FR3048623A1 - Dispositif et procede d'odorisation d'un gaz en circulation dans une canalisation - Google Patents

Abstract

Le dispositif (100) d'odorisation d'un gaz en circulation dans une canalisation (200) comporte : - un réservoir (105) d'un composé odorisant liquide, - une membrane (110) micro-perforée servant d'interface entre le réservoir et un volume (115) intérieur de la canalisation et - un moyen (120) de mise en vibration de la membrane micro-perforée pour nébuliser le composé odorisant liquide, au contact de la membrane, dans la canalisation.

Description

DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION

La présente invention vise un dispositif et un procédé d’odorisation d’un gaz en circulation dans une canalisation. Elle s’applique, notamment, à l’odorisation du biométhane et du gaz naturel.

ETAT DE LA TECHNIQUE

La plupart des gaz combustibles n’ont pas d’odeur. À cause de leur nature potentiellement dangereuse, la réglementation actuelle impose l'ajout d'un composé odorisant dans les canalisations de gaz naturel afin de pouvoir le détecter à son odeur. Des composés odorisants purs ou en mélange tels que le tétrahydrothiophène (désigné sous l'acronyme « THT ») ou le tert-butylmercaptan (désigné sous l'acronyme « TBM ») sont généralement utilisés pour cette opération d’odorisation.

Les systèmes d'injection de composé odorisant sous forme liquide dans une canalisation de gaz naturel sont généralement dimensionnés pour être efficace au débit maximal de gaz observable au point d'injection et en régime d’écoulement stabilisé.

Cependant, lorsque le débit réel de gaz devient plus faible que ce débit maximal, les systèmes d'injection de composé odorisant connus de l'art antérieur peuvent devenir moins efficaces, ce qui peut conduire à des défauts d'odorisation du gaz.

De plus, ces variations constatées pour le débit de gaz dans les canalisations sont d'autant plus importantes que le débit maximal de gaz à odoriser est faible comme cela peut être le cas notamment sur des points d'injection de biométhane ou sur des postes de distribution de gaz. En outre, l'ouverture à la concurrence des marchés du gaz conduit à observer une variabilité de plus en plus importante en amplitude et en fréquence des débits observables de gaz même aux points d'interconnexion des grands réseaux de transport de gaz.

Dans certains cas, des apparitions de flaques dues à la pulvérisation de gouttelettes trop volumineuses qui atteignent le fond de la canalisation avant leur évaporation et s’y accumulent à l’état liquide peuvent être observées. Les pulvérisateurs génèrent en effet des gouttelettes d’un diamètre allant jusqu’à cent micromètres.

Dans d’autres systèmes actuels, des diffuseurs imprégnés d’odorisant sont mis en œuvre. L’accumulation d’odorisant liquide dans l’imprégnateur peut générer une sur-odorisation à l’arrêt et au redémarrage du flux de gaz, ce qui peut, dans le cadre de l’injection de biométhane sur le réseau, retarder la reprise de l’injection jusqu’à plusieurs heures et constituer un manque à gagner pour le producteur.

Il existe notamment d’autres systèmes d'injection par évaporation dans lesquels une partie du gaz à odoriser est prélevée du débit principal et mise en contact avec le composé odorisant liquide qu'il évapore jusqu'à obtenir l'équilibre thermodynamique. Ce débit dérivé est ensuite mélangé avec le débit principal de gaz pour obtenir un mélange contenant la proportion recherchée de composé odorisant.

Un autre système connu est celui des systèmes à injection et à pompe dans lesquels le composé odorisant liquide est injecté directement dans la canalisation de gaz au moyen d'une pompe, par exemple une pompe à membrane, ou en injectant le composé odorisant par du gaz sous pression. Le composé odorisant liquide s'évapore dans le gaz par le recours à une canne d'injection comportant un matériau poreux ou après une pulvérisation grossière.

Pour les deux derniers systèmes décrits ci-dessus, différents types d’odoriseurs peuvent être mis en œuvre tel, par exemple : - par évaporation au contact du composé odorisant du réservoir de stockage : - odoriseur à mèche, - odoriseur à léchage et - odoriseur pulsé ; - par injection : - odoriseur à piston gazeux, - odoriseur à pompe mécanique, - canne d’injection, - système de « fogging » ou pulvérisation/brumisation sous pression et - injection très haute pression dite « common rail » tel que décrit dans le brevet FR 13 55338

Les techniques d’odorisation par évaporation au contact du composé odorisant du réservoir de stockage sont utilisées pour odoriser de faibles débits de gaz. Elles sont rustiques et présentent l'avantage de ne pas nécessiter d'apport d'énergie. Elles sont adaptées à l'utilisation de composés odorisants purs ou dont les constituants ont des pressions de vapeur voisines puisque le passage du composé odorisant dans le gaz se fait par évaporation. L'utilisation d'un mélange de produits ayant des pressions de vapeur trop éloignées pourrait entraîner des phénomènes de distillation et conduire à l'appauvrissement de la fraction liquide pour un constituant donc à une évolution de la qualité de l'odorisation au cours du temps. C'est surtout pour ce type d'odoriseurs qu'il faut veiller à utiliser des composés odorisants ayant une pression de vapeur élevée. Cela permet en effet de limiter les variations de concentration de composé odorisant lorsque la température du gaz, ou la température extérieure, varient.

