 32, faisant saillie verticalement dans le volume intérieur 34, au voisinage de l'extrémité du faisceau de tubes 32.
Le faisceau de tubes 51 comporte par exemple plus de 5000 tubes.
Chaque tube 51 présente un diamètre interne notamment compris entre 1 ,6 cm (5/8 de pouce) et 3,8 cm (1 .5 pouce). Les tubes 51 présentent de préférence une section circulaire. Les tubes sont dépourvus de matériau de remplissage solide, comme par exemple un packing ou du catalyseur.
Dans cet exemple, chaque tube 51 présente un tronçon amont 52 et un tronçon aval 54 s'étendant linéairement parallèlement à l'axe A-A', et un tronçon intermédiaire coudé 56 raccordant les tronçons 52, 54. Les tronçons 52, 54 débouchent en amont et en aval dans le distributeur/collecteur 36.
Dans l'exemple illustré par la figure 2, les tubes 51 du faisceau de tubes 32 définissent, en section dans un plan transversal à l'axe A-A', une enveloppe 55 de contour circulaire.
En variante, comme illustré par la figure 3 ou par la figure 5, les tubes 51 définissent, en section dans un plan transversal à l'axe A-A', une enveloppe 55 de contour allongé suivant un axe B-B' horizontal. Cette enveloppe est par exemple de forme sensiblement oblongue à bord droit (voir figure 3), ou de forme pseudo trapézoïdale, avec deux bords horizontaux parallèles raccordés par deux bords de contours en forme d'arc de cercle (voir figure 5).
Lorsque l'enveloppe définie par les tubes 51 est allongée, la compacité du dispositif d'échange thermique 10 est améliorée, pour une hauteur donnée séparant le faisceau de tubes 32 de l'organe de désengagement 44.
Le distributeur/collecteur 36 comporte un compartiment amont 60 de distribution du deuxième fluide sous forme gazeuse ou diphasique et un compartiment aval 62 de collecte du deuxième fluide sous forme liquide ou diphasique.
Le compartiment amont 60 est raccordé d'une part à la source 14 de deuxième fluide, et d'autre part, aux tronçons amont 52 des tubes 51 .
Le compartiment aval 60 est raccordé d'une part, aux tronçons aval 54 des tubes 51 et d'autre part, à la capacité 16 de collecte du deuxième fluide sous forme liquide ou diphasique.
L'entrée inférieure 38 est piquée verticalement sous la calandre 30, et débouche vers le haut en regard du faisceau de tubes 32. Elle est propre à introduire le premier fluide sous forme liquide ou diphasique par débordement dans le volume intérieur 34. Elle est raccordée en amont à l'organe de détente 20, avantageusement à travers le séparateur liquide/gaz 22.
La paroi de rétention 50 présente une hauteur supérieure à la hauteur du faisceau de tubes 32. Elle est propre à retenir le premier fluide introduit par l'entrée inférieure 38 pour immerger sensiblement totalement le faisceau de tubes 32 dans le premier fluide.
La sortie inférieure 40 est piquée verticalement sous la calandre 30, à l'opposé du faisceau de tubes 32 par rapport à la paroi de rétention 50.
Le premier fluide liquide n'ayant pas été vaporisé dans le volume intérieur 34 est propre à s'écouler par débordement au-dessus de la paroi de rétention 50, et à s'évacuer à travers la sortie inférieure 40. La sortie supérieure 42 est piquée verticalement au-dessus de la calandre 30, de préférence en regard du faisceau de tubes 32, à l'opposé de l'organe de désengagement 44 par rapport au faisceau de tubes 32. Elle est raccordée en aval au compresseur 24.
L'organe de désengagement 44 est destiné à éliminer les gouttelettes présentes dans le fluide entraîné au-dessus du faisceau de tubes.
Il est interposé horizontalement entre le faisceau de tubes 32 et la sortie supérieure 42, au-dessus du faisceau de tubes 32. Il s'étend avantageusement sur toute la longueur de la calandre 46.
