FR3020861A1

FR3020861A1 - Procede de fabrication d'une ligne de depressurisation

Info

Publication number: FR3020861A1
Application number: FR1454164A
Authority: FR
Inventors: Guillaume Vaillant
Original assignee: Total SE
Current assignee: TotalEnergies Onetech SAS
Priority date: 2014-05-07
Filing date: 2014-05-07
Publication date: 2015-11-13
Anticipated expiration: 2034-05-07
Also published as: BR112016025943B1; FR3020861B1; BR112016025943A2; WO2015170040A1

Abstract

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une ligne de dépressurisation pour une dépressurisation d'un conteneur (200) contenant un mélange gazeux d'une première pression P1 à une deuxième pression P2, le procédé comporte une détermination d'un diamètre (d) d'une ligne de dépressurisation (201), le diamètre étant déterminé de telle sorte que la vitesse d'écoulement du mélange gazeux s'écoulant dans ladite ligne de dépressurisation ayant ledit diamètre et sous différence de pression P1-P2 soit apte à empêcher le dépôt (204,302) d'une épaisseur (e) de plus de 1mm ou de 1% du diamètre déterminée de cristaux dudit élément gazeux sur des parois (301) de ladite ligne de dépressurisation et une fabrication d'une ligne de dépressurisation (201) ayant comme diamètre (d) le diamètre déterminée.

Description

PROCEDE DE FABRICATION D'UNE LIGNE DE DEPRESSURISATION La présente invention concerne le domaine de la dépressurisation rapide d'un mélange gazeux, par exemple lors d'une situation d'urgence, notamment lorsque le 5 mélange gazeux comprend du CO2. En cas de situation d'urgence se déclarant à proximité d'un conteneur, par exemple partiellement rempli de liquide en équilibre thermodynamique avec un mélange gazeux sous pression (comme la survenance d'un feu à proximité dudit 10 conteneur), il peut être utile, voire nécessaire, de procéder à une dépressurisation rapide de ce conteneur afin d'éviter toute explosion. Du fait de la dépressurisation, le mélange gazeux en sortie du conteneur a tendance à se refroidir de manière importante du fait de l'effet Joule-Thomson. Lorsque le mélange gazeux contient un élément (par exemple du CO2) 15 susceptible de former des cristaux (ou plus généralement, un solide) au-dessus de la température minimale atteinte dans la ligne lors de dépressurisation, un risque de blocage ou de colmatage de la ligne de dépressurisation en raison du dépôt, de l'adhérence et / ou de l'agglomération desdits cristaux sur ladite ligne peut survenir ou encore à cause du détachement brutal de blocs de cristaux adhérés aux parois de 20 la ligne et leur accumulation dans une zone de rétrécissement du tube (ex. coude, etc.) Ce risque est d'autant plus élevé que l'élément gazeux susceptible de former des cristaux est en forte concentration dans le mélange gazeux. En effet, le risque d'accumulation de cristaux jusqu'à un blocage de la ligne de dépressurisation est 25 bien présent dès qu'une quantité suffisante de cristaux est formée au cours de la dépressurisation. Cette accumulation peut dépendre des caractéristiques de ladite ligne (diamètre, longueur, métal utilisé, rugosité, etc.). Un tel blocage peut être problématique dans le cadre d'installations pétrolières ou gazières : un blocage de la ligne de dépressurisation augmente, de manière significative, les risques d'explosion sur les installations de surfaces. Par ailleurs, il existe certains standards selon lesquels un conteneur (ou un navire) doit être pourvu d'un dispositif de dépressurisation d'urgence. Ce dispositif fait partie intégrante de la conception et de la sécurité du conteneur. Par exemple, selon la norme API 521 (« Guide for pressure-relieving and depressuring systems »), ce dispositif de dépressurisation d'urgence doit être capable de réaliser une dépressurisation à 7 bars en 15 minutes ou de réduire la pression dans le conteneur de moitié en 15 minutes. En cas de blocage de la ligne de dépressurisation, de tels standards ne peuvent être respectés. Il est envisageable de chauffer les lignes de dépressurisation afin d'éviter toute formation de glaces (i.e. cristaux) sur les parois. Néanmoins, en cas d'une défaillance majeure (comme une perte d'énergie), il peut être impossible de chauffer de telles lignes.