Il existe trois types d’odoriseur par évaporation : à mèche, à léchage et pulsé.

Les odoriseurs à mèche sont utilisés principalement aux Etats-Unis pour l'odorisation de très faibles débits, typiquement destinés à l'alimentation d'une maison isolée. Une mèche trempe dans le réservoir de composé odorisant, fixé directement sur la canalisation, et émerge dans le flux de gaz. Le composé odorisant circule dans la mèche par capillarité et s'évapore dans le flux de gaz. Les principaux problèmes de ce type d'odoriseurs sont liés à l'encrassement de la mèche par des huiles ou des graisses entraînées par le gaz. De plus, des débits de gaz trop élevés, surtout s'ils sont accompagnés de faibles températures, diminuent de façon importante le taux d'évaporation ce qui peut conduire à des sous-odorisations.

Les odoriseurs à léchage sont utilisés lorsque les débits de gaz à odoriser sont assez faibles, typiquement la consommation d'une petite ville. Leur fonctionnement dépend de l'installation d'un organe déprimogène, tel qu'une plaque à orifice, dans la conduite de gaz à odoriser. Des piquages de part et d'autre de cet obstacle permettent de communiquer avec le réservoir de composé odorisant. Une vanne de réglage située sur l'un des piquages permet d'ajuster la perte de charge du circuit en dérivation. Ainsi le débit de gaz qui transite par le réservoir de composé odorisant est fonction de la perte de charge dans la canalisation principale donc du débit de gaz principal. Si la surface d’échange du réservoir de composé odorisant est suffisante, le gaz qui en sort est saturé en composé odorisant et pourra odoriser à un niveau constant le débit principal par mélange. Les principaux problèmes de ce type d'odoriseur sont liés : - aux variations de température du composé odorisant, qui entraînent des variations de pression de vapeur saturante et donc de concentration en composé odorisant dans le gaz saturé et - au fonctionnement à faible débit, la perte de charge créée par l'organe déprimogène pouvant devenir insuffisante pour que le débit circulant dans le réservoir de composé odorisant soit significatif.

Enfin le risque de contamination du composé odorisant par des produits transportés par le gaz qui circule dans le réservoir de composé odorisant existe. Ses qualités olfactives peuvent être affectées, ou bien des dépôts de surface peuvent diminuer son taux d'évaporation et entraîner une sous-odorisation.

Un odoriseur pulsé doit être installé à proximité d'un point de détente car il nécessite une pression d'entrée du gaz dans l'odohseur d'environ un bar plus élevée que celle du gaz à odoriser. Le principe de fonctionnement est semblable à celui d'un odoriseur à by-pass si ce n'est que le débit de gaz traversant le réservoir de composé odorisant est contrôlé grâce à une électrovanne pilotée en fonction des valeurs des paramètres suivants : - débit de gaz dans la conduite et - température du composé odorisant.

En fonction de la température du composé odorisant, la pression de saturation varie, d’où une variation de la concentration du composé odorisant dans la branche de dérivation. Ce débit est ajusté en jouant sur la fréquence d'ouverture de la vanne de manière à ce que le mélange de la branche de dérivation, saturé en composé odorisant après bullage, et du débit principal mesuré, aboutisse à une concentration convenable.

Les techniques d’odorisation par injection consistent à transporter le composé odorisant liquide jusque dans la canalisation où il s’évapore dans le flux principal de gaz. Le gaz, sauf s'il est utilisé pour mettre le composé odorisant sous pression, n'est donc plus en contact avec le composé odorisant dans le réservoir de stockage. On peut donc séparer l'installation en trois parties : - un réservoir de composé odorisant qui pourra être à pression atmosphérique ou en légère surpression pour éviter le contact avec l'air, ce qui peut entraîner une pollution par des poussières ou par l'eau. - un système de mise en pression, tel une pompe par exemple, piloté par une mesure de débit de gaz et - un dispositif permettant le contact entre le composé odorisant liquide et le gaz. Ce type d'installation est adaptable à tout type de débit. Il permet un bon contrôle de l'odorisation sur une plage assez large de fonctionnement. Il est utilisable avec tous les composés odorisants disponibles sur le marché. L'un de ses avantages est que le réservoir de composé odorisant n'a pas besoin d'être à la pression du gaz. Par contre il nécessite une alimentation électrique et la mesure du débit de gaz, donc l'installation d'un dispositif de comptage.

Il existe trois types d'odoriseur par injection : à piston gazeux, à pompe mécanique, avec une canne d’injection

Dans le cas d’un odoriseur à piston gazeux, le composé odorisant liquide est injecté en utilisant la pression du gaz provenant de l'amont du poste de détente. Le réservoir de composé odorisant est mis à une pression assez élevée au-dessus de la pression de gaz à odoriser et un régulateur de débit massique est directement piloté en fonction du débit de gaz à odoriser. Cette solution peut poser cependant des problèmes à faible débit lorsque le contrôle du débit de composé odorisant devient difficile. Elle réclame aussi la pressurisation du réservoir de composé odorisant à un niveau assez élevé pour pallier les pertes de charge du réservoir.