Une hauteur minimale h1 est maintenue entre les tubes 51 du faisceau de tubes 32 et l'organe de désengagement 44. Cette hauteur est par exemple supérieure à 600 mm.
L'organe de désengagement 44 comporte au moins une cloison ajourée formée d'un treillis ayant une structure en caillebotis 70, telle qu'illustrée par la figure 7 ou d'un assemblage de lamelles parallèles 72, par exemple en forme de chevrons, telle qu'illustrées par la figure 8.
La cloison ajourée définit un réseau d'alvéoles 74, permettant le passage du flux d'entraînement gazeux chargé de gouttelettes, et la collecte des gouttelettes à la périphérie des passages
Dans l'exemple représenté sur la figure 2, l'organe de désengagement 44 comporte une première cloison longitudinale ajourée 80 située à une première hauteur, et une deuxième cloison longitudinale ajourée 82, disposée à l'écart verticalement de la première cloison longitudinale ajourée 80 à une deuxième hauteur au-dessus de la première hauteur.
L'organe de désengagement 44 comporte en outre une troisième cloison longitudinale ajourée 84 espacée horizontalement de la première cloison 80, à la même hauteur que la première cloison 80.
Les cloisons longitudinales 80, 82, 84 sont formées par des plaques ajourées s'étendant horizontalement sur toute la longueur de la calandre 30.
La première cloison 80 et la deuxième cloison 84 délimitent entre elles un espace intermédiaire 86 couvert vers le haut par la deuxième cloison 82.
La largeur de la deuxième cloison 82 est supérieure à celle de l'espace intermédiaire 86. Ainsi, au moins une partie latérale de la deuxième cloison 82 s'étend en regard de la première cloison 80, et au moins une partie latérale de la deuxième cloison 82 s'étend en regard de la troisième cloison 84. La première cloison 80 est raccordée à la deuxième cloison 82 par une première paroi pleine inclinée 88. La troisième cloison 84 est raccordée à la deuxième cloison 82 par une deuxième paroi pleine inclinée 89.
Ainsi, selon l'invention, dans chaque plan transversal perpendiculaire à l'axe longitudinal A-A', l'organe de désengagement 44 comporte au moins deux régions 90, 92, 94 de passage de fluide disjointes, et au moins une région intermédiaire 98, 99 empêchant le passage de fluide.
Dans l'exemple représenté sur la figure 2, au moins une première région 90 de passage de fluide est délimitée sur la première cloison ajourée 80, une deuxième région 92 de passage de fluide est délimitée sur la deuxième cloison ajourée 82, et une troisième région 94 de passage de fluide est délimitée sur la troisième cloison 84. La deuxième région de passage de fluide 92 est située au-dessus de la première région de passage de fluide 90 et de la troisième région de passage de fluide 94 en étant totalement disjointe de ces régions 90, 94.
Les régions intermédiaires 98, 99 empêchant le passage de fluide sont délimitées respectivement par les parois pleines 88, 89.
La deuxième région de passage de fluide 92 étant déportée verticalement par rapport aux régions de passage de fluide 90, 94, il est possible de remonter l'organe de désengagement 44 dans la calandre 30, sans diminuer la surface ajourée disponible pour le passage du flux entraîné.
Le dispositif d'échange thermique 10 est donc plus compact, tout en conservant des propriétés adéquates d'élimination des gouttelettes présentes dans le flux entraîné.
Un procédé d'échange thermique, mis en œuvre à l'aide du dispositif 10 selon l'invention, va maintenant être décrit.
Dans ce procédé, le deuxième fluide sous forme gazeuse est amené depuis la source 14 jusqu'au compartiment de distribution 60 du distributeur/collecteur 36. Le premier fluide est réparti entre les tubes 51 du faisceau de tubes 32 et circule successivement dans le tronçon amont 52, dans le tronçon intermédiaire coudé 56, puis dans le tronçon aval 54.