Ainsi, il existe un besoin pour éviter toute accumulation de cristaux dans les lignes de dépressurisation lors d'une dépressurisation d'un conteneur, par exemple partiellement rempli de liquide en équilibre thermodynamique avec un mélange de gaz sous pression, de manière simple et de manière résiliente à un incident majeur. L'objectif de la présente invention est ainsi d'éviter le blocage de la ligne au cours d'une dépressurisation par un système innovant. La présente invention vise ainsi un procédé de fabrication d'une ligne de dépressurisation pour une dépressurisation d'un conteneur contenant un mélange gazeux d'une première pression P1 à une deuxième pression P2, le mélange gazeux contenant un élément gazeux susceptible de former des cristaux lors d'une dépressurisation du mélange gazeux de la première pression à la deuxième pression. Le procédé comporte : - détermination d'un diamètre d d'une ligne de dépressurisation, le diamètre étant déterminé de telle sorte que la vitesse d'écoulement du mélange gazeux s'écoulant dans ladite ligne de dépressurisation ayant ledit diamètre et sous différence de pression P1-P2 soit apte à empêcher le dépôt d'une épaisseur de plus de 1 mm ou de 1% du diamètre déterminé de cristaux dudit élément gazeux sur des parois de ladite ligne de dépressurisation ; - fabrication d'une ligne de dépressurisation ayant comme diamètre le diamètre déterminée. L'élément gazeux mentionné ci-avant est par exemple du CO2. La détermination dudit diamètre (i.e. le dimensionnement de la ligne de dépressurisation) peut se faire à l'aide de calculs (voir ci-dessous, les formules et les modélisations proposées) ou à l'aide d'expériences en laboratoire, par exemple. En conditions réelles, il peut être utile de chercher, en faisant varier le diamètre de la ligne de dépressurisation, le diamètre au-delà duquel des dépôts de cristaux (i.e. des accumulations de cristaux) gène la circulation du mélange gazeux dans la ligne.

Cette gêne peut être liée au fait que la ligne de dépressurisation est complètement obstruée (i.e. diamètre efficace réduit à 0) ou que le diamètre efficace de la ligne de dépressurisation est réduite de telle sorte que le temps « normal » (i.e. sans dépôt de cristaux) de dépressurisation nécessaire pour diminuer la pression dans le conteneur jusqu'à une valeur seuil (ex. 7bar ou la moitié de la valeur de pression nominale) est sensiblement modifié (ex. variation du temps de dépressurisation de plus de 3% ou 4%). Il est ainsi possible de mesurer l'épaisseur maximale (ou moyenne sur une section de la ligne, par exemple) des dépôts de cristaux sur les parois de la ligne de dépressurisation et de vérifier que cette épaisseur ne dépasse pas quelques millimètres (ex. 0,1mm, 0,5mm, 1mm, 5mm) ou un certain pourcentage du diamètre de la ligne (ex. 0,1 %, 0,4%, 0,8%, 2%, 3%). Si cette épaisseur dépasse la limite, il est considéré que ce dépôt impactera de manière trop importante les temps de dépressurisations cible. Dans un mode de réalisation, le diamètre déterminé peut être déterminé de sorte que la vitesse d'écoulement U du mélange gazeux s'écoulant dans ladite ligne de dépressurisation ayant ledit diamètre et sous différence de pression P1-P2 soit supérieure à la vitesse critique Ucrit = c1(1og10 c/ + c2) avec c1 et c2, deux constantes déterminées pour un mélange gazeux donné. Cette vitesse d'écoulement U peut être déterminée à l'aide d'expérience en condition réelles (ou proche de la réalité) ou à l'aide de simulations / calculs à l'aide d'outils de simulation 1D du marché prenant en compte, par exemple, les équations de la thermodynamique (ou des modèles approchants) et les équations de la mécanique des fluides (ou des modèles approchants) applicables à la situation. Bien entendu, cette vitesse déterminée peut être la vitesse la plus basse qui permet encore l'existence et/ou la formation de cristaux. Si la vitesse U déterminée est inférieure à la vitesse critique U'it, il est possible de réduire le diamètre d de la ligne de dépressurisation afin d'augmenter cette vitesse U.