Les odoriseurs à pompe sont dotés, dans leur version la plus sommaire, d'un dispositif de mesure de débit du gaz à odoriser, d'une pompe et d'un contrôleur asservissent le débit de la pompe au débit de gaz. Ces installations permettent une odorisation très stable du gaz. Cependant, à très faible débit, on peut observer, compte tenu de la diminution de la fréquence de pompage : - des désamorçages de pompe si elles sont surdimensionnées et - une mauvaise vaporisation et un mauvais entraînement du composé odorisant dans le gaz.

Ces deux problèmes peuvent être résolus en utilisant des pompes adaptées au débit à injecter et en réalisant des injecteurs efficaces.

La pompe est une pompe à piston ou à membrane suivant le débit de composé odorisant à injecter. Si les pompes à piston permettent un ajustement du volume déplacé à chaque mouvement, elles présentent l'inconvénient d'être une source de fuite potentielle. Plusieurs pompes peuvent être utilisées en parallèle pour permettre une régulation fine du débit de composé odorisant, la vitesse de chacune des pompes étant pilotée par la mesure du débit de gaz.

Sur les plus grosses installations d'odorisation de ce type, une mesure de la teneur en composé odorisant est réalisée en aval du point d'injection afin de refermer la boucle de régulation et corriger les éventuelles dérives du système. On peut réaliser deux mesures de la teneur en composé odorisant, une en amont et une en aval du point d'injection. Cette configuration particulière est rendue nécessaire pour l'odorisation du gaz en sortie de réservoir souterrain. La teneur en composé odorisant du gaz issu des stockages en nappe aquifère peut varier rapidement dans une large plage. Il est donc nécessaire de compléter autant que besoin son odorisation. La mesure de la teneur amont permet de déterminer la quantité de composé odorisant à injecter dans le gaz pour réaliser ce complément et de modifier rapidement la consigne d'injection. La mesure de la teneur en aval permet de s’assurer de la bonne régulation. L'utilisation de la seule mesure aval de la teneur en composé odorisant ne permet pas d'aboutir à une régulation correcte à cause des temps de réponse et de l'imprécision des appareils de mesure.

Dans les systèmes à canne d’injection, le composé odorisant arrivant liquide dans la conduite de gaz, il convient de favoriser son évaporation. Dans certaines installations on se contente de faire déboucher le tube amenant le composé odorisant sur une génératrice supérieure de la canalisation. Dans ce cas le composé odorisant goutte et s'évapore en tombant sur la paroi. Si l’évaporation n'est pas assez rapide, une flaque peut se former ce qui peut entraîner des fluctuations de la concentration en fonction du débit. En effet le flux de composé odorisant évaporé est lié à la surface de la flaque, à température égale et évolue donc lentement alors que le débit de gaz peut varier dans des proportions importantes.

Pour pallier ce défaut on utilise une canne d'injection, dont la version la plus simple est un tube percé de trous et rempli d'une matière telle que de la paille d'acier. Le composé odorisant ruisselle sur la paille qui est balayée par le flux gazeux. La surface d'échange est donc multipliée ce qui permet, lorsque l'installation est correctement dimensionnée d'évaporer rapidement tout le liquide sans accumulation.

Le système de « fogging » est constitué d’une double ogive remplie d’odorisant liquide. L’odorisant est ensuite poussé par un flux d’azote pour être injecté dans la canalisation. Le remplissage de la double ogive et l’injection de THT dans la canalisation sont répétés plusieurs fois jusqu’à injection de la quantité d’odorisant nécessaire à la saturation de tous les sites d’adsorption de la paroi interne en acier. Cette quantité d’odorisant est calculée en fonction des caractéristiques du réseau. Ce système peut être utilisé pour conditionner des nouveaux réseaux. L’odorisation par injection sous haute pression consiste à utiliser une pompe haute-pression reliée à un réservoir de composé odorisant, une rampe commune d'injection alimentée en composé odorisant liquide par la pompe haute pression, une pluralité d'injecteurs de composé odorisant alimentés en composé odorisant liquide sous pression par la rampe commune d'injection et destinés à injecter du composé odorisant dans la canalisation de gaz pour provoquer son atomisation dans la canalisation de gaz, et un calculateur électronique d'injection pour la commande des injecteurs et de la pompe haute-pression.

La rampe commune d'injection peut être alimentée en composé odorisant liquide à une pression comprise entre 200 et 2000 bars et la canalisation de gaz peut être alimentée en gaz naturel à une pression comprise entre 1 et 100 bars.

