FR3089274A1 - Dispositif de génération de gaz sous forme gazeuse à partir de gaz liquéfié - Google Patents

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Abstract

Dispositif (10) de génération de gaz sous forme gazeuse à partir de gaz liquéfié, comportant : - un premier échangeur de chaleur (24) comportant un premier circuit de refroidissement (24a) comprenant une entrée de gaz liquéfié reliée à une première conduite (18) qui est destinée à être reliée à une sortie de gaz liquéfié d’au moins un réservoir (14) de stockage de gaz liquéfié, - des moyens de vaporisation (19) par mise en dépression équipant ladite première conduite, et - au moins un compresseur (26, 28), caractérisé en ce qu’il comprend en outre un réchauffeur (25) comportant une entrée de gaz au moins en partie sous forme liquide, qui est reliée à une sortie dudit premier circuit (24a), et une sortie de gaz uniquement sous forme gazeuse qui est reliée audit au moins un compresseur (26, 28). Figure pour l’abrégé : Figure 1

Description

Description
Titre de l'invention : Dispositif de génération de gaz sous forme gazeuse à partir de gaz liquéfié Domaine technique de l'invention [0001] L’invention concerne notamment un dispositif de génération de gaz sous forme gazeuse à partir de gaz liquéfié.
Arrière-plan technique [0002] Afin de transporter plus facilement du gaz, tel que du gaz naturel, sur de longues distances, le gaz est généralement liquéfié (pour devenir du gaz naturel liquéfié - GNL) en le refroidissant à des températures cryogéniques, par exemple -160°C à la pression atmosphérique. Le gaz liquéfié est ensuite chargé dans des navires spécialisés.
[0003] Dans un navire de transport de gaz liquéfié, par exemple du type méthanier, une installation de production d'énergie est prévue pour pourvoir aux besoins énergétiques du fonctionnement du navire, notamment pour la propulsion du navire et/ou la production d'électricité pour les équipements de bord.
[0004] Une telle installation comprend couramment des machines thermiques consommant du gaz provenant d'un évaporateur que l'on alimente à partir de la cargaison de gaz liquéfié transportée dans le ou les réservoirs du navire.
[0005] Le document LR-A-2 837 783 prévoit d'alimenter un tel évaporateur et/ou d'autres systèmes nécessaires à la propulsion à l'aide d'une pompe immergée au fond d'un réservoir du navire.
[0006] Afin de limiter l'évaporation du gaz liquéfié, il est connu de le stocker sous pression dans le réservoir de manière à se déplacer sur la courbe d'équilibre liquide-vapeur du gaz liquéfié considéré, augmentant ainsi sa température de vaporisation. Le gaz liquéfié peut ainsi être stocké à des températures plus importantes ce qui a pour effet de limiter l'évaporation du gaz.
[0007] L’évaporation naturelle du gaz est toutefois inévitable, ce phénomène étant appelé NBOG qui est l’acronyme de l’anglais Natural Boil-Off Gas (par opposition à l’évaporation forcée de gaz ou LBOG, acronyme de l’anglais Forced Boil-Off Gas). Le gaz qui s’évapore naturellement dans le réservoir d’un navire est en général utilisé pour alimenter rinstallation précitée. Dans le cas (premier cas) où la quantité de gaz évaporé naturellement est insuffisante pour la demande en gaz combustible de l’installation, la pompe immergée dans le réservoir est actionnée pour fournir davantage de gaz combustible après évaporation forcée. Dans le cas (second cas) où la quantité de gaz évaporé est trop importante par rapport à la demande de l’installation, l’excédent de gaz est en général brûlé dans une unité de combustion de gaz, ce qui re2 présente une perte en gaz combustible.
[0008] Dans la technique actuelle, le perfectionnement des réservoirs sont tels que les taux d’évaporation naturelle (BOR - acronyme du Boil-OffRate) des gaz liquéfiés sont de plus en plus faibles, alors que les machines d’un navire sont de plus en plus performantes. Ceci a pour conséquence, dans chacun des premier et second cas précités, que l’écart est très important entre la quantité de gaz naturellement produit par évaporation et celle demandée par l’installation d’un navire.
[0009] Par conséquent, il existe un intérêt croissant pour des solutions de refroidissement du gaz liquéfié contenu dans un réservoir de stockage et gestion du BOG généré dans ce réservoir, comme par exemple des unités de re-liquéfaction ou de refroidissement, telles que celles décrites dans la demande WO-A1-2016/075399. L’idée à la base de ce document est de proposer un dispositif de refroidissement d'un gaz liquéfié permettant de limiter l'évaporation naturelle du gaz liquéfié tout en le conservant dans un état thermodynamique permettant son stockage de manière durable. Cependant, la technologie à échangeur de chaleur décrite dans ce document est coûteuse et peu efficace, et présente d’autres inconvénients qui seront détaillés dans ce qui suit.
[0010] Par ailleurs, plusieurs paramètres influent sur la génération de NBOG, comme les mouvements de liquide et les conditions ambiantes. Les besoins énergétiques dans un navire varient également beaucoup, selon l'opération effectuée ou la vitesse de navigation. Par conséquent, il peut s’avérer difficile de mettre en place une solution efficace de gestion de BOG car la quantité de NBOG en excès peut varier énormément.