Lors de ce passage dans le faisceau de tubes 32, le deuxième fluide se refroidit et se condense par échange thermique sans contact avec le premier fluide situé à l'extérieur des tubes 51 du faisceau 32 dans le volume intérieur 34.
Le deuxième fluide est collecté sous forme liquide dans le compartiment de collecte 62, puis est évacué hors du dispositif 10 jusqu'à la capacité 16.
Simultanément, du premier fluide sous forme liquide ou diphasique, obtenu par détente à travers l'organe de détente 20 est introduit en continu par l'entrée inférieure 38 dans le volume intérieur 34. Le premier fluide forme un bain de liquide, dans lequel sont immergés les tubes 51 du faisceau de tubes 32.
Les calories issues du deuxième fluide, collectées par le premier fluide provoquent l'évaporation partielle du premier fluide autour du faisceau de tubes 32 et le dégagement d'un flux entraîné au-dessus du faisceau de tubes 32.
Le flux entraîné est constitué majoritairement de gaz, mais comporte éventuellement des gouttelettes de liquide en amont de l'organe de désengagement 44.
Lors du passage dans l'organe de désengagement 44, le flux entraîné traverse les régions de passage de fluide 90, 92, 94 des cloisons ajourées 80, 82, 84. Les gouttelettes de liquide sont retenues par la structure des cloisons 80, 82, 84, de sorte que le flux entraîné est totalement gazeux dans l'espace aval de récupération 100 situé à l'opposé du faisceau de tubes 32 par rapport à l'organe de désengagement 44.
Le flux entraîné est ensuite extrait par la sortie supérieure 42 pour être amené jusqu'au compresseur 24.
Dans le volume intérieur 34, l'excès de premier fluide non évaporé s'écoule par débordement à partir de la paroi de rétention 50 jusqu'à la sortie inférieure 40, avant d'être recyclé.
La présence d'un organe de désengagement 44 présentant des régions de passage de fluide disjointes améliore donc la compacité du dispositif d'échange thermique 10, sans nuire à la capacité d'élimination des gouttelettes de liquide dans le fluide entraîné, et en maintenant une distance suffisante entre le faisceau de tubes 32 et l'organe de désengagement 44.
Une variante de dispositif 10 selon l'invention, représentée sur la figure 4, diffère du dispositif 10 représenté sur la figure 2 en ce que les cloisons longitudinales 80, 82 s'étendent verticalement, parallèlement l'une à l'autre sur toute la longueur de la calandre 30. La paroi pleine 88 s'étend horizontalement sous les cloisons 80, 82 pour obturer vers le bas l'espace aval 100.
La paroi pleine 88 fait saillie latéralement de part et d'autre des parois 80, 82, pour forcer le flux entraîné à se déplacer latéralement vers l'extérieur de la calandre 30, puis à effectuer un coude pour atteindre les cloisons ajourées 80, 82.
Comme précédemment, les cloisons ajourées 80, 82 délimitent respectivement dans chaque plan transversal à l'axe A-A', une première région de passage de fluide 90 et une deuxième région de passage de fluide 92 disjointes. Les régions 90, 92 s'étendent ici verticalement. La première région de passage de fluide 90 et la deuxième région de passage de fluide 92 sont raccordées l'une à l'autre par une région pleine 98 horizontale, située en regard du faisceau de tubes 32.
Le fonctionnement du dispositif 10 représenté sur la figure 4 est analogue à celui du dispositif 10 représenté sur la figure 2.
Une autre variante de dispositif 10 selon l'invention est illustrée par les figures 5 et
6.
À la différence du dispositif 10 représenté sur la figure 1 , le dispositif 10 représenté sur les figures 5 et 6 comporte une cheminée 1 10 faisant saillie verticalement au-dessus de la calandre 30.
La cheminée 1 10 est de forme sensiblement cylindrique d'axe vertical C-C. Elle débouche dans le volume intérieur 34, au-dessus du faisceau de tubes 32.