Les avantages supposés de ce système sont que : - la pression dans la rampe commune d'injection est maintenue à une valeur élevée par la pompe haute-pression. La pression d'injection du composé odorisant à la sortie des injecteurs peut donc être élevée, ce qui permet d'assurer un mélange composé odorisant/gaz optimisé dans la canalisation de gaz. - Plus précisément, en diminuant la section de sortie des injecteurs et grâce à une pression élevée à la sortie des injecteurs, il est possible d'augmenter la vitesse d'injection du composé odorisant liquide dans la canalisation de gaz. La différence de vitesses entre l'écoulement du gaz naturel dans la canalisation de gaz et celle d'injection du composé odorisant provoque une atomisation quasi-instantanée du composé odorisant lors de son injection (le jet continu de composé odorisant liquide se transforme en un brouillard de gouttelettes de composé odorisant de diamètre de l'ordre de quelques microns). Il en résulte en une optimisation du mélange composé odorisant/gaz. - Par ailleurs, la commande des injecteurs par un calculateur électronique d'injection permet de contrôler précisément les quantités de composé odorisant injectées, notamment en fonction du débit de gaz dans la canalisation de gaz. De même, la plage de débit de gaz « odorisable » peut être augmentée en divisant le débit de composé odorisant à injecter par l'utilisation de plusieurs injecteurs. - La mise sous pression du composé odorisant liquide (par la pompe haute-pression) peut être séparée physiquement de la régulation des quantités de composé odorisant injecté (par les injecteurs), ce qui évite tout désamorçage de la pompe haute-pression lié aux défauts d'étanchéité.

Les systèmes à évaporation imposent que la réserve de composé odorisant liquide soit maintenue à la pression du gaz circulant dans la canalisation, ce qui pose d'évidents problèmes réglementaires. De plus, le contact entre le composé odorisant et le gaz naturel provoque une pollution du composé odorisant avec la solubilisation possible de composés du gaz dans le composé odorisant qui peuvent dégrader la qualité de celui-ci. Enfin, le principe physique de ces systèmes entraîne une grande variabilité des teneurs de composé odorisant dans le gaz si la température ambiante change (la pression de vapeur saturante étant fonction de la température). Ce principe physique est également très mal adapté à l'utilisation de composés odorisants composés de mélange de produit comme notamment le TBM.

Les systèmes à injection et à pompe injectent une quantité fixe de composé odorisant à chaque actionnement de la pompe. En particulier, lorsque le débit de gaz dans la canalisation devient très faible, la fréquence d'actionnement de la pompe diminue, ce qui conduit à un fonctionnement discontinu du système. Or, l'absence de contre pression entre deux actionnements successifs de la pompe entraîne des désamorçages de celle-ci au moindre défaut d'étanchéité de la pompe. De plus, l'injection d'une quantité importante de composé odorisant à chaque actionnement de la pompe dans un très faible débit de gaz conduit à une mauvaise évaporation du composé odorisant.

Ces systèmes à pompe et à injection peuvent générer par ailleurs des non conformités de l’odorisation lors de variations brutales du débit : - pulvérisation (système à injection) : dans certains cas, une sous-odorisation à bas débit peut avoir lieu (l’odohsant peut percuter la paroi et se stocker sous forme de flaque dans la canalisation au lieu de se vaporiser dans le gaz) ; de même, une sur-odorisation peut avoir lieu quand le débit de gaz augmente (les turbulences favorisant l’évaporation de la flaque) avant de se stabiliser à la concentration conforme, - diffusion sur imprégnateur (système à pompe) : l’odorisant liquide s’accumule dans l’imprégnateur ; à la coupure du débit, l’odorisant peut goutter et créer une sur-odorisation à la reprise du débit et - système à injection haute pression : ce système est potentiellement précis et réactif et il résoudrait probablement les non-conformités de l’odorisation lors de variations de débit. Toutefois, il contient de nombreux éléments complexes, dont une pompe haute pression et une tête à ouverture contrôlée par un élément piézo-électrique ; le test et la modification éventuelle de ces éléments peut s’avérer complexe et coûteuse ; le coût final du produit peut être élevé.

OBJET DE L’INVENTION

La présente invention vise à remédier à tout ou partie de ces inconvénients. A cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise un dispositif d’odorisation d’un gaz en circulation dans une canalisation, qui comporte : - un réservoir d’un composé odorisant liquide, - une membrane micro-perforée servant d’interface entre le réservoir et un volume intérieur de la canalisation et - un moyen de mise en vibration de la membrane micro-perforée pour nébuliser le composé odorisant liquide, au contact de la membrane, dans la canalisation.

La membrane, en vibrant, extrade le liquide présent contre l’une de ses faces et fait passer ce liquide de l’autre côté de la membrane sous forme de gouttelettes. Les vibrations de la membrane éjectent les gouttelettes ayant traversé la membrane de manière à former un nuage de microgouttelettes. Le dispositif objet de la présente invention se comporte ainsi comme un nébuliseur d’odorisant.