[0011] On a déjà proposé de forcer l’évaporation de gaz et de générer du froid par l’intermédiaire d’un évaporateur sous vide. Cet évaporateur sous vide comprend un ballon de séparation de phases qui est monté entre des moyens de vaporisation de gaz liquéfié prélevé dans le réservoir, et des moyens de mise en dépression du ballon. Ceci permet d’obtenir une puissance frigorifique plus importante qui peut être utilisée pour refroidir le gaz contenu dans le réservoir principal.
[0012] La présente invention propose un perfectionnement à la technique actuelle, qui est simple, efficace et économique.
Résumé de l’invention [0013] L’invention propose un dispositif de génération de gaz sous forme gazeuse à partir de gaz liquéfié, comportant :
[0014] - un premier échangeur de chaleur comportant un premier circuit de refroidissement comprenant une entrée de gaz liquéfié reliée à une première conduite qui est destinée à être reliée à une sortie de gaz liquéfié d’au moins un réservoir de stockage de gaz liquéfié, [0015] - des moyens de vaporisation par mise en dépression équipant ladite première conduite, et [0016] - au moins un compresseur, [0017] caractérisé en ce qu’il comprend en outre un réchauffeur comportant une entrée de gaz au moins en partie sous forme liquide, qui est reliée à une sortie dudit premier circuit, et une sortie de gaz uniquement sous forme gazeuse qui est reliée audit au moins un compresseur.
[0018] Le ballon de séparation de l’évaporateur sous vide (ESV) de la technique antérieure est ainsi remplacé par un réchauffeur. Contrairement au ballon de séparation qui est destiné à contenir un mélange diphasique, le réchauffeur est configuré pour fournir en sortie uniquement du gaz sous forme gazeuse. Ceci simplifie l’architecture du dispositif car il n’est plus nécessaire de gérer indépendamment le liquide et le gaz du ballon.
[0019] Le dispositif selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres :
[0020] - ledit premier circuit est configuré pour réchauffer le fluide y circulant depuis une température inférieure ou égale à -165°C jusqu’à une température supérieure ou égale à -165°C, [0021] - ledit réchauffeur est un échangeur de chaleur qui comprend un troisième circuit comportant une entrée de gaz au moins en partie sous forme liquide, qui est reliée à la sortie dudit premier circuit, et une sortie de gaz uniquement sous forme gazeuse qui est reliée audit au moins un compresseur, [0022] - ledit troisième circuit est configuré pour réchauffer le fluide y circulant depuis une température inférieure ou égale à -165°C jusqu’à une température supérieure ou égale à -50°C, [0023] - l’échangeur formant réchauffeur comprend un quatrième circuit dans lequel circule un fluide de chauffage, [0024] - ledit quatrième circuit est configuré pour refroidir le fluide y circulant depuis une température supérieure ou égale à 50°C jusqu’à une température inférieure ou égale à 0°C, [0025] - ledit fluide de chauffage est du gaz comprimé prélevé en sortie dudit au moins un compresseur, [0026] - une sortie, de préférence, unique dudit au moins un compresseur est reliée à une entrée dudit quatrième circuit de l’échangeur formant réchauffeur, [0027] - le dispositif comprend au moins deux compresseurs montés en série, une sortie d’un compresseur amont étant reliée à l’entrée dudit quatrième circuit de l’échangeur formant réchauffeur, dont une sortie est reliée à une entrée d’un compresseur aval, [0028] - le dispositif comprend au moins deux compresseurs montés en série, une sortie d’un compresseur amont étant reliée à une entrée d’un compresseur aval dont une sortie est reliée à l’entrée dudit quatrième circuit de l’échangeur formant réchauffeur, [0029] ledit quatrième circuit a une sortie reliée à au moins un compresseur, [0030] - ledit troisième circuit a son entrée qui est en outre reliée à une sortie (45) de gaz sous forme gazeuse dudit réservoir, [0031] - ledit premier échangeur de chaleur comprend un second circuit comprenant une entrée de gaz liquéfié reliée à une troisième conduite qui est destinée à être reliée à une sortie de gaz liquéfié dudit réservoir ; ce second circuit peut être séquentiellement un circuit de refroidissement et un circuit de chauffage selon le mode de fonctionnement du dispositif, [0032] - ledit premier échangeur de chaleur comprend un cinquième circuit de chauffage comprenant une entrée de gaz sous forme gazeuse reliée à une quatrième conduite qui est destinée à être reliée à une sortie dudit compresseur, ou d’un compresseur aval dans le cas de deux compresseurs en série, [0033] - ledit second circuit est configuré pour refroidir le fluide y circulant depuis une température inférieure ou égale à -160°C jusqu’à une température inférieure ou égale à 165°C, et/ou ledit cinquième circuit est configuré pour refroidir le fluide y circulant depuis une température inférieure ou égale à -100°C jusqu’à une température inférieure ou égale à -130°C, [0034] - la sortie dudit quatrième circuit est en outre reliée à l’entrée dudit cinquième circuit, [0035] - le dispositif comprend une cinquième conduite équipée de moyens de détente comprenant une entrée reliée à une sortie dudit cinquième circuit, et une sortie destinée à être reliée à une entrée de gaz liquéfié dudit réservoir, [0036] - le dispositif comprend une sixième conduite dont une entrée est reliée à une sortie dudit second circuit et dont une sortie est raccordée à une entrée de gaz liquéfié dudit réservoir, [0037] - ladite entrée de gaz dudit cinquième circuit est reliée à la sortie dudit compresseur, ou d’un compresseur aval dans le cas de deux compresseurs en série, par l’intermédiaire d’un sixième circuit d’un second échangeur de chaleur, [0038] - ledit sixième circuit est configuré pour refroidir le fluide y circulant depuis une température supérieure ou égale à 0°C jusqu’à une température inférieure ou égale à 100°C, [0039] - ledit second échangeur de chaleur comprend un septième circuit dont une entrée est reliée à une sortie de gaz sous forme gazeuse dudit réservoir, et dont une sortie est reliée audit compresseur, ou d’un compresseur aval dans le cas de deux compresseurs en série, [0040] - ledit septième circuit est configuré pour réchauffer le fluide y circulant depuis une température inférieure ou égale à -100°C jusqu’à une température supérieure ou égale à
-50°C.
