FR3101141A1 - Echangeur de chaleur, système de liquéfaction à double cycle de refrigération comportant ledit echangeur de chaleur - Google Patents

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Abstract

ECHANGEUR DE CHALEUR, SYSTÈME DE LIQUÉFACTION À DOUBLE CYCLE DE REFRIGÉRATION COMPORTANT LEDIT ECHANGEUR DE CHALEUR Un aspect de l’invention concerne un échangeur de chaleur (100) comprenant : des corps d’échange (110) comprenant chacun:une première entrée (111) pour recevoir un premier fluide (F1),une première sortie (112) pour évacuer un deuxième fluide (F2), des premiers moyens de distribution (10) du premier fluide, raccordés aux premières entrées des corps d’échange et comprenant au moins un conduit de distribution principal (11),des premiers moyens d’évacuation (20) du deuxième fluide, raccordés aux premières sorties des corps d’échange et comprenant au moins un conduit d’évacuation principal (21), les corps d’échange comprenant une première série (S1) de corps d’échange montés en parallèle et une deuxième série (S2) de corps d’échange montés en parallèle, la première série et la deuxième série de corps d’échange étant disposées de manière symétrique par rapport audit au moins conduit de distribution principal ou par rapport audit au moins un conduit d’évacuation principal. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 2

Description

ECHANGEUR DE CHALEUR, SYSTÈME DE LIQUÉFACTION À DOUBLE CYCLE DE REFRIGÉRATION COMPORTANT LEDIT ECHANGEUR DE CHALEUR
Le domaine technique de l’invention est celui de la liquéfaction d’un mélange gazeux.
La présente invention concerne plus particulièrement un échangeur de chaleur particulièrement adapté pour la liquéfaction d’un mélange gazeux. En outre, l’invention se rapporte à un système de liquéfaction à double cycle de réfrigération comprenant un tel échangeur de chaleur.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION
Il est connu de liquéfier le gaz naturel afin de pouvoir le stocker et le transporter sur de longues distances. Le gaz naturel est un mélange gazeux composé principalement de méthane mais aussi de butane, de propane, d’éthylène, d’éthane ou encore d’azote. Parmi les techniques utilisées pour liquéfier le gaz naturel, le procédé de liquéfaction à double cycle de réfrigération, que l’on nomme DMR pour «Dual Mixed Refrigerant», est particulièrement intéressant en termes de rendement énergétique. En particulier, le procédé DMR consiste à réaliser un premier cycle de réfrigération à une température avoisinant -60°C afin de condenser les composés les plus lourds puis un deuxième cycle de réfrigération à une température comprise entre -60°C et -170°C afin de liquéfier les composés les plus légers.
La figure 1 est une représentation schématique d’un système de liquéfaction 1 à double cycle de réfrigération permettant la mise en œuvre du procédé DMR. En référence à la figure 1, le système de liquéfaction 1 comprend un conduit de distribution 2 par lequel est introduit le gaz naturel à liquéfier, un échangeur de pré-refroidissement 3 qui assure le premier cycle de réfrigération, un échangeur de liquéfaction 4 qui assure le deuxième cycle de réfrigération ainsi qu’un conduit d’évacuation 5, qui assure l’évacuation du gaz liquéfié.
Chaque échangeur, i.e. de pré-refroidissement et de liquéfaction, comprend plusieurs corps d’échange montés en parallèle, les uns à la suite des autres, qui assurent le transfert de chaleur entre le fluide de refroidissement et le fluide à réfrigérer, à travers une surface d’échange. Cependant, les corps d’échange présentent des différences qui sont dues notamment aux tolérances de fabrication des corps d’échange et/ou à la distribution entre les corps d’échange dans l’échangeur de chaleur. Or, ces différences entrainent une hétérogénéité au niveau des débits, des températures et des pressions des fluides circulant dans les corps d’échange. L’état, i.e. gaz/liquide, du fluide en sortie des corps d’échange varie alors d’un corps d’échange à l’autre ce qui peut rendre la liquéfaction du gaz naturel instable et/ou partielle.
L’invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, en permettant d’optimiser la distribution des fluides entre les corps d’échange d’un échangeur de chaleur.