Ces dispositions procurent les avantages suivants : - la finesse des gouttelettes, par rapport aux pulvérisateurs classiques, permet d’améliorer la densité d’interface liquide/gaz et donc la cinétique de vaporisation. - le contrôle de la taille des gouttelettes permet d’éviter une variabilité de l’odorisation, - le dispositif est adapté à n’importe quelle situation d’odorisation en termes de débit de gaz, - la vaporisation est précise et instantanée, la taille des gouttes nébulisées pouvant être de l’ordre de quatre micromètres, contre des gouttes de cinq à cent micromètres pour les pulvérisateurs classiques, ce qui permet d’éviter la création de flaques dans la canalisation, - la vitesse d’émission étant réduite, le composé odorisant n’est pas projeté contre la paroi opposée de la canalisation.

Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de la présente invention comporte : - un capteur de débit de gaz dans la canalisation et - un calculateur d’une quantité de composé odorisant à nébuliser en fonction du débit mesuré, le moyen de mise en vibration étant configuré pour mettre en vibration la membrane en fonction de la quantité calculée.

Ces modes de réalisation présentent l’avantage de rendre le dispositif adaptable au débit de gaz, l’odorisation étant régulée en fonction du débit de gaz traversant la canalisation.

Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de la présente invention comporte un moyen de mesure de la température de l’odorisant et/ou du gaz, le moyen de mise en vibration étant actionné en fonction de la température mesurée.

Ces modes de réalisation permettent de pallier l’influence de la température sur la viscosité de l’odohsant impactant sa capacité d’extrusion par la membrane.

Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de la présente invention comporte un moyen de mesure de la concentration de l’odorisant en aval de la membrane, le moyen de mise en vibration étant actionné en fonction de la concentration mesurée.

Dans des modes de réalisation, la membrane est positionnée contre une partie inférieure du réservoir.

Ces modes de réalisation permettent une réalisation sans moyen additionnel du contact entre la membrane et le composé odorisant, ceci participant à la limitation des besoins énergétiques du dispositif.

Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de la présente invention comporte un moyen de mise en pression du composé dans le réservoir à une pression prédéterminée.

Ces modes de réalisation permettent de limiter les contraintes mécaniques appliquées à la membrane.

Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de la présente invention comporte un capteur de pression dans la canalisation, la pression prédéterminée mise en œuvre par le moyen de mise en pression étant variable avec la pression mesurée par le capteur.

Ces modes de réalisation permettent d’observer un ratio prédéterminé entre la pression du gaz en circulation dans la canalisation et la pression du composé odorisant dans le réservoir.

Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de la présente invention comporte un débitmètre mesurant le débit d’odorisant traversant le conduit d’alimentation.

Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de la présente invention comporte : - un détecteur de dysfonctionnement du dispositif et - un mécanisme de fermeture d’un conduit d’alimentation du réservoir en composé odorisant.

Ces modes de réalisation empêchent toute remontée du gaz dans le circuit d’alimentation en composé odorisant en cas de rupture de membrane.

Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de la présente invention comporte une pluralité de membranes micro-perforées.

Ces modes de réalisation permettent d’augmenter le débit maximal de nébulisation du dispositif et facilitent la maintenance ou le remplacement du système.

Dans des modes de réalisation, le moyen de mise en vibration est un cristal piézo-électrique.

Dans des modes de réalisation, le moyen de mise en vibration et la membrane sont confondus.

Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de la présente invention comporte un filtre sur le conduit d’alimentation du réservoir en composé odorisant.

Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de la présente invention comporte une canne ou une manchette comportant chaque membrane et reliée au réservoir pour que le composé odorisant entre en contact avec chaque membrane.

Ces modes de réalisation permettent une fixation du dispositif à la canalisation sans réaliser de travaux sur la canalisation.

Selon un deuxième aspect, la présente invention vise un procédé d’odorisation d’un gaz en circulation dans une canalisation, qui comporte : - une étape de remplissage d’un réservoir en composé odorisant liquide, - une étape de mise en vibration d’une membrane micro-perforée, servant d’interface entre le réservoir et un volume intérieur de la canalisation et - une étape de nébulisation du composé odorisant, au contact de la membrane, dans la canalisation.

Les buts, avantages et caractéristiques particulières du procédé objet de la présente invention étant similaires à ceux du dispositif objet de la présente invention, ils ne sont pas rappelés ici.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D’autres avantages, buts et caractéristiques particulières de l’invention ressortiront de la description non limitative qui suit d’au moins un mode de réalisation particulier du dispositif et du procédé objets de la présente invention, en regard des dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente, schématiquement, un premier mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention, - la figure 2 représente, schématiquement, un deuxième mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention, - la figure 3 représente, schématiquement, un troisième mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention, - la figure 4 représente, schématiquement, un mode de réalisation particulier de la membrane du dispositif objet de la présente invention et - la figure 5 représente, schématiquement et sous forme d’un logigramme, une succession d’étapes particulière du procédé objet de la présente invention.

DESCRIPTION D’EXEMPLES DE REALISATION DE L’INVENTION

La présente description est donnée à titre non limitatif, chaque caractéristique d’un mode de réalisation pouvant être combinée à toute autre caractéristique de tout autre mode de réalisation de manière avantageuse.

On note dès à présent que les figures ne sont pas à l’échelle.

On note également que le gaz circulant dans la canalisation 200 de gaz est, par exemple, du biométhane, du gaz naturel ou de l’hydrogène produit par un procédé de conversion d’énergie électrique en gaz, connu sous le nom de « power to gaz >>.