A titre d'exemple, la valeur c1 peut être comprise entre 12,1 et 14,9. Avantageusement, cette valeur est proche de 13,5 mais des études de sensibilités ont montré que la variation de cette valeur dans l'intervalle mentionné possède un impact faible sur les résultats obtenus.

De même, la valeur c2 peut être comprise entre 4,1 et 5,02. Avantageusement, cette valeur est proche de 4.56 mais des études de sensibilités ont montré que la variation de cette valeur dans l'intervalle mentionné possède un impact faible sur les résultats obtenus.

Dans un mode de réalisation particulier, la pression P1 peut être préalablement déterminée comme étant fonction de P2, d'une température T1 au sein du conteneur et d'une température TPT d'un point triple dans un diagramme de changement d'état. En effet, la température du point triple TPT est potentiellement la température la plus élevé à laquelle des cristaux de glace (ex. cristaux de CO2) peuvent être formé. Cette température du point triple TPT peut également être remplacée par la température de sublimation pour une pression P2 (Tsublip2). Si la pression P1 est en pratique déterminée par les conditions initiales du conteneur, cette pression peut varier en fonction du temps (si to est par exemple l'instant à partir duquel une dépressurisation est déclenchée). Le fait de fixer la pression P1 à la pression ci-dessus permet de se placer dans une situation la plus défavorable concernant la formation des cristaux (i.e. la pression la plus basse à laquelle une formation de cristaux survient et donc la vitesse la plus basse à laquelle une formation de cristaux survient). Bien entendu, en fonction des conditions initiales, il est possible que ces conditions de pression et de température (P1, TPT) ne soient jamais atteintes mais cette fixation de ce paramètre P1 pour la pression permet simplement d'identifier la situation la plus défavorable (i.e. identification de la borne haute pour le diamètre d).

En outre, la pression P1 peut être fonction de p, T1, TPT et P2 ou encore de - (T1 - TPT) + P2 avec kt le coefficient de Joule-Thomson pour ledit mélange gazeux. Cette température du point triple TPT peut également être remplacée par la température de sublimation pour une pression P2 (Tsublip2). Bien entendu, la pression P1 peut être également fonction de l'enthalpie de l'élément gazeux susceptible de former des cristaux lors d'une dépressurisation. La présente invention vise également un système apte à contenir un mélange gazeux, ledit système comprenant : - un conteneur apte à contenir ledit mélange gazeux à première pression P1 ; - au moins une ligne de dépressurisation (pouvant, par exemple constituer un ou plusieurs réseaux de torches), apte à permettre une dépressurisation dudit mélange gazeux de la première pression à une deuxième pression P2 pour réduire la pression au sein du conteneur d'au moins 10% en moins de 15 min, le mélange gazeux contenant un élément gazeux susceptible de former des cristaux lors d'une dépressurisation du mélange gazeux de la première pression à la deuxième pression. Par ailleurs, un diamètre d'une ligne de dépressurisation est inférieur à un diamètre limite telle que la vitesse d'écoulement du mélange gazeux s'écoulant dans ladite ligne de dépressurisation ayant ledit diamètre limite et sous différence de pression P1-P2 soit apte à empêcher le dépôt d'une épaisseur de plus de 1mm de cristaux dudit élément gazeux ou de 1`)/0 dudit diamètre sur des parois de ladite ligne de dépressurisation.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre un exemple de diagramme de phase du dioxyde de carbone (CO2) ; - la figure 2 illustre un exemple de conteneur partiellement rempli de liquide en équilibre thermodynamique avec un gaz sous pression raccordé à une ligne de dépressurisation par une vanne ; - la figure 3 illustre une coupe transversale d'une ligne de dépressurisation lors d'une interaction avec un cristal de neige carbonique (ou tout autre type de cristal) ; - la figure 4 illustre la chute de pression dans un conteneur contenant du gaz en cas de dépressurisation.