[0041] La présente invention concerne également un navire, en particulier de transport de gaz liquéfié, comportant au moins un dispositif tel que décrit ci-dessus.
[0042] L’invention concerne encore un procédé de génération de gaz sous forme gazeuse à partir de gaz liquéfié, au moyen d’un dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de prélèvement de gaz liquéfié et de vaporisation complète de ce gaz, avant l’alimentation dudit au moins un compresseur.
[0043] La vaporisation peut être obtenue par chauffage du gaz liquéfié avec un fluide de chauffage qui peut être du gaz comprimé prélevé en sortie dudit au moins un compresseur. Le gaz comprimé est de préférence prélevé entre deux compresseurs montés en série ou en sortie de deux compresseurs montés en série.
Brève description des figures [0044] L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d’exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
[0045] [fig.l] la figure 1 est une vue schématique d’un premier mode de réalisation d’un dispositif selon l’invention, qui équipe ici un navire, [0046] [fig-2] la figure 2 est une vue schématique d’un second mode de réalisation d’un dispositif selon l’invention, qui équipe ici un navire, [0047] [fig.3] la figure 3 est une vue schématique d’un troisième mode de réalisation d’un dispositif selon l’invention, qui équipe ici un navire ;
[0048] [fig-4] la figure 4 est une vue schématique d’un quatrième mode de réalisation d’un dispositif selon l’invention, qui équipe ici un navire, [0049] [fig.5] la figure 5 est une vue schématique d’un cinquième mode de réalisation d’un dispositif selon l’invention, qui équipe ici un navire, et [0050] [fig.6] la figure 6 est une vue schématique illustrant un mode de fonctionnement du dispositif de la figure 5.
[0051] [fig-7] la figure 7 est une vue schématique illustrant un autre mode de fonctionnement du dispositif de la figure 5.
Description détaillée de l’invention [0052] La figure 1 montre un premier mode de réalisation d’un dispositif 10 selon l’invention qui permet notamment de générer du gaz sous forme gazeuse à partir de gaz liquéfié.
[0053] Le dispositif 10 est particulièrement adapté mais non exclusivement à la fourniture de gaz combustible à un navire, tel qu’un navire de transport de gaz liquéfié (figures 1 à 3).
[0054] Un navire comporte un réservoir ou plusieurs réservoirs 14 de stockage de gaz liquéfié. Le gaz est par exemple du méthane ou un mélange de gaz comportant du méthane. Le ou chaque réservoir 14 peut contenir du gaz sous forme liquéfié à une pression et une température prédéterminées, par exemple à une pression atmosphérique et une température de l’ordre de -160°C. Un ou plusieurs des réservoirs 14 du navire peuvent être reliés à une installation 12 de production d’énergie du navire. Le nombre de réservoirs n’est ainsi pas limitatif. Il est par exemple compris entre 1 et 6. Chaque réservoir 14 peut avoir une capacité comprise entre 1 000 à 50 000m3.
[0055] Dans ce qui suit, l’expression « le réservoir » devra être interprétée comme « le ou chaque réservoir ».
[0056] Le réservoir 14 contient du gaz liquéfié 14a ainsi que du gaz 14b résultant d’une évaporation, en particulier naturelle, du gaz liquéfié 14a dans le réservoir 14. Naturellement, le gaz liquéfié 14a est stocké au fond du réservoir 14 tandis que le gaz d’évaporation 14b est situé au-dessus du niveau de gaz liquéfié dans le réservoir, schématiquement représenté par la lettre N.
[0057] Dans ce qui suit, « GNL » désigne du gaz liquéfié, c'est-à-dire du gaz sous forme liquide, « BOG » désigne du gaz d’évaporation, « NBOG » désigne du gaz d’évaporation naturelle, et « FBOG » désigne du gaz d’évaporation forcée, ces acronymes étant connus de l’homme du métier car ils correspondent aux initiales des expressions anglaises associées.