La sortie supérieure 42 est ménagée à l'extrémité libre de la cheminée 1 10.
L'organe de désengagement 44 est contenu dans la cheminée 1 10.
Dans cet exemple, l'organe de désengagement 44 comporte une cloison ajourée 80 cylindrique d'axe vertical, de préférence coaxiale avec la cheminée 1 10. Il comporte une paroi pleine 88 fermant la cloison ajourée 80 vers le haut, et une paroi pleine annulaire 89 raccordant un bord inférieur de la cloison ajourée 80 à la périphérie de la cheminée 1 10.
La cloison ajourée cylindrique 80 débouche vers le bas en regard du faisceau de tubes 32, à l'intérieur de la paroi pleine annulaire 89.
Comme précédemment, dans au moins un plan transversal perpendiculaire à l'axe A-A', visible sur la figure 5, la cloison ajourée 80 délimite une première région de passage de fluide 90 et une deuxième région de passage de fluide 92 disjointes. Les régions 90, 92 sont ici verticales.
La paroi intermédiaire 88 délimite une région intermédiaire pleine 98 raccordant les régions 90, 92.
Par ailleurs, le faisceau de tubes 32 définit une enveloppe allongée horizontalement, ici de forme pseudo trapézoïdale.
Dans une variante (non représentée) du dispositif 10 de la figure 3, l'organe de désengagement 44 comprend une unique cloison longitudinale ajourée 80 s'étendant horizontalement. L'organe de désengagement 44 ne comporte pas, dans au moins un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal A-A', au moins deux régions de passage de fluide disjointes et au moins une région intermédiaire empêchant le passage de fluide.
Dans une variante, illustrée par la figure 9, le faisceau de tubes 32 est un faisceau de tubes multicourants. Les tubes 51 d'une première région 200 du faisceau 32 sont raccordés à une source 202 de mélange réfrigérant. Les tubes 51 d'une deuxième région 204 sont raccordés à la source 14 de gaz naturel.
Dans cet exemple, les régions 200, 204 sont situées l'une au-dessus de l'autre.
En variante, représentée sur la figure 10, les régions 200, 204 sont situées côte à côte.
Dans le cinquième dispositif 10 selon l'invention, illustré sur la figure 1 1 , les tubes 51 sont des tubes droits qui traversent la calandre 30 parallèlement à son axe A-A'.
Dans une variante, la cloison ajourée est formée d'une mousse métallique.
Dans une autre variante, la cloison ajourée comporte une paroi délimitant des ouvertures et une mousse métallique positionnée sur les ouvertures de la paroi.
La mousse métallique est par exemple une mousse d'aluminium telle que la mousse Duocel® commercialisée par la société ERG Aerospace Corporation.
En outre, comme visible manifestement sur les figures, l'espace aval 100 de récupération de gaz, situé à l'opposé du volume intérieur par rapport à l'organe de désengagement 44 est délimité d'une part, par les régions de passage de fluide, et d'autre part, par la ou par chaque région empêchant le passage de fluide.
Comme indiqué plus haut, cet espace aval 100 contient un fluide exclusivement gazeux ayant traversé les régions de passage de fluide.

Claims

REVENDICATIONS
1 . - Dispositif (10) d'échange thermique entre un premier fluide destiné à être vaporisé et un deuxième fluide destiné à être refroidi et/ou condensé, comprenant :
- une calandre (30), définissant un volume intérieur (34) de réception du premier fluide s'étendant suivant un axe longitudinal (Α-Α') ;
- un faisceau de tubes (32) disposé dans la calandre (30), le faisceau de tubes (32) s'étendant longitudinalement dans le volume intérieur (34) pour recevoir le deuxième fluide ;
- un organe de désengagement (44), propre à effectuer une séparation liquide vapeur dans le fluide entraîné à partir du volume intérieur (34), l'organe de désengagement (44) étant disposé au-dessus du faisceau de tubes (32) ;
caractérisé en ce que, dans au moins un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal (Α-Α'), l'organe de désengagement (44) comporte au moins deux régions de passage de fluide disjointes (90, 92, 94) et au moins une région intermédiaire (88, 89) empêchant le passage de fluide.