La figure 1 illustre un exemple de diagramme de phase 100 du dioxyde de carbone. Ce diagramme de phase comprend une zone 101 (i.e. conditions de température et de pression) dans lequel le CO2 est sous forme gazeuse. Dans la zone 102, le CO2 est sous forme liquide. Dans la zone 103, le CO2 est sous forme solide / cristalline. On appelle le point 104 un « point triple ». Ce point 104 est un point du diagramme de phase 100 correspondant à la coexistence des trois états mentionnés ci-dessus. Pour le CO2, le point 104 correspond aux conditions suivantes : pression PPT de 5,11 5 atm et température TPT de -56,6°C. Aucune phase liquide ne peut être obtenue pour des températures inférieures à TPT. Pour des températures supérieures à TPT, il est possible d'obtenir une phase liquide en diminuant la température (ex. flèche 107). 10 Le point 105 est le point de sublimation du CO2 pour une pression de 1 atm. Pour des températures inférieures à la température TPT, si le CO2 est dans un état gazeux à Po et que la température est diminuée en dessous de To (ex. flèche 106), le CO2 gazeux peut se transformer en cristaux solides : on appelle ce phénomène la « sublimation inverse ». 15 La figure 2 illustre un exemple de conteneur partiellement rempli de liquide en équilibre thermodynamique avec un gaz sous pression muni d'une ligne de dépressurisation. Le système de stockage de la figure 2 comprend un conteneur 200 connecté à 20 une ligne de dépressurisation 201. Le conteneur 200 est un conteneur partiellement rempli de liquide en équilibre thermodynamique avec un gaz sous pression contenant une concentration importante de CO2 (éventuellement 100% de CO2). La ligne 201 est, par exemple, connectée au conteneur 200 via une vanne ou un orifice 205 pouvant être ouverte 25 sur demande ou automatiquement en cas de surpression. En effet, il peut être utile de dépressuriser le conteneur 200 dans le cadre d'une surpression, d'une procédure d'arrêt d'urgence, etc. Cela est notamment le cas si la pression dans le conteneur atteint un niveau d'alerte dans le processus de sécurité.

Bien entendu, plusieurs lignes de dépressurisation ou des tubes de mesures de pressions, de production, d'alimentation, etc. peuvent exister sur ce conteneur (non représentée). Lors d'une dépressurisation, le mélange gazeux contenu dans le conteneur 200 emprunte la ligne 201 (flèche 202) et peut être mis, par exemple, à l'air libre (flèche 203) ou être torché. Du fait de cette brusque chute de pression, notamment lors du passage dans la vanne 205, le CO2 peut produire des cristaux de différentes tailles (situation de la flèche 106 de la figure 1) pouvant atteindre plusieurs centaines de microns le long de la ligne de dépressurisation 201. Certains de ces cristaux peuvent se déposer et adhérer sur les parois de la ligne de dépressurisation 201 et/ou sur une couche de cristaux de CO2 déjà fixés aux parois. Il a été constaté expérimentalement que cette adhésion peut être telle que la ligne de dépressurisation s'obstrue ou que le diamètre efficace de la ligne de dépressurisation soit si faible que les études théoriques de vitesse/temps de dépressurisation d'urgence soient caduques. Le plus souvent, lorsque l'on cherche à augmenter la vitesse de dépressurisation d'un conteneur (i.e. diminuer le temps de dépressurisation, afin de respecter notamment certaines normes ou réglementations, par exemple, diminution de 10%, 50% de la pression, ou encore à 7 bar en moins de 15 min), la solution venant à l'esprit du technicien est d'augmenter le diamètre des lignes de dépressurisation. Mais cette solution n'est en réalité pas souhaitable du fait du dépôt décrit ci-avant, le diamètre efficace de la ligne de dépressurisation (i.e. le diamètre de la ligne « non-obstrué » par des cristaux ayant adhéré à la paroi ou à d'autres cristaux) ayant alors tendance à être réduit : les estimations / calculs / expérimentations devenant caduques, le respect du temps estimé de dépressurisation du conteneur ne peut alors pas être respecté, et pire la ligne de dépressurisation du réseau de torche peut se boucher (ex. par d'éventuels détachements de blocs de cristaux de CO2), conduisant à une surpression puis à une possible explosion.