Un premier aspect de l’invention concerne un échangeur de chaleur comprenant :
  • une pluralité de corps d’échange, chaque corps d’échange comprenant :
    • une première entrée configurée pour recevoir un premier fluide,
    • une première sortie configurée pour évacuer un deuxième fluide,
  • des premiers moyens de distribution du premier fluide, raccordés aux premières entrées des corps d’échange, les premiers moyens de distribution comprenant au moins un conduit de distribution principal,
  • des premiers moyens d’évacuation du deuxième fluide, raccordés aux premières sorties des corps d’échange, les premiers moyens d’évacuation comprenant au moins un conduit d’évacuation principal,
la pluralité de corps d’échange comprenant une première série de corps d’échange montés en parallèle et une deuxième série de corps d’échange montés en parallèle, la première série de corps d’échange et la deuxième série de corps d’échange étant disposées de manière symétrique par rapport audit au moins conduit de distribution principal des premiers moyens de distribution ou par rapport audit au moins un conduit d’évacuation principal des premiers moyens d’évacuation.
Par « corps d’échange », on entend un dispositif permettant de transférer de la chaleur d'un fluide caloporteur vers un autre sans les mélanger.
Ainsi, à la différence des échangeurs de chaleur de l’art antérieur, dans lesquels les corps d’échanges sont montés en parallèle les uns à la suite des autres, les corps d’échange de l’échangeur de chaleur de l’invention sont agencés de manière symétrique par rapport à un axe central, i.e. l’axe du conduit de distribution principal ou l’axe du conduit d’évacuation principal.
Un tel agencement symétrique des corps d’échange permet d’équilibrer la distribution des fluides entre deux corps d’échange de l’échangeur de chaleur situés à une même distance du conduit de distribution principal ou du conduit d’évacuation principal. De plus, les pertes de charges résultant du cheminement du fluide le long du conduit de distribution principal et du conduit d’évacuation principal, sont réduites. Par conséquent, les débits, les températures et les pressions des fluides traversant les différents corps d’échange sont plus homogènes. Ainsi, l’état des fluides en sortie des corps d’échange sont également plus homogènes.
Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, l’échangeur de chaleur selon le premier aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.
Selon un mode de réalisation non limitatif,
  • les premiers moyens de distribution comportent un conduit de distribution principal raccordé aux premières entrées de la première série et aux premières entrées de la deuxième série de corps d’échange,
  • les premiers moyens d’évacuation comportent:
    • un premier conduit d’évacuation principal raccordé aux premières sorties de la première série de corps d’échange,
    • un deuxième conduit d’évacuation principal raccordé aux premières sorties de la deuxième série de corps d’échange,
  • la première série de corps d’échange et la deuxième série de corps d’échange étant agencées symétriquement par rapport au conduit de distribution principal.
Selon un mode de réalisation non limitatif,
  • les moyens de distribution comportent:
    • un premier conduit de distribution principal raccordé aux premières entrées de la première série de corps d’échange,
    • un deuxième conduit de distribution principal raccordé aux premières entrées de la deuxième série de corps d’échange,
  • les premiers moyens d’évacuation comportent un conduit d’évacuation principal raccordé aux premières sorties de la première série et aux premières sorties de la deuxième série de corps d’échange,
  • la première série de corps d’échange et la deuxième série de corps d’échange étant agencées symétriquement par rapport au conduit d’évacuation principal.
Selon un mode de réalisation non limitatif, les corps d’échange sont identiques.
Selon un mode de réalisation non limitatif, la première série et la deuxième série comportent le même nombre de corps d’échange de manière à éviter tout passage préférentiel du fluide.
Selon un mode de réalisation non limitatif, pour un corps d’échange de la première série et un corps d’échange de la deuxième série symétriques, la première entrée et la première sortie de chaque corps d’échange sont ménagées dans des parois opposées dudit corps d’échange, en regard l’une de l’autre, dans un plan médian dudit corps d’échange, ledit plan médian étant perpendiculaire à l’axe selon lequel s’étend ledit au moins un conduit de distribution principal ou à l’axe selon lequel s’étend ledit au moins un conduit d’évacuation principal.
Un tel agencement permet d’homogénéiser davantage la distribution des fluides entre les différents corps d’échange car les fluides suivent le même parcours ce qui permet d’éviter un passage préférentiel dans l’un des corps d’échange.