2. - Dispositif (10) selon la revendication 1 , dans lequel chaque région de passage de fluide (90, 92, 94) est formée par une cloison ajourée.
3. - Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les régions de passage de fluide (90, 92, 94) définissent un espace aval (100) de récupération de gaz, situé à l'opposé du volume intérieur (34) par rapport à l'organe de désengagement (44).
4. - Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les régions de passage de fluide (90, 92, 94) sont espacées horizontalement et/ou verticalement.
5. - Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'organe de désengagement (44) comprend au moins une première région de passage de fluide (90) horizontale située à une première hauteur et au moins une deuxième région de passage de fluide horizontale (92) située à une deuxième hauteur au- dessus de la première hauteur.
6. - Dispositif (10) selon la revendication 5, dans lequel l'organe de désengagement (44) comprend au moins une troisième région de passage de fluide (94) horizontale située verticalement à la même hauteur que la première région de passage de fluide (90), la première région de passage de fluide (90) et la troisième région de passage de fluide (94) délimitant entre elles un espace intermédiaire (86), la deuxième région de passage de fluide (92) couvrant l'espace intermédiaire (86).
7. - Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'organe de désengagement (44) comprend au moins une première région de passage de fluide (90) verticale et au moins une deuxième région de passage de fluide (92) verticale, espacée horizontalement de la première région de passage de fluide (90).
8. - Dispositif (10) selon la revendication 7, dans lequel l'organe de désengagement (44) comporte au moins deux cloisons longitudinales ajourées (80, 82), la première région de passage de fluide (90) étant délimitée par la première cloison longitudinale ajourée (80) et la deuxième région de passage de fluide (92) étant délimitée par la deuxième cloison longitudinale ajourée (82).
9. - Dispositif (10) selon la revendication 8, dans lequel la région intermédiaire (97) est située sous la première région de passage de fluide (90) et sous la deuxième région de passage de fluide (92).
10. - Dispositif (10) selon la revendication 7, dans lequel l'organe de désengagement (44) comprend une cloison ajourée de révolution autour d'un axe vertical, avantageusement une cloison cylindrique ajourée.
1 1 . - Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une cheminée (1 10) disposée au-dessus de la calandre (30), l'organe de désengagement (44) étant disposé dans la cheminée.
12. - Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, dans le plan perpendiculaire à l'axe longitudinal (Α-Α'), le faisceau de tubes (32) définit une enveloppe allongée horizontalement, notamment de forme oblongue ou pseudo trapézoïdale.
13. - Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une entrée d'introduction (38) du premier fluide dans le volume intérieur (34), l'entrée d'introduction (38) débouchant dans le fond du volume intérieur (34), dans une partie inférieure de la calandre (30).
14. - Installation (12) de liquéfaction d'hydrocarbures, comprenant au moins un train de liquéfaction, le train de liquéfaction comprenant un dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
15. - Procédé d'échange thermique entre un premier fluide destiné à être vaporisé et un deuxième fluide destiné à être refroidi et/ou condensé, comprenant les étapes suivantes :
- fourniture d'un dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 13,
- passage du premier fluide dans le volume intérieur (34) ;
- passage du deuxième fluide dans les tubes (51 ) du faisceau de tubes (32) ; - réchauffage du premier fluide par échange thermique avec le deuxième fluide, et évaporation au moins partielle du premier fluide pour former un fluide entraîné comprenant du gaz et des gouttelettes de liquide ;
- collecte du liquide présent dans le fluide entraîné dans l'organe de désengagement (44), par passage du fluide entraîné à travers les régions de passage de fluide (90, 92, 94).
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