Dès lors, au regard des considérations de la présente demande, il convient d'éviter que, pour des conditions opératoires impliquant la présence de cristaux (de CO2 ou autre), la vitesse du fluide dans la ligne de dépressurisation ne soit inférieure à une vitesse critique U'it, ce qui peut se traduire par le fait que le diamètre de la ligne de dépressurisation ne dépasse une valeur critique, diamètre qui permet une vitesse d'écoulement du fluide suffisante pour « décrocher » tout cristal qui viendrait à adhérer à une couche de CO2 solidaire de la paroi de la ligne de dépressurisation. Ce diamètre critique peut être déterminé à l'aide de modélisations physiques et mathématique (voir ci-dessous) mais peut également être déterminée grâce à une ou plusieurs expérimentations en conditions réelles (ex. dépressurisation d'un conteneur contenant un mélange gazeux à une pression P1 donnée à une pression P2 et variation du diamètre de la ligne de dépressurisation). La figure 3 illustre une coupe transversale d'une ligne de dépressurisation 201 lors d'une interaction avec un cristal 303 de neige carbonique. Lors du transport turbulent d'un cristal 303 de CO2 dans la ligne de dépressurisation 304, il existe une probabilité non-nulle que ce cristal vienne en contact avec les parois 301 de cette ligne de dépressurisation ou avec une couche 302 de CO2 solidifié et solidaire de la paroi 301. Cette dernière couche est constituée, le plus souvent, de cristaux de CO2 ayant adhéré à la paroi 301 durant le transport.

Cette adhésion est notamment due à des interactions physico-chimiques entre le cristal de CO2 et la paroi /la couche adhérée. La force d'adhésion des cristaux de CO2 avec la paroi (souvent métallique) peut être plus importante que la force d'adhésion des cristaux de CO2 entre eux. Ainsi, il n'est pas forcément cherché à empêcher tout dépôt de cristaux de CO2 sur les parois 301 de la ligne de dépressurisation 304 (car la force nécessaire pour détacher un cristal adhérant à cette paroi peut être importante) mais il est cherché à empêcher toute « croissance » de la couche 302 (cette couche peut exister mais elle doit être limitée à quelques centaines de microns).

Les cristaux 303 en contact avec la paroi 301 ou avec une couche 302 de cristaux de CO2 attachés aux parois subissent des forces FD liées à l'écoulement du mélange gazeux turbulent dans la ligne de dépressurisation ainsi qu'à une force d'adhésion physico-chimique FA.

Si la longueur de la ligne de dépressurisation est L, son diamètre d, la vitesse moyenne d'écoulement du gaz U, la densité du mélange gazeux pf et la viscosité cinématique y, il est possible d'exprimer le nombre de Reynolds comme étant Ud Re = V En comparant les forces de pression agissant sur les sections d'entrée et de ird2 sortie de la ligne de dépressurisation 304 (sections de surface -4) et le frottement à la paroi 301 (de surface Lit-d), il est possible d'estimer la contrainte de cisaillement au niveau de la paroi en utilisant la chute de pression AP : OP c/ Tw De plus, par définition du facteur de friction f, on a également la formule suivante: OP p fU2 f L 2c1 Ainsi, la contrainte de cisaillement moyenne peut s'écrire : Tw = p fU2 f 8 Le facteur de friction f peut être exprimé par la formule f = 0,3164 Re-7 pour une ligne de dépressurisation avec une paroi lisse, en utilisant 2 5 1 E la loi de « Blasius », ou bien par la formule T-1 = -210910 Ref + - 3 ) pour une ligne v ,7d de dépressurisation avec une paroi rugueuse, en utilisant l'équation de « Colebrook », avec £ = -cik et k la rugosité absolue, typiquement 10 à 50 pm pour des lignes métalliques, ou bien encore par l'utilisation du diagramme de « Moody » pour n'importe quelle type de paroi.