Selon un mode de réalisation non limitatif, pour un corps d’échange de la première série et un corps d’échange de la deuxième série symétriques, la première entrée et la première sortie de chaque corps d’échange sont ménagées dans des parois opposées dudit corps d’échange, décalées axialement l’une de l’autre, agencées à une même distance de part et d’autre d’un plan médian dudit corps d’échange, ledit plan médian étant perpendiculaire à l’axe selon lequel s’étend ledit au moins un conduit de distribution principal ou à l’axe selon lequel s’étend ledit au moins un conduit d’évacuation principal.
Ce mode de réalisation est particulièrement intéressant lorsque la fabrication des corps d’échange ne permet pas de positionner la première entrée et la première sortie dans le plan médian des corps d’échange. Aussi, en décalant la première entrée et de la première sortie de sorte qu’ils soient agencés à la même distance de part et d’autre d’un plan médian du corps d’échange, les fluides suivent le même parcours ce qui permet d’éviter un passage préférentiel dans l’un des corps d’échange.
Selon un mode de réalisation non limitatif, ledit au moins un conduit de distribution principal des premiers moyens de distribution et ledit au moins un conduit d’évacuation principal des premiers moyens d’évacuation sont configurés pour assurer une circulation, respectivement, du premier fluide et du deuxième fluide dans des sens inverses.
Une telle configuration permet d’assurer une circulation en U des fluides dans l’échangeur de chaleur permettant de créer une pression différentielle constante entre la première entrée et la première sortie de chaque corps d’échange. Cela permet de maintenir un point d’équilibre pression/température qui garantit un échange de chaleur optimisé.
Selon un mode de réalisation non limitatif, les premiers moyens de distribution et les premiers moyens d’évacuation sont disposés dans un même plan horizontal.
Selon un mode de réalisation non limitatif,
  • chaque corps d’échange comporte :
    • une deuxième entrée configurée pour recevoir le premier fluide et,
    • une deuxième sortie configurée pour évacuer le deuxième fluide et en ce qu’il comporte :
  • des deuxièmes moyens de distribution du premier fluide raccordés aux deuxièmes entrées des corps d’échange, les deuxièmes moyens de distribution comprenant au moins un conduit de distribution principal,
  • des deuxièmes moyens d’évacuation du deuxième fluide raccordés aux deuxièmes sorties des corps d’échange, les deuxièmes moyens d’évacuation comprenant au moins un conduit d’évacuation principal.
Selon un mode de réalisation non limitatif, les deuxièmes moyens de distribution et les deuxièmes moyens d’évacuation sont disposés dans un même plan vertical.
Selon un mode de réalisation non limitatif, ledit au moins un conduit de distribution principal des deuxièmes moyens de distribution et le conduit d’évacuation principal des deuxièmes moyens d’évacuation sont configurés pour assurer une circulation, respectivement, du premier fluide et du deuxième fluide dans des sens inverses.
Une telle configuration permet d’assurer une circulation en U des fluides dans l’échangeur de chaleur permettant de créer une pression différentielle constante entre la deuxième entrée et la deuxième sortie de chaque corps d’échange. Cela permet de maintenir un point d’équilibre pression/température qui garantit un échange de chaleur optimisé.
Un deuxième aspect de l’invention concerne un système de liquéfaction d’un flux de gaz à double cycle de réfrigération comprenant :
  • un échangeur de pré-refroidissement,
  • un échangeur de liquéfaction raccordé à l’échangeur de pré-refroidissement,
l’échangeur de pré-refroidissement et/ou l’échangeur de liquéfaction est un échangeur de chaleur selon le premier aspect de l’invention.
Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, le système de liquéfaction selon le deuxième aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.
Selon un mode de réalisation non limitatif, un collecteur de mélange est agencé entre l’échangeur de pré-refroidissement et l’échangeur de liquéfaction, le collecteur de mélange étant configuré pour assurer le mélange d’un fluide intermédiaire en sortie de l’échangeur de pré-refroidissement avant de l’introduire dans l’échangeur de liquéfaction.
L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent.
Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention.
montre une représentation schématique générale d’un système de liquéfaction à double cycle de réfrigération selon l’art antérieur.
est schéma illustrant une vue de dessus d’un échangeur de chaleur selon un premier mode de réalisation de l’invention.
est schéma illustrant une vue de dessus d’un échangeur de chaleur selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.
est schéma illustrant une vue de dessus d’un échangeur de chaleur selon un troisième mode de réalisation de l’invention.
est schéma illustrant une vue de dessus d’un échangeur de chaleur selon un quatrième mode de réalisation de l’invention.
est un schéma illustrant une vue latérale d’un échangeur de chaleur selon un cinquième mode de réalisation de l’invention
est un schéma illustrant une vue latérale d’un système de liquéfaction à double cycle de réfrigération selon un mode de réalisation de l’invention.
Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention.
Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique.
L’invention concerne un échangeur de chaleur particulièrement adapté pour la liquéfaction d’un mélange gazeux, par exemple du gaz naturel.
La figure 2 illustre une vue de dessus d’un échangeur de chaleur 100 selon un premier mode de réalisation de l’invention.
En référence à la figure 2, l’échangeur de chaleur 100 comporte :
  • des corps d’échange 110,
  • des moyens de distribution 10,
  • des moyens d’évacuation 20.
Les corps d’échange 110, ici six corps d’échange 110, assurent le transfert d’énergie thermique d’un fluide caloporteur vers un premier fluide F1. Avantageusement, les corps d’échange 110 sont en aluminium à plaques et à ailettes brasés. Les corps d’échange 110 sont identiques et sont répartis en deux séries de corps d’échange 110 : une première série S1 de corps d’échange 110 montés parallèlement et une deuxième série S2 de corps d’échange 110 montés parallèlement. La première série S1 de corps d’échange 110 et la deuxième série S2 de corps d’échange 110 comprennent le même nombre de corps d’échange 110, ici trois corps d’échange 110 chacune. Par ailleurs, chaque corps d’échange 110 présente une première entrée 111 par laquelle est introduit le premier fluide F1 et une première sortie 112 par laquelle est évacué un deuxième fluide F2, obtenu à l’issue du passage du premier fluide F1 dans le corps d’échange 110.
La première série S1 et la deuxième série S2 de corps d’échange 110 sont alimentés en premier fluide F1 par les premiers moyens de distribution 10. À cet effet, les premiers moyens de distribution 10 comportent un conduit de distribution principal 11 qui s’étend longitudinalement selon un axe X1, agencé entre la première série S1 et la deuxième série S2 de corps d’échange 110. En particulier, les corps d’échange 110 sont agencés symétriquement par rapport à l’axe X1 du conduit de distribution principal 11. En d’autres termes, chaque corps d’échange 110 de la première série S1 est disposé en face d’un corps d’échange 110 de la deuxième série S2 de corps d’échange 110.
Les premiers moyens de distribution 10 comportent, en outre, des canaux de distribution 12 raccordés au conduit de distribution principal 11 et aux première entrées 111 de la première série S1 et de la deuxième série S2 de corps d’échange 110. Ainsi, les moyens de distribution 10 comportent six canaux de distribution 12, un canal de distribution 12 par corps d’échange 110 qui s’étendent perpendiculairement à l’axe X1 du conduit de distribution principal 11.
Par ailleurs, le deuxième fluide F2 est évacué de la première série S1 et de la deuxième série S2 de corps d’échange 210 par les premiers moyens d’évacuation 20. Pour ce faire, les premiers moyens d’évacuation 20 comportent un premier conduit d’évacuation principal 21 et un deuxième conduit d’évacuation principal 23 qui s’étendent, respectivement, selon un axe X2 et selon un axe X2’, parallèles à l’axe X1 du conduit de distribution principal 11. En particulier, l’axe X2 du premier conduit d’évacuation principal 21 et l’axe X2’ du deuxième conduit d’évacuation principal 23 sont agencés symétriquement par rapport à l’axe X1 du conduit de distribution principal 11.
Les premiers moyens d’évacuation 20 comportent, en outre, des premiers canaux d’évacuation 22 raccordés au premier conduit d’évacuation principal 21 et aux premières sorties 112 de la première série S1 de corps d’échange 110. Les premiers canaux d’évacuation 22 s’étendent perpendiculairement à l’axe X2 du premier conduit d’évacuation principal 21. De plus, les moyens d’évacuation 20 comportent des deuxièmes canaux d’évacuation 24 raccordés au deuxième conduit d’évacuation principal 23 et aux premières sorties 112 de la deuxième série S2 de corps d’échange 110. Les premiers canaux d’évacuation 22 s’étendent perpendiculairement à l’axe X2’ du deuxième conduit d’évacuation principal 23. Ainsi, les moyens d’évacuation 20 comportent six canaux d’évacuation 22, 24, un canal de distribution 22, 24 par corps d’échange 210.