[0058] Dans le mode de réalisation représenté à la figure 1, des pompes 16a, 16b sont immergées dans le GNL du réservoir 14, et sont de préférence situées au fond du réservoir afin de s’assurer qu’elles ne soient alimentées qu’en GNL.
[0059] Les pompes 16a, 16b sont ici au nombre de deux. La pompe 16a est reliée à une extrémité, ici inférieure, d’une conduite 18. La pompe 16b est reliée à une extrémité, ici inférieure, d’une conduite 20. En variante, il peut y avoir davantage de pompes de chaque type, par exemple pour assurer une redondance de 16a et 16b ou utiliser des pompes existantes comme les pompes de pulvérisation déjà présentes sur un navire (auquel cas, la fonction de 16b pourrait être assurée par les quatre pompes de pulvérisation, chacune présente dans quatre réservoirs distincts). En variante, on pourrait également utiliser les pompes de gaz carburant déjà présentes sur un navire (auquel cas, la fonction de 16a pourrait être assurée par la ou les pompes de gaz carburant, chacune présente dans un ou plusieurs réservoirs distincts).
[0060] La conduite 20 comprend une extrémité supérieure reliée à une rampe 22 de pulvérisation de gouttelettes de GNL située dans la partie haute du réservoir 14, au-dessus du niveau N. La rampe 22 est ainsi configurée pour pulvériser des gouttelettes de GNL dans le NBOG. Ceci permet de forcer la recondensation du NBOG dans le réservoir 14. La pompe 16b est configurée pour forcer la circulation de GNL dans la conduite
20, depuis le fond du réservoir 14 jusqu’à la rampe 22 et assurer que le GNL est pulvérisé sous forme de gouttelettes. En pratique, un ciel gazeux peut être présent dans le réservoir principal alors que le NBOG peut circuler dans les conduites.
[0061] La pompe 16a est configurée pour forcer la circulation de GNL dans la conduite 18 depuis le fond du réservoir 14 jusqu’à un échangeur de chaleur 24. La conduite 18 comprend des moyens de dépressurisation 19 de façon à diminuer la pression du GNL circulant dans la conduite 18 avant d’atteindre l’échangeur 24. Les moyens de dépressurisation 19 comprennent par exemple une vanne à effet Joule-Thomson.
[0062] La circulation du GNL dans la conduite 18 et à travers les moyens de dépressurisation 19 entraîne donc une vaporisation partielle du GNL avant l’alimentation de l’échangeur 24.
[0063] Dans l’exemple représenté, l’échangeur de chaleur 24 comprend trois circuits d’échange de chaleur dont un premier circuit 24a a une entrée reliée à la conduite 18, pour l’alimentation du premier circuit 24a en gaz diphasique sortant des moyens de dépressurisation 19.
[0064] La sortie du premier circuit 24a est reliée à une entrée d’un réchauffeur 25 dont une sortie est reliée à une entrée ici unique d’un premier compresseur 26. Le compresseur 26, appelé compresseur amont, a une sortie ici unique qui est reliée à une première entrée d’un compresseur 28, appelé compresseur aval. Le compresseur 28 a une sortie ici unique qui est reliée par une des voies d’une vanne trois voies 46 à l’installation 12.
[0065] L’échangeur de chaleur 24 comprend un second circuit 24b comportant une entrée reliée par une conduite 30 à une des voies d’une vanne trois voies 38a dont les deux autres voies sont reliées respectivement à la conduite 20 et à la rampe 22.
[0066] La sortie du second circuit 24b est reliée à une conduite 32 qui est également reliée à une des voies d’une vanne trois voies 38b dont une autre voie est reliée à la rampe 22.
[0067] L’échangeur de chaleur 24 comprend un troisième circuit 24c comportant une sortie reliée par une conduite 34 à la dernière des voies de la vanne trois voies 38b ainsi qu’à un système 35 du type plongeur de réinjection de GNL dans le réservoir 14, de préférence en fond de cuve. La conduite 34 est équipée de moyens de détente 36 configurés pour diminuer la pression du gaz et le recondenser, avant sa réinjection dans le réservoir 24.
[0068] Les moyens de détente 36 comprennent par exemple une vanne à effet JouleThomson, en vue de la diminution de la température du gaz par expansion adiabatique.
[0069] Une détente ou dépressurisation de Joule-Thomson est une détente laminaire stationnaire et lente réalisée en faisant passer un flux de gaz au travers d'un tampon (ouate ou soie grège en général) dans une canalisation calorifugée et horizontale, la pression régnant à gauche et à droite du tampon étant différente. Pour les gaz réels, la détente de Joule-Thomson est généralement accompagnée d'une variation de température : c'est l'effet Joule-Thomson.
[0070] La conduite 32 est également reliée par d’autres vannes trois voies 38a’, 38b’ à des rampes de pulvérisation 22 et à des systèmes 35 de réinjection de GNL d’autres réservoirs 14 du navire.
[0071] L’entrée du troisième circuit 24c est reliée à une sortie d’un circuit 42b d’un autre échangeur de chaleur 42 dont l’entrée est reliée à la voie restante de la vanne trois voies 46. Cet échangeur 42 comporte un autre circuit 42a dont une sortie est reliée à une seconde entrée du compresseur 28.