Comme indiqué précédemment, la présente invention ne cherche pas nécessairement à empêcher tout dépôt de cristaux sur les parois de la ligne de dépressurisation, mais cherche à limiter la croissance du dépôt de cristaux (i.e. chercher à détacher un cristal 303 en contact avec la couche 302).

Afin de détacher le cristal / la particule 303 de la couche 302 (i.e. vaincre la force FA), plusieurs effets peuvent se conjuguer : - un effet de roulement de la particule 303 (moment MD induit par les contraintes de surface) ; - un effet lié à la force de traînée (force FD) ; et - un effet lié à la force de portance (force M. Des études théoriques et expérimentales sur l'adhérence et de détachement de particules de verre sphériques à partir d'une surface du verre plat ont suggéré que le mécanisme de roulement est prépondérant sur les deux autres forces. Il est possible d'écrire : MD + FD11 FL12 44Twrp3 >FA/2 avec rp le rayon de la particule 303, Fp la force de traînée parallèlement à la paroi, la distance du centre de la particule à la paroi, FL la force de portance, 12 le rayon de la zone de contact, FA la force physico-chimique d'adhérence et -cw la contrainte de cisaillement locale. Les conditions de détachement de la particule sont réunies lorsque le couple lié à des forces extérieures surmonte le couple de forces d'adhésion, définissant un cisaillement critique écrit. Le critère de détachement peut donc aussi s'écrire Tw T > - crit - En d'autres termes, les particules attachées peuvent être remises en suspension dans le flux lorsqu'une contrainte de cisaillement critique due à l'écoulement de gaz est atteinte, permettant de contrer la force d'adhésion FA (telle que la force de Van Der Waals ou autres). La particule peut alors être transportée par l'écoulement du mélange gazeux et peut éventuellement se redéposer sur la paroi 301 ou sur la couche 302. La valeur de écrit peut être estimée en fonction : - de la nature physique et/ou chimique des particules, et - de la nature de l'interaction particule/paroi (cas d'adhésion sur la paroi 301) ou l'interaction particule/particule (cas d'adhésion sur la couche 302). Après quelques développements physiques, et notamment l'utilisation de l'équation de Colebrook, il a été déterminé que la relation entre la valeur écrit et la vitesse critique 1.1'it du mélange gazeux permettant d'obtenir un détachement des particules attachées pour un diamètre d peut être écrit sous la forme : Tcrit Pf / / pf, E logio c/ - logio 1,26v Tcrit 3,7i Ucrit = L'idée est d'estimer le terme 1og10 (1,26v 1 1. + notamment pour des ,\ 2Tcrit 3,7 conditions spécifiques de densité de gaz et de viscosité, de taux de cisaillement critique précédemment obtenus via des mesures expérimentales ainsi que pour différentes valeurs de rugosités, afin d'évaluer son impact sur l'estimation de la vitesse critique pour un certain diamètre de la ligne. Il s'avère qu'une étude de sensibilité montre que ce terme est plus ou moins constant et n'impacte que très peu (quelques pourcents seulement) l'estimation de la vitesse critique - Cf développements ci-dessous. On aboutit donc à la formule simplifiée suivante : Ucrit-{Logn[d] - Cst}.

De plus, en utilisant des résultats de tests expérimentaux permettant une mesure de la vitesse critique Ucrittest pour un certain diamètre dtest, on peut écrire Ucrit test-{L°g10[Citest] cst}. Par conséquent, on obtient finalement Ucrit - Ucrit test- {Logio[dtest] - Cst} {Logio[d] - Cst} ou de manière plus générale : Ucrit = ci(logio c/ + c2) avec c1 et c2 des constantes vis-à-vis du diamètre c/ qui peuvent être déterminées selon les conditions spécifiques de densité de gaz, viscosité, rugosité...

Ce qui est réellement porteur est que l'on peut estimer la vitesse critique Uorit pour un certain diamètre sans détermination précise du taux de cisaillement critique Tcrit : Le taux de cisaillement critique est certes essentiel pour estimer la vitesse critique Ucrit puisque comme le montre la première équation du développement ci-dessus, Ucrit-t- f(rcrit, - -- ) avec la fonction f faiblement dépendant du Tcrit.