Avantageusement, les premiers moyens de distribution 10 et les premiers moyens d’évacuation 20 sont disposés dans un même plan horizontal. Par ailleurs, le conduit de distribution principal 11 est configuré pour assurer une circulation du premier fluide F1 dans un sens inverse au sens de circulation du deuxième fluide F2 dans le premier conduit d’évacuation principal 21 et dans le deuxième conduit d’évacuation principal 23. Ainsi, les premiers moyens de distribution 10 et les premiers moyens d’évacuation 20 assurent une circulation en U des fluides F1, F2 dans l’échangeur de chaleur 100.
Par ailleurs, les corps d’échange 110 présentent une forme générale sensiblement parallélépipédique rectangle. Comme on peut le voir sur la figure 2, la première entrée 111 et la première sortie 112 de chaque corps d’échange 110 sont ménagées dans des parois opposées du corps d’échange 110, en regard l’une de l’autre. En particulier, la première entrée 111 et la première sortie 112 de chaque corps d’échange 110 sont disposées dans un même plan P1médian du corps d’échange 110 perpendiculaire à l’axe X1 du conduit de distribution principal et aux axes X2, X2’ des premier et deuxième conduits d’évacuation principaux 21, 23.
La figure 3 illustre une vue de dessus d’un échangeur de chaleur 200 selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.
En référence à la figure 3, l’échangeur de chaleur 200 selon le deuxième mode de réalisation comprend :
  • des corps d’échange 210,
  • des moyens de distribution 30,
  • des moyens d’évacuation 40.
De la même manière que dans le premier mode de réalisation, l’échangeur de chaleur 200 comprend six corps d’échange 210. Avantageusement, les corps d’échange 210 sont en aluminium à plaques et à ailettes brasés. Les corps d’échange 110 sont identiques et sont répartis en deux séries de corps d’échange 210 : une première série S1 de corps d’échange 210 montés parallèlement et une deuxième série S2 de corps d’échange 210 montés parallèlement. La première série S1 de corps d’échange 210 et la deuxième série S2 de corps d’échange 210 comprennent le même nombre de corps d’échange 210, ici trois corps d’échange 210 chacune. Par ailleurs, chaque corps d’échange 210 présente une première entrée 211 par laquelle est introduit le premier fluide F1 et une première sortie 212 par laquelle est évacué un deuxième fluide F2, obtenu à l’issue du passage du premier fluide F1 dans le corps d’échange 210.
La première série S1 et la deuxième série S2 de corps d’échange 210 sont alimentés en premier fluide F1 par les premiers moyens de distribution 30. À cet effet, les premiers moyens de distribution 30 comportent un premier conduit de distribution principal 31 et un deuxième conduit de distribution principal 33 qui s’étendent, respectivement, selon un axe X3 et un axe X3’.
Les premiers moyens de distribution 30 comportent, en outre, des premiers canaux d’évacuation 32 raccordés au premier conduit de distribution principal 31 et aux premières sorties 212 de la première série S1 de corps d’échange 210. Les premiers canaux de distribution 32 s’étendent perpendiculairement à l’axe X3 du premier conduit de distribution principal 31. De plus, les moyens d’évacuation 30 comportent des deuxièmes canaux de distribution 34 raccordés au deuxième conduit de distribution principal 33 et aux premières sorties 212 de la deuxième série S2 de corps d’échange 210. Les deuxièmes canaux d’évacuation 34 s’étendent perpendiculairement à l’axe X3’ du deuxième conduit de distribution principal 33. Ainsi, les moyens de distribution 30 comportent six canaux de distribution 32, 34, un canal de distribution 32, 34 par corps d’échange 310.