[0072] L’entrée du circuit 42a est reliée à une sortie de BOG 45 du réservoir 14 ou de chaque réservoir 14.
[0073] Le circuit 24a est un circuit froid, le fluide circulant dans ce circuit et en l’occurrence le GNL dépressurisé, étant destiné à être chauffé par circulation dans ce circuit de manière à le vaporiser partiellement. Il est destiné à être chauffé et donc à transmettre du froid. Le circuit 24a est ainsi considéré comme un circuit de refroidissement.
[0074] Le circuit 24b est un circuit chaud et donc de chauffage dans le premier cas et un circuit froid donc de refroidissement dans le deuxième cas, le fluide circulant dans ce circuit et en l’occurrence le GNL provenant du réservoir 14, étant destiné à être refroidi par circulation dans ce circuit. On comprend que la dépressurisation en amont du circuit 24a permet d’abaisser la température de vaporisation, ce qui permet de générer du LBOG à partir d’un échange de chaleur avec le GNL prélevé de la cuve et circulant dans le circuit 24b. La vaporisation en LBOG nécessite un apport de chaleur fourni par le GNL circulant dans le circuit 24b, c’est donc une source frigorifique en vue du refroidissement du GNL circulant dans le circuit 24b.
[0075] Le circuit 24c est un circuit chaud et donc de chauffage, le fluide circulant dans ce circuit et en l’occurrence le gaz comprimé sortant des compresseurs 26, 28, étant destiné à être refroidi par circulation dans ce circuit. La détente en aval du circuit 24c permet de recondenser le gaz et de le reliquéfier avant sa réinjection dans le réservoir 14.
[0076] Dans le premier cas, du GNL provenant du réservoir 14 est ainsi acheminé par la pompe 16a jusqu’aux moyens de dépressurisation 19 puis circule dans le circuit 24a froid de l’échangeur 24. Dans l'intervalle, du GNL du réservoir 14 est acheminé par la pompe 16b jusqu’au circuit 24b chaud de l’échangeur 24. Par conséquent, l'échange de chaleur entre ces circuits entraîne:
[0077] - le chauffage de GNL dépressurisé et partiellement vaporisé, en vue de poursuivre sa vaporisation qui est achevée dans le réchauffeur 25, et [0078] - le refroidissement de GNL qui est réinjecté dans le réservoir 14 par l’intermédiaire du système 35 ou de la rampe 22.
[0079] Dans le deuxième cas, du gaz comprimé provenant du compresseur 28 circule en outre dans le circuit 24c avant d’être détendu et reliquéfié. Dans l'intervalle, du GNL du réservoir 14 est acheminé par la pompe 16b jusqu’au circuit 24b froid de l’échangeur 24. Par conséquent, l'échange de chaleur entre ces circuits entraîne:
[0080] - le chauffage de GNL qui est réinjecté dans le réservoir 14 par l’intermédiaire du système 35, [0081] - le refroidissement du gaz comprimé qui sera ensuite détendu et reliquéfié avant d’être injecté dans le réservoir 14 par l’intermédiaire du système 35. Les compresseurs 26, 28 peuvent être deux compresseurs indépendants ou deux étages de compression d’un même compresseur. Les compresseurs 26, 28 peuvent ainsi être mutualisés.
[0082] La sortie du compresseur 28 est reliée à l’installation 12 en vue de son alimentation en gaz combustible. Le compresseur 28 est configuré pour comprimer le gaz à une pression de service adaptée à son utilisation dans l’installation 12.
[0083] Dans le mode de réalisation de la figure 1, le réchauffeur 25 a pour but de chauffer et de vaporiser complètement le gaz en sortie du circuit 24a et comprend pour cela un circuit chauffant 25a qui peut être un circuit électrique ou un circuit de fluide caloporteur tel que de la vapeur d’eau.
[0084] De préférence, en entrée du réchauffeur 25, le gaz diphasique est à une pression comprise entre 120 et 800 mbara, de préférence entre 300 et 800 mbara et une température comprise entre -182°C et -151 °C, et, en sortie du réchauffeur, le gaz sous forme gazeuse est à une pression égale à l’entrée aux pertes de charge du réchauffeur près et une température comprise entre -120°C et -15°C.
[0085] La figure 2 représente une variante de réalisation du dispositif 10 qui diffère de celui de la figure 1 en ce que le réchauffeur 25’ comprend un circuit de fluide 25a dont une entrée est reliée à la sortie (de préférence unique) du compresseur 26 et dont une sortie est reliée à une entrée du compresseur 28.
[0086] La figure 3 représente une autre variante de réalisation du dispositif 10 qui diffère de celui de la figure 1 en ce que le réchauffeur 25” comprend un circuit de fluide 25a dont une entrée est reliée à la sortie (de préférence unique) du compresseur 28 et dont une sortie est reliée à l’une des voies de la vanne trois voies 46, qui est également reliée à l’installation 12 et à l’échangeur 42. Ces trois variantes des figures 1 à 3 peuvent permettre, en plus de la vaporisation totale du GNL, de le réchauffer à une température non cryogénique, c’est-à-dire supérieure à -40°C.