Or, on peut parvenir à estimer la vitesse critique pour un pipe d'un certain diamètre via des tests expérimentaux ; en effectuant l'hypothèse que le taux de cisaillement critique Tcrit est constant (ce qui est valide car il dépend de considérations physico-chimique uniquement), alors la détermination de la vitesse critique pour un diamètre différent dans des conditions opératoires similaires n'est dépendante du Tcrit que par l'intermédiaire de la fonction f (écrit, - --), avec f faiblement dépendante de Tcrit - Ce qui se traduit par la relative constance du terme logio (1,26v Pf+ M=-c2 2Tcrit 3,7 Par conséquent, avec cette approche, la détermination exacte du taux de cisaillement critique Tcrit n'est pas nécessaire pour estimer la vitesse critique pour un 20 diamètre donnée. Par voie de conséquence, il est possible de déterminer le diamètre d de la ligne de dépressurisation afin que la vitesse U soit supérieure à Ucrit et les conditions de décrochement mentionnées ci-avant pour la particule 303 sont remplies. 25 Par ailleurs, en appliquant le théorème de Bernoulli entre les points A et B de la figure 2, nous pouvons écrire : U2 P2 0 P1 2g + pg 2g + pg avec U la vitesse au point B, sachant que la vitesse au point A est quasi-nulle, et en négligeant les variations de cote z. Ainsi : P1 - P2 U= L'application du théorème de Bernoulli fait certaines hypothèses (ex. la masse volumique du gaz p constante durant le trajet A-B). En pratique, l'utilisation du théorème de Bernoulli pour l'évaluation de la vitesse peut s'avérer non valide car les hypothèses faites peuvent être trop fortes (la densité du gaz ne restant pas constante, les pertes de charge sont négligées, les transferts de chaleur sont négligés, etc.). Afin de pallier ce problème, il est également possible d'évaluer la vitesse d'écoulement U à l'aide de nombreux logiciels 1D de calcul d'écoulements avec prise en compte de lois thermodynamiques sur le marché. Ils permettent de prendre en compte l'ensemble des paramètres du système et de calculer de manière précise cette vitesse. Ainsi, la vitesse U n'est pas considérée comme une inconnue dans la présente situation, pour un diamètre d de ligne fixé. La figure 4 illustre la chute de pression 400 dans un conteneur partiellement rempli de liquide en équilibre thermodynamique avec un gaz en cas de 20 dépressurisation. En effet, la pression P1(t) dans le conteneur, dans l'hypothèse où aucun apport de gaz n'est effectué, diminue fortement lors d'une dépressurisation à l'aide d'une ligne de dépressurisation. Ainsi, si la vanne 205 est ouverte à t=0, la pression P1(t) 401 diminue rapidement avec le temps t pour tendre vers la pression d'équilibre P2 (pression en sortie de la ligne de dépressurisation, souvent proche de la pression atmosphérique en cas de « torchage »). Bien entendu, le gaz subit une détente de Joule-Thomson dans la ligne de dépressurisation de la pression P1 (t) à la pression P2 de sortie, notamment lors de son passage à travers la vanne 205. Cette détente induit (comme expliqué précédemment) un refroidissement du fluide gazeux, qui peut s'approcher par la formule : P1(t) - P2 1 T1 - T2(t) avec kt une constante de Joule-Thomson propre audit mélange gazeux, T1 la température du mélange de gaz dans le conteneur (considérée comme constant), et T2 la température du gaz en sortie de la ligne de dépressurisation. Ainsi, il est possible d'écrire : 1 P1(t) = -(T1- T2(t)) + P2 Cette formule ne prend pas en compte la sublimation inverse des cristaux de CO2 ou les échanges de température avec l'extérieur. Ainsi, cette modélisation peut être erronée. Comme indiqué ci-dessus, si la température T2(t) est supérieure à la température de sublimation du CO2, le phénomène de cristallisation ne survient plus dans la ligne de dépressurisation et les problèmes évoqués ci-avant ne sont plus apparents.