La canalisation 200 correspond à toute canalisation de transport de gaz d’un réseau de fourniture de gaz depuis une unité de production de gaz jusqu’à une unité de consommation de gaz.

On appelle « composé odorisant », par exemple, des produits purs (THT), des mélanges à base de composés soufrés (TBM, mercaptans, sulfures) ou des mélanges à base d’acrylates (Gasodor S-Free de la société Symrise (Marques déposées)). L’avantage de l’utilisation du système est que ce composé passe à l’état gazeux presque instantanément lors de la mise en œuvre dans le dispositif objet de la présente invention. Cette rapidité de changement d’état supprime le risque de création de flaque même à bas débit ou le risque de sur-odorisation en régime transitoire.

On observe, sur la figure 1, qui n’est pas à l’échelle, une vue schématique d’un mode de réalisation du dispositif 100 objet de la présente invention. Ce dispositif 100 d’odorisation d’un gaz en circulation dans une canalisation 200 comporte : - un réservoir 105 d’un composé odorisant liquide, - une membrane 110 micro-perforée servant d’interface entre le réservoir et un volume 115 intérieur de la canalisation 200 et - un moyen 120 de mise en vibration de la membrane micro-perforée pour nébuliser le composé odorisant liquide, au contact de la membrane, dans la canalisation 200.

La membrane 110 est, par exemple, une membrane micro-perforée configurée pour former des gouttelettes de composé odorisant dont le diamètre est préférentiellement compris entre quatre et six micromètres.

La membrane 110 peut aussi bien être verticale qu’horizontale ou oblique.

Le système de fixation de la membrane 110 maintient fermement la membrane pour assurer l’étanchéité entre l’odorisant et la canalisation 200 tout en étant assez souple pour ne pas trop contraindre la membrane ni empêcher ses vibrations.

Cette membrane 110 est préférentiellement configurée pour résister à une pression de quatre-vingt-cinq bars.

Cette membrane 110 est préférentiellement configurée pour nébuliser 0,3 à 2400 normo mètres cube par heure lorsque les gouttelettes présentent un diamètre de quatre micromètres.

Dans des modes de réalisation particuliers, tel que celui représenté en figure 1, la membrane 110 est positionnée contre une partie inférieure du réservoir 105, le contact entre le composé et la membrane 110 étant assuré, par exemple, par gravité.

Dans d’autres modes de réalisation, la membrane est verticale et le contact entre le composé et la membrane est assuré par la mise en pression du composé.

Dans des modes de réalisation préférentiels, tel que celui représenté en figure 2, le dispositif 300 comporte une pluralité de membranes 110. Dans une configuration où le dispositif 300 comporte sept membranes produisant des gouttelettes de vingt micromètres de diamètre, le dispositif 300 nébulise entre deux cent et deux millions de normo mètres cube par heure.

Le moyen de mise en vibration 120 est, par exemple : - un mécanisme magnétique ou mécanique de vibration de la membrane 110, - un mécanisme à cristaux piézo-électriques et/ou - un mécanisme à ultrasons tel que décrit dans le brevet FR 2908329.

Le moyen de mise en vibration 120 et la membrane 110 sont préférentiellement confondus, la membrane 110 agissant elle-même comme moyen de mise en vibration 120. Par exemple, la membrane 110 peut être formée d’un élément piézo-électrique, et la membrane agit à la fois comme interface entre le réservoir et la canalisation 200 et comme moyen de mise en vibration 120.

De telles membranes sont décrites dans les documents suivants : - DE102005005540, - WO2012020262 ou - EP2709769.

Le moyen de mise en vibration 120 est, par exemple, configuré pour créer des vibrations de la membrane 110 à une fréquence comprise entre dix et cent-mille Hertz.

Dans des modes de réalisation préférentiels, tel que celui représenté en figure 1, le dispositif 100 comporte : - un capteur 125 de débit de gaz dans la canalisation 200 et - un calculateur 130 d’une quantité de composé odorisant à nébuliser en fonction du débit mesuré, le moyen 120 de mise en vibration étant configuré pour mettre en vibration la membrane 110 en fonction de la quantité calculée.

Le capteur 125 est, par exemple, un débitmètre parmi tous les types de débitmètres connus.

Le calculateur 130 est, par exemple, un circuit électronique relié au capteur par une liaison filaire ou sans-fil et pour en recevoir une valeur représentative du débit mesuré.

Ce calculateur 130 calcule, à partir d’une formule mathématique prédéterminée, la quantité de composé à nébuliser.

Le calculateur 130 est relié par une liaison filaire ou sans-fil avec le moyen de mise en vibration 120 de la membrane 110 et transmet une valeur représentative de la quantité calculée.

Le moyen de mise en vibration 120 détermine, à partir de la valeur de la quantité calculée reçue : - une valeur d’amplitude de la vibration de la membrane 110, - une durée de mise en vibration de la membrane 110 et/ou - une fréquence de vibration de la membrane 110.