[0087] Le dispositif 10 de la figure 1 et ses variantes des figures 2 et 3 peuvent fonctionner de la façon suivante.
[0088] 1. Dans le cas où la quantité de NBOG est insuffisante, par exemple lorsque le navire navigue à une vitesse nécessitant davantage de BOG pour compléter le NBOG produit dans le ou les réservoirs 14. Du BOG ou FBOG additionnel sera fourni par le dispositif 10.
[0089] Afin de contrôler la pression dans le réservoir 14, du NBOG est prélevé de ce réservoir à travers la sortie 45 puis alimente le compresseur 28, qui va produire du gaz combustible à une pression admissible pour l'installation 12, par exemple de l’ordre de 6-7bars, 15-17bars ou 300-315bars. Afin de compléter la quantité de gaz et répondre aux besoins de consommation de l’installation 12, du GNL du réservoir 14 est acheminée par la pompe 16a et la conduite 18 jusqu’aux moyens de dépressurisation 19 où le GNL subit une dépression. Il est ensuite réchauffé à travers le circuit 24a du premier échangeur 24 par échange avec le GNL circulant dans le circuit 24b du premier échangeur 24 qui a été, dans l’intervalle, acheminé par la pompe 16b, la conduite 20 et la conduite 30. Le GNL ainsi refroidi est ensuite acheminé au fond du réservoir 14 par la conduite 32 et le plongeur 35. Un mélange de gaz diphasique parvient au réchauffeur 25 dans lequel le gaz diphasique va être complètement transformé en phase gazeuse. Le LBOG produit est alors comprimé par le compresseur 26. Ensuite, le LBOG est à nouveau comprimé par le compresseur 28 pour atteindre la pression requise pour l’installation 12.
[0090] 2. Dans le cas où le NBOG produit est en excès, par exemple lorsque le navire navigue à une vitesse faible ou est à l’ancrage, l’excès de NBOG devant être géré de manière sûre et respectueuse de l'environnement.
[0091] Le NBOG produit dans le réservoir 14 est en quantité suffisante ou plus que suffisante pour satisfaire les besoins de l’installation 12. Afin de contrôler la pression dans le réservoir 14, du BOG est prélevé de ce réservoir et alimente le compresseur 28 pour atteindre la pression requise pour l’installation 12. L'excès de BOG qui ne peut pas être consommé par l’installation est acheminé depuis la sortie du compresseur 28 jusqu’à l’échangeur 42 dans lequel il subit un refroidissement par échange de calories avec le NBOG froid directement prélevé du réservoir 14 par la sortie 45. Le BOG en excès est ensuite envoyé au circuit 24c où il est à nouveau refroidi par échange de chaleur avec du GNL prélevé dans le réservoir. Ensuite, le BOG en excès est recondensé par la vanne 36 et réinjecté dans le réservoir.
[0092] 3. Dans le cas où le réservoir principal 14 du navire est refroidi, par exemple avant le chargement après le voyage retour (au cours duquel la gestion du BOG n'est généralement pas nécessaire car le ou les réservoirs 14 sont quasiment vides).
[0093] Typiquement, les terminaux de re-liquéfaction, où le navire charge sa cargaison, nécessitent une température froide dans le réservoir 14 avant le chargement, afin de limiter la quantité de GNL qui serait instantanément vaporisée (flash). Ceci est généralement réalisé par pulvérisation au moyen de la rampe 22, et de la pompe 16b associée, du GNL déjà contenu dans le réservoir 14 en vue du refroidissement du BOG de ce réservoir. Grâce au dispositif 10, cette opération peut être effectuée en alimentant la rampe 22 avec du GNL provenant du second circuit 24b de l’échangeur, et donc du
GNL plus froid que celui contenu dans le réservoir 14.
[0094] La figure 4 représente une variante de réalisation du dispositif selon l’invention, dans laquelle les éléments déjà décrits dans ce qui précède sont désignés par les mêmes références.
[0095] Le réchauffeur 25 est ici représenté sous la forme d’un échangeur dont un circuit 25b relie la sortie du circuit 24a de l’échangeur 24 à l’entrée du compresseur 26, et dont l’autre circuit 25a relie la sortie de ce compresseur 26 à l’entrée du compresseur 28, et plus exactement ici à deux compresseurs 28 en parallèle du fait de la redondance exigée pour ce type de compresseur sur un navire.
[0096] La figure 4 montre des exemples de température des fluides circulant dans le dispositif. On constate que le gaz liquéfié prélevé dans la cuve 14 est refroidi dans le circuit 24b et réchauffé dans le circuit 24a, le circuit de l’échangeur permettant en outre de refroidir et de reliquéfier le gaz précédemment refroidi dans le circuit 42b. Le circuit 42a permet de réchauffer le BOG prélevé. Le circuit 25b assure le réchauffement du mélange diphasique et l’évaporation totale du liquide restant, et le circuit 25a assure un refroidissement. La température en sortie du circuit 25b est ici supérieure à -50°C (et par exemple supérieure ou égale à -35°C), ce qui permet d’utiliser un compresseur 26 moins coûteux qu’un compresseur cryogénique (un compresseur cryogénique pouvant fonctionner à des températures nettement inférieures à -50°C). Par ailleurs, ce niveau de température garantit que tout le gaz liquéfié est entièrement vaporisé et donc sous forme gazeuse en sortie du circuit 25b et donc en entrée du compresseur 26.