Ainsi, en dessous de la pression Plmin = (T1 - TPT) + P2 (i.e. au-delà du point 402, flèche 403) ou plus exactement en dessous de la pression P1 min correspondant à la température calculée par des logiciels 1D au-delà de laquelle il n'y a plus de formation possible de cristaux de CO2, aucun cristal ne peut être formé. Il est ainsi utile, pour la détermination du diamètre critique de la ligne de dépressurisation, de considérer que la pression du conteneur est la pression P1min- Ainsi, la vitesse du mélange gazeux est la vitesse la plus faible pour laquelle une cristallisation peut survenir. Si cette dernière vitesse est supérieure à la vitesse critique Uorit présentée ci-avant, il est alors certain que pour les conditions de pressions supérieures à Plmin, la vitesse d'écoulement du fluide sera également supérieure à la vitesse critique nécessaire à limiter le dépôt de cristaux sur la couche 302. La température TPT peut être remplacée par la température de sublimation à la pression P2 de l'élément gazeux susceptible de former des cristaux lors de la dépressurisation (voir point 105 de la figure 1). Bien entendu, la présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites ci-avant à titre d'exemples ; elle s'étend à d'autres variantes. D'autres réalisations sont possibles.

Par exemple, si la description fait référence à du dioxyde de carbone ou CO2, d'autres éléments peuvent être utilisés comme des éléments gazeux à température et à pression usuelle (ex. P=1bar, T=25°C).

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'une ligne de dépressurisation pour une dépressurisation d'un conteneur (200) contenant un mélange gazeux d'une première pression P1 à une deuxième pression P2, le mélange gazeux contenant un élément gazeux susceptible de former des cristaux (303) lors d'une dépressurisation du mélange gazeux de la première pression à la deuxième pression ; le procédé comporte : - détermination d'un diamètre (d) d'une ligne de dépressurisation (201), le diamètre étant déterminé de telle sorte que la vitesse d'écoulement du mélange gazeux s'écoulant dans ladite ligne de dépressurisation ayant ledit diamètre et sous différence de pression P1-P2 soit apte à empêcher le dépôt (204,302) d'une épaisseur (e) de plus de 1mm de cristaux dudit élément gazeux ou de 1`)/0 du diamètre déterminée sur des parois (301) de ladite ligne de dépressurisation ; - fabrication d'une ligne de dépressurisation (201) ayant comme diamètre (d) le diamètre déterminée.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le diamètre déterminé (d) est déterminé de sorte que la vitesse d'écoulement du mélange gazeux s'écoulant dans ladite ligne de dépressurisation ayant ledit diamètre et sous différence de pression P1-P2 soit supérieure à la vitesse critique Ucrit = c1(1og10 c/ + c2) avec c1 et c2, deux constantes déterminées pour un mélange gazeux donné.
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel c1 est compris entre 12,1 et 14,9.
4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, dans lequel c2 est compris entre 4,1 et 5,02. . Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la pression P1 est préalablement déterminée comme étant fonction de P2, d'une température T1 au sein du conteneur et d'une température TPT d'un point triple dans un diagramme de 5 changement d'état. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel la pression P1 est fonction de u, Tt TPT et P2 avec kt est le coefficient de Joule-Thomson pour ledit mélange gazeux. 7. Système apte à contenir un mélange gazeux, ledit système comprenant : - un conteneur (200) apte à contenir ledit mélange gazeux à première pression P1 ; - au moins une ligne de dépressurisation (201) apte à permettre une dépressurisation dudit mélange gazeux de la première pression à une deuxième pression P2 pour réduire la pression au sein du conteneur (200) d'au moins 10% en moins de 15 min, le mélange gazeux contenant un élément gazeux susceptible de former des cristaux lors d'une dépressurisation du mélange gazeux de la première pression à la deuxième pression ; dans lequel un diamètre d'une ligne de dépressurisation est inférieur à un diamètre limite telle que la vitesse d'écoulement du mélange gazeux s'écoulant dans ladite ligne de dépressurisation (201) ayant ledit diamètre limite et sous différence de pression P1-P2 soit apte à empêcher le dépôt (204, 302) d'une épaisseur (e) de plus de 1 mm de cristaux dudit élément gazeux ou de 1`)/0 dudit diamètre sur des parois de ladite ligne de dépressurisation (201).