Dans des modes de réalisation préférentiels, tel que celui représenté en figure 1, le dispositif 100 comporte un moyen 135 de mise en pression du composé dans le réservoir à une pression prédéterminée.

Ce moyen de mise en pression 135 est, par exemple : - une pompe et/ou - un mécanisme passif d’équilibrage de pression.

Un mécanisme passif d’équilibrage de pression comporte, par exemple, un piston mobile à l’interface entre le gaz et le liquide. De manière générale, tout mécanisme qui permet une variation du volume du réservoir sous l’action du gaz sous pression peut être mis en œuvre.

Dans des modes de réalisation préférentiels, tel que celui représenté en figure 1, le dispositif 100 comporte un capteur 140 de pression dans la canalisation 200, le moyen 135 de mise en pression étant commandé en fonction de la pression mesurée par le capteur.

Le capteur de pression 140 est, par exemple, un manomètre relié par une liaison filaire ou sans-fil au moyen de mise en pression 135.

Le moyen de mise en pression 135 comporte ainsi, préférentiellement, un circuit électronique de commande (non représenté) configuré pour mettre en pression le composé odorisant selon une pression déterminée en fonction de la pression mesurée par le capteur de pression 140.

Cette pression déterminée correspond, par exemple, sensiblement à la pression mesurée par le capteur de pression 140.

Dans des variantes, le moyen de mise en pression 135 est configuré pour mettre en pression le composé odorisant selon une pression prédéterminée.

Dans des modes de réalisation, le dispositif 100 comporte un débitmètre 151 sur le conduit 150 d’alimentation du réservoir 105 en composé odorisant.

Dans des modes de réalisation préférentiels, tel que celui représenté en figure 1, le dispositif 100 comporte un clapet 145 anti-retour positionné sur un conduit 150 d’alimentation du réservoir 105 en composé odorisant. Le clapet anti-retour est positionné en aval du débitmètre 151 pour le protéger d’un éventuel retour.

Le composé odorisant est alimenté par gravité ou via la mise en œuvre d’une pompe de circulation du composé depuis un réservoir (non représenté) de composé odorisant.

Dans des modes de réalisation préférentiels, tel que celui représenté en figure 2, le dispositif 100 comporte : - un détecteur 355 de dysfonctionnement du dispositif 100 et - un mécanisme 360 de fermeture d’un conduit 150 d’alimentation du réservoir en composé odorisant.

Le détecteur 355 est, par exemple, un détecteur mécanique d’un sens de circulation du composé odorisant, ou du gaz à bloquer, dans le conduit d’alimentation 150. Tant que le composé odorisant circule dans un premier sens, correspondant à ralimentation en composé odorisant du réservoir 105, le mécanisme 360 de fermeture est inhibé. Dès que le composé odorisant, ou le gaz introduit dans le réservoir 105 suite à une panne de la pompe de mise en pression, circule dans un deuxième sens contraire au premier sens, le détecteur 355 actionne le mécanisme 360 de fermeture.

Dans des variantes, le détecteur 355 mesure l’impédance mécanique de la membrane 110. Une rupture de la membrane 110 est détectée lorsque l’impédance mesurée franchit une valeur limite prédéterminée ou subit une variation importante supérieure à une variation prédéterminée.

Dans des variantes, le détecteur 355 est un calculateur mesurant un décalage entre une valeur consigne de débit à vaporiser envoyée au moyen de mise en vibration et le débit d’odorisant traversant effectivement la membrane, mesuré par : - un débitmètre sur le circuit d’alimentation en odorisant ou - une mesure de niveau dans le réservoir au-dessus de la membrane 110.

Le mécanisme 360 de fermeture du conduit est, par exemple une vanne de coupure.

Ces deux exemples ont pour effet de bloquer la circulation de fluide dans le conduit 150, que ce fluide soit du gaz ou du composé odorisant.

Dans des modes de réalisation préférentiels, tel que celui représenté en figure 1, le dispositif 100 comporte un filtre 165 à l’interface entre le réservoir 105 et la membrane 110.

Ce filtre élimine les éventuelles particules présentes dans l’odorisant liquide, pour éviter les risques de colmatage des micro-perforations de la membrane ; le filtre peut avoir une limite de filtration entre 0,5 et 4 pm par exemple.

Dans des modes de réalisation préférentiels, tel que celui représenté en figure 3, le dispositif 400 comporte une canne 470 ou une manchette comportant chaque membrane 110 et reliée au réservoir 105 pour que le composé odorisant entre en contact avec chaque membrane 110.

La manchette permet la fixation via un montage à bride de la canalisation 200. Néanmoins, la bride suppose le sectionnement et le remplacement (non représenté) d’un morceau de la canalisation 200.

La canne 470 comporte un moyen de vissage à un orifice de la canalisation 200 tel, par exemple, un orifice dédié à l’insertion des imprégnateurs sur des stations d’odorisation de biométhane aujourd’hui mises en œuvre.

Dans des modes de réalisation particuliers, plusieurs dispositifs, 100, 300 ou 400, sont positionnés en parallèle sur la canalisation 200.