[0097] La figure 5 représente une autre variante de réalisation et les figures 6 et 7 illustrent des modes de fonctionnement de cette variante.
[0098] Dans cette variante, les pompes 16a et 16b sont remplacées par une unique pompe 16c qui est immergée dans le gaz liquéfié contenu dans la cuve 14 et dont la sortie est reliée d’une part à la vanne trois voies 38a et d’autre part à un organe de bifurcation 50 permettant d’alimenter un des deux circuits 24a, 24b de l’échangeur 24 voire les deux simultanément.
[0099] En comparant les variantes des figures 4 et 5, on constate que l’échangeur formant le réchauffeur 25, d’une part, et l’échangeur 42, d’autre part, sont fusionnés pour former un seul échangeur 52.
[0100] Cet échangeur 52 comprend deux circuits dont un premier 52a relie la sortie du circuit 24a de l’échangeur 24 à l’entrée du compresseur 26, et dont un second circuit 52b relie la sortie de ce compresseur 26 au compresseur 28 ou aux compresseurs 28.
[0101] La fonction du circuit 42b de l’échangeur 42 est ici intégrée au circuit 52b dont l’entrée est en outre reliée à la sortie du compresseur 28, et dont la sortie est reliée en outre au circuit 24c de l’échangeur 24.
[0102] Par ailleurs, la sortie de BOG 45 est reliée d’une part à l’entrée du circuit 52a, qui intègre la fonction du circuit 42a, et d’autre part à l’entrée du compresseur 28. La sortie du circuit 52a est en outre reliée à l’entrée du compresseur 28.
[0103] La figure 6 montre un premier mode de fonctionnement de cette variante dans lequel du BOG est prélevé de la cuve 14 par la sortie 45 et alimente le compresseur 28. En parallèle, du gaz liquéfié est prélevé par la pompe 16c et alimente les circuits 24a, 24b de l’échangeur 24. Le gaz liquéfié refroidi dans le circuit 24b est réinjecté en fond de cuve, et le gaz liquéfié détendu par la vanne 19 passe dans le circuit 24a et se retrouve entièrement sous forme gazeuse en sortie du circuit 52a. Ce gaz est comprimé par le compresseur 26 avant d’être refroidi dans le circuit 52b et d’alimenter le compresseur 28.
[0104] La figure 7 montre un second mode de fonctionnement de cette variante dans lequel du BOG est prélevé de la cuve 14 par la sortie 45 et passe dans le circuit 52a pour être réchauffé avant d’alimenter le compresseur 28. Une partie du gaz comprimé sortant du compresseur 28 circule dans le circuit 52b puis dans le circuit 24c avant d’être reliquéfié et réinjecté dans la cuve 14.

Claims (1)

  1. Revendications [Revendication 1] Dispositif (10) de génération de gaz sous forme gazeuse à partir de gaz liquéfié, comportant : - un premier échangeur de chaleur (24) comportant un premier circuit de refroidissement (24a) comprenant une entrée de gaz liquéfié reliée à une première conduite (18) qui est destinée à être reliée à une sortie de gaz liquéfié d’au moins un réservoir (14) de stockage de gaz liquéfié, - des moyens de vaporisation (19) par mise en dépression équipant ladite première conduite, et - au moins un compresseur (26, 28), caractérisé en ce qu’il comprend en outre un réchauffeur (25, 52) comportant une entrée de gaz au moins en partie sous forme liquide, qui est reliée à une sortie dudit premier circuit (24a), et une sortie de gaz uniquement sous forme gazeuse qui est reliée audit au moins un compresseur (26, 28). [Revendication 2] Dispositif (10) selon la revendication précédente, dans lequel ledit premier circuit (24a) est configuré pour réchauffer le fluide y circulant depuis une température inférieure ou égale à -165°C jusqu’à une température supérieure ou égale à -165°C. [Revendication 3] Dispositif (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ledit réchauffeur (25) est un échangeur de chaleur qui comprend un troisième circuit (25b) comportant une entrée de gaz au moins en partie sous forme liquide, qui est reliée à la sortie dudit premier circuit (24a), et une sortie de gaz uniquement sous forme gazeuse qui est reliée audit au moins un compresseur (26, 28). [Revendication 4] Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel ledit troisième circuit a son entrée qui est en outre reliée à une sortie (45) de gaz sous forme gazeuse dudit réservoir (14). [Revendication 5] Dispositif (10) selon la revendication 3 ou 4, dans lequel ledit troisième circuit (25b) est configuré pour réchauffer le fluide y circulant depuis une température inférieure ou égale à -165°C jusqu’à une température supérieure ou égale à -50°C. [Revendication 6] Dispositif (10) selon l’une des revendications 3 à 5, dans lequel l’échangeur formant réchauffeur (25) comprend un quatrième circuit (25a) dans lequel circule un fluide de chauffage. [Revendication 7] Dispositif (10) selon la revendication précédente, dans lequel ledit quatrième circuit (25a) est configuré pour refroidir le fluide y circulant