Par ailleurs, le deuxième fluide F2 est évacué de la première série S1 et de la deuxième série S2 de corps d’échange 210 par les premiers moyens d’évacuation 40. À cet effet, les premiers moyens de d’évacuation 40 comportent un conduit de distribution principal 41 qui s’étend longitudinalement selon un axe X4, agencé entre la première série S1 et la deuxième série S2 de corps d’échange 210. En particulier, les corps d’échange 210 sont agencés symétriquement par rapport à l’axe X4 du conduit d’évacuation principal 41. En d’autres termes, chaque corps d’échange 210 de la première série S1 est disposé en face d’un corps d’échange 210 de la deuxième série S2 de corps d’échange 210. En outre, l’axe X4 du conduit d’évacuation principal 41 est parallèle aux axes X3 et X3’, respectivement, du premier conduit de distribution principal 31 et au deuxième conduit de distribution principal 33. De plus, l’axe X3 du premier conduit de distribution principal 31 et l’axe X3’ du deuxième conduit de distribution principal 33 sont agencés symétriquement par rapport à l’axe X4 du conduit d’évacuation principal 41.
En outre, les premiers moyens d’évacuation 40 comportent des canaux de distribution 42 raccordés au conduit de distribution principal 41 et aux premières sorties 212 de la première série S1 et de la deuxième série S2 de corps d’échange 210. Ainsi, les premiers moyens d’évacuation 40 comportent six canaux d’évacuation 42, un canal d’évacuation 42 par corps d’échange 210 qui s’étendent perpendiculairement à l’axe X4 du conduit de distribution principal 41.
Avantageusement, les premiers moyens de distribution 30 et les premiers moyens d’évacuation 40 sont disposés dans un même plan horizontal. Par ailleurs, le premier conduit de distribution principal 31 et le deuxième conduit de distribution principal 41 sont configurés pour assurer une circulation du premier fluide F1 dans un sens inverse au sens de circulation du deuxième fluide F2 dans le conduit d’évacuation principal 41. En d’autres termes, les premiers moyens de distribution 30 et les premiers moyens d’évacuation 40 assurent une circulation en U des fluides F1, F2 dans l’échangeur de chaleur 200.
Par ailleurs, les corps d’échange 210 présentent une forme générale sensiblement parallélépipédique rectangle. Comme on peut le voir sur la figure 3, la première entrée 211 et la première sortie 212 de chaque corps d’échange 210 sont ménagées dans des parois opposées du corps d’échange 210, en regard l’une de l’autre. En particulier, la première entrée 211 et la première sortie 212 de chaque corps d’échange 210 sont disposées dans un même plan P1médian du corps d’échange 210. Le plan médian P1est perpendiculaire aux axes X3, X3’ des premier et deuxième conduits de distribution principaux 31, 33 et à l’axe X4 du conduit d’évacuation principal 41.
La figure 4 illustre une vue de dessus d’un échangeur de chaleur 300 selon un troisième mode de réalisation de l’invention.
En référence à la figure 4, l’échangeur de chaleur 400 selon le troisième mode de réalisation comprend :
  • des corps d’échange 310,
  • des moyens de distribution 50,
  • des moyens d’évacuation 60.
L’échangeur de chaleur 300 selon le troisième mode de réalisation présente les mêmes caractéristiques que l’échangeur de chaleur 100 selon le premier mode de réalisation, à la différence que la première entrée 311 et la première sortie 312 de chaque corps d’échange 310 sont décalées axialement l’une de l’autre. En particulier, la première entrée 311 et la première sortie 312 de chaque corps d’échange 310 sont agencées à une même distance a de part et d’autre d’un plan médian P1du corps d’échange 310. Le plan médian P1est perpendiculaire à l’axe X5 selon lequel s’étend le conduit de distribution principal 51 et aux axes X6, X6’ selon lesquels s’étendent, respectivement, le premier conduit d’évacuation principal 61 et le deuxième conduit d’évacuation principal 63.
La figure 5 illustre une vue de dessus d’un échangeur de chaleur 400 selon un quatrième mode de réalisation de l’invention.
En référence à la figure 5, l’échangeur de chaleur 400 selon le quatrième mode de réalisation comprend :
  • des corps d’échange 410,
  • des moyens de distribution 70,
  • des moyens d’évacuation 80.
L’échangeur de chaleur 400 selon le quatrième mode de réalisation présente les mêmes caractéristiques que l’échangeur de chaleur 200 selon le deuxième mode de réalisation, à la différence que la première entrée 411 et la première sortie 412 de chaque corps d’échange 410 sont décalées axialement l’une de l’autre. En particulier, la première entrée 411 et la première sortie 412 de chaque corps d’échange 410 sont agencées à une même distance a de part et d’autre d’un plan médian P1du corps d’échange 410. Le plan médian P1est perpendiculaire aux axes X7, X7’ selon lesquels s’étendent, respectivement, le premier conduit de distribution principal 71 et le deuxième conduit de distribution principal 73 et à l’axe X8 selon lequel s’étend le conduit d’évacuation principal 81.
La figure 6 illustre une vue latérale d’un échangeur de chaleur 500 selon un cinquième mode de réalisation de l’invention.
L’échangeur de chaleur 500 selon le cinquième mode de réalisation présente les caractéristiques de l’un des échangeurs de chaleur 100, 200, 300, 400 décrits précédemment. En plus de ces caractéristiques, les corps d’échange 510 comportent une deuxième entrée 511 et une deuxième sortie 512 configurées pour, respectivement, recevoir le premier fluide F1 et évacuer le deuxième fluide F2.
À cet effet, l’échangeur de chaleur 500 comporte des deuxièmes moyens de distribution 90 du premier fluide F1. En particulier, les deuxièmes moyens de distribution 90 comportent un premier conduit de distribution principal 91 permettant d’alimenter la première série S1 de corps d’échange 510 et un deuxième conduit de distribution principal (non illustré) permettant d’alimenter la deuxième série S2 de corps d’échange 510 (non illustrée). Le premier conduit de distribution principal 91 s’étend longitudinalement selon un axe X9. Avantageusement, le deuxième conduit de distribution principal s’étend longitudinalement selon un axe parallèle à l’axe X9 du premier conduit de distribution principal 91.
En outre, les deuxièmes moyens de distribution 90 comportent des premiers canaux de distribution 92 raccordés au premier conduit de distribution principal 91 et aux deuxièmes entrées 511 de la première série S1 de corps d’échange 510. Les premiers canaux de distribution 90 s’étendent perpendiculairement par rapport à l’axe X9 selon lequel s’étend le premier conduit de distribution principal 91. De plus, les deuxièmes moyens de distribution 90 comportent des deuxièmes canaux de distribution (non illustrés) raccordés au deuxième conduit de distribution principal et aux deuxièmes entrées 511 de la deuxième série S2 de corps d’échange 510. Les deuxièmes canaux de distribution s’étendent perpendiculairement par rapport à l’axe selon lequel s’étend le deuxième conduit de distribution principal.
Par ailleurs, l’échangeur de chaleur 500 comprend des deuxièmes moyens d’évacuation 95 du deuxième fluide F2. Les deuxièmes moyens d’évacuation 95 comportent un premier conduit d’évacuation principal 96 permettant d’évacuer le deuxième fluide F2 de la première série S1 de corps d’échange 510 et un deuxième conduit d’évacuation principal (non illustré) permettant d’évacuer le deuxième fluide F2 de la deuxième série S2 de corps d’échange 510. Le premier conduit d’évacuation principal 96 s’étend longitudinalement selon un axe X10. Avantageusement, le deuxième conduit d’évacuation principal s’étend longitudinalement selon un axe parallèle à l’axe X10 du premier conduit d’évacuation principal 96.
En outre, les deuxièmes moyens d’évacuation 95 comportent des premiers canaux d’évacuation 97 raccordés au premier conduit d’évacuation principal 96 et aux deuxièmes sorties 512 de la première série S1 de corps d’échange 510. Les premiers canaux d’évacuation 97 s’étendent perpendiculairement par rapport à l’axe X10 selon lequel s’étend le premier conduit d’évacuation principal 96. De plus, les deuxièmes moyens d’évacuation 95 comportent des deuxièmes canaux d’évacuation (non illustrés) raccordés au deuxième conduit d’évacuation principal et aux deuxièmes sorties 512 de la deuxième série S2 de corps d’échange 510. Les deuxième canaux d’évacuation s’étendent perpendiculairement par rapport à l’axe selon lequel s’étend le deuxième conduit d’évacuation principal.
Avantageusement, les deuxièmes moyens de distribution 90 et les deuxièmes moyens d’évacuation 95 sont disposés dans un même plan vertical. Par ailleurs, le premier conduit de distribution principal 91 des deuxièmes moyens de distribution 90 est configuré pour assurer une circulation du premier fluide F1 dans un sens inverse au sens de circulation du deuxième fluide F2 dans le premier conduit de d’évacuation principal