Dans des modes de réalisation particuliers, le dispositif, 100, 300 ou 400, est rétractable en charge pour en faciliter la maintenance.

Dans des modes de réalisation particuliers, le dispositif, 100, 300 ou 400, est intégré à une paroi de la canalisation 200 de sorte que la membrane 110 soit positionnée dans le prolongement de la canalisation 200.

On observe, sur la figure 4, schématiquement et en coupe, un mode de réalisation particulier de la membrane 110 du dispositif, 100, 300 ou 400, tel que décrit en regard des figures 1,2 ou 3.

On observe, sur la figure 5, schématiquement, un logigramme d’étapes particulier du procédé 500 objet de la présente invention. Ce procédé 500 d’odorisation d’un gaz en circulation dans une canalisation comporte : - une étape 505 de remplissage d’un réservoir en composé odorisant liquide, - une étape 510 de mise en vibration d’une membrane micro-perforée, servant d’interface entre le réservoir et un volume intérieur de la canalisation et - une étape 515 de nébulisation du composé odorisant, au contact de la membrane, dans la canalisation.

Dans des modes de réalisation préférentiels, tel que celui représenté en figure 5, le procédé 500 comporte : - une étape 520 de mesure de débit de gaz dans la canalisation et - une étape 525 de calcul d’une quantité de composé odorisant à nébuliser en fonction du débit mesuré, l’étape 510 de mise en vibration étant réalisée en fonction de la quantité calculée.

Ce procédé 500 est mis en œuvre, par exemple, par l’un des dispositifs, 100, 300 ou 400, tel que décrit en regard des figures 1,2 et 3.

Claims (13)

1. REVENDICATIONS

   1. Dispositif (100, 300, 400) d’odorisation d’un gaz en circulation dans une canalisation (200), caractérisé en ce qu’il comporte : - un réservoir (105) d’un composé odorisant liquide, - une membrane (110) micro-perforée servant d’interface entre le réservoir et un volume (115) intérieur de la canalisation et - un moyen (120) de mise en vibration de la membrane micro-perforée pour nébuliser le composé odorisant liquide, au contact de la membrane, dans la canalisation.
2. 2. Dispositif (100, 300, 400) selon la revendication 1, qui comporte : - un capteur (125) de débit de gaz dans la canalisation et - un calculateur (130) d’une quantité de composé odorisant à nébuliser en fonction du débit mesuré, le moyen (120) de mise en vibration étant configuré pour mettre en vibration la membrane (110) en fonction de la quantité calculée.
3. 3. Dispositif (100, 300, 400) selon l’une des revendications 1 ou 2, qui comporte un moyen (106) de mesure de la température de l’odorisant et/ou du gaz, le moyen (120) de mise en vibration étant actionné en fonction de la température mesurée.
4. 4. Dispositif (100, 300, 400) selon l’une des revendications 1 à 3, qui comporte un moyen (107) de mesure de la concentration de l’odorisant en aval de la membrane (110), le moyen (120) de mise en vibration étant actionné en fonction de la concentration mesurée.
5. 5. Dispositif (100, 300, 400) selon l’une des revendications 1 à 4, qui comporte un moyen (135) de mise en pression du composé dans le réservoir à une pression prédéterminée.
6. 6. Dispositif (100, 300, 400) selon la revendication 5, qui comporte un capteur (140) de pression dans la canalisation (200), la pression prédéterminée miëè en oeuvre par le moyen (135) de mise en pression étant variable avec la pression mesurée par le capteur de pression.
7. 7. Dispositif (100) selon l’une des revendications 1 à 6, qui comporte un débitmètre (151) mesurant le débit d’odorisant traversant un conduit (150) d’alimentation du réservoir (105) en composé odorisant.
8. 8. Dispositif (300) selon l’une des revendications 1 à 7, qui comporte : - un détecteur (355) de dysfonctionnement du dispositif et - un mécanisme (360) de fermeture d’un conduit d’alimentation du réservoir en composé odorisant.
9. 9. Dispositif (100, 300, 400) selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel le moyen (120) de mise en vibration est un cristal piézo-électrique.
10. 10. Dispositif (100, 300, 400) selon la revendication 9, dans lequel le moyen de mise en vibration (120) et la membrane (110) sont confondus.
11. 11. Dispositif (100, 300, 400) selon l’une des revendications 1 à 10, qui comporte un filtre (165) sur le conduit (150) d’alimentation du réservoir (105) en composé odorisant.
12. 12. Dispositif (100, 300, 400) selon l’une des revendications 1 à 11, qui comporte une canne (470) ou une manchette comportant la membrane (110) et reliée au réservoir (105) pour que le composé odorisant entre en contact avec chaque membrane.
13. 13. Procédé (500) d’odorisation d’un gaz en circulation dans une canalisation, caractérisé en ce qu’il comporte : - une étape (505) de remplissage d’un réservoir en composé odorisant liquide, - une étape (510) de mise en vibration d’une membrane micro-perforée, servant d’interface entre le réservoir et un volume intérieur de la canalisation et - une étape (515) de nébulisation du composé odorisant, au contact de la membrane, dans la canalisation.