    depuis une température supérieure ou égale à 50°C jusqu’à une température inférieure ou égale à 0°C. [Revendication 8] Dispositif (10) selon la revendication 6 ou 7, dans lequel ledit fluide de chauffage est du gaz comprimé prélevé en sortie dudit au moins un compresseur (26, 28). [Revendication 9] Dispositif (10) selon la revendication précédente, dans lequel une sortie, de préférence, unique dudit au moins un compresseur (26) est reliée à une entrée dudit quatrième circuit (25a) de l’échangeur formant réchauffeur (25). [Revendication 10] Dispositif (10) selon la revendication précédente, dans lequel il comprend au moins deux compresseurs (26, 28) montés en série, une sortie d’un compresseur (26) amont étant reliée à l’entrée dudit quatrième circuit (25a) de l’échangeur formant réchauffeur (25), dont une sortie est reliée à une entrée d’un compresseur aval (28). [Revendication 11] Dispositif (10) selon la revendication 9, dans lequel il comprend au moins deux compresseurs (26, 28) montés en série, une sortie d’un compresseur amont (26) étant reliée à une entrée d’un compresseur aval (28) dont une sortie est reliée à l’entrée dudit quatrième circuit (25a) de l’échangeur formant réchauffeur (25). [Revendication 12] Dispositif selon l’une des revendications 6 à 11, dans lequel ledit quatrième circuit (25a) a une sortie reliée à au moins un compresseur (28). [Revendication 13] Dispositif (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit premier échangeur de chaleur (24) comprend : - un second circuit (24b) comprenant une entrée de gaz liquéfié reliée à une troisième conduite (30) qui est destinée à être reliée à une sortie de gaz liquéfié dudit réservoir (14), et/ou - un cinquième circuit de chauffage (24c) comprenant une entrée de gaz sous forme gazeuse reliée à une sortie dudit compresseur (28). [Revendication 14] Dispositif (10) selon la revendication précédente, dans lequel ledit second circuit (24b) est configuré pour refroidir le fluide y circulant depuis une température inférieure ou égale à -160°C jusqu’à une température inférieure ou égale à -165°C, et/ou ledit cinquième circuit (24c) est configuré pour refroidir le fluide y circulant depuis une température inférieure ou égale à -100°C jusqu’à une température inférieure ou égale à-130°C. [Revendication 15] Dispositif selon la revendication 10 en dépendance de la revendication 8, dans lequel la sortie dudit quatrième circuit (25a) est en outre reliée à
    l’entrée dudit cinquième circuit (24c). [Revendication 16] Dispositif (10) selon la revendication précédente, dans lequel il comprend une cinquième conduite (34) équipée de moyens de détente (36) et comprenant une entrée reliée à une sortie dudit cinquième circuit (24c), et une sortie destinée à être reliée à une entrée de gaz liquéfié dudit réservoir (14). [Revendication 17] Dispositif (10) selon la revendication précédente, dans lequel il comprend une sixième conduite (32) dont une entrée est reliée à une sortie dudit second circuit (24b) et dont une sortie est raccordée à une entrée de gaz liquéfié dudit réservoir [Revendication 18] Dispositif (10) selon l’une des revendications 10 à 13, dans lequel ladite entrée de gaz dudit cinquième circuit (24c) est reliée à la sortie dudit compresseur (28) par l’intermédiaire d’un sixième circuit (42b) d’un second échangeur de chaleur (42). [Revendication 19] Dispositif (10) selon la revendication précédente, dans lequel ledit sixième circuit (42b) est configuré pour refroidir le fluide y circulant depuis une température supérieure ou égale à 0°C jusqu’à une température inférieure ou égale à -100°C. [Revendication 20] Dispositif (10) selon la revendication précédente, dans lequel ledit second échangeur de chaleur (42) comprend un septième circuit (42a) dont une entrée est reliée à une sortie (45) de gaz sous forme gazeuse dudit réservoir (14), et dont une sortie est reliée audit compresseur (28). [Revendication 21] Dispositif (10) selon la revendication précédente, dans lequel ledit septième circuit (42a) est configuré pour réchauffer le fluide y circulant depuis une température inférieure ou égale à -100°C jusqu’à une température supérieure ou égale à -50°C. [Revendication 22] Navire, en particulier de transport de gaz liquéfié, comportant au moins un dispositif selon l’une des revendications précédentes. [Revendication 23] Procédé de génération de gaz sous forme gazeuse à partir de gaz liquéfié, au moyen d’un dispositif (10) selon l’une des revendications 1 à 21, caractérisé en ce qu’il comprend : une étape de prélèvement de gaz liquéfié et de vaporisation complète de ce gaz, avant l’alimentation dudit au moins un compresseur (26, 28). [Revendication 24] Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la vaporisation est obtenue par chauffage du gaz liquéfié avec un fluide de chauffage qui est du gaz comprimé prélevé en sortie dudit au moins un compresseur (26, 28). [Revendication 25] Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le gaz comprimé
    est prélevé entre deux compresseurs (26, 28) montés en série ou en sortie de deux compresseurs montés en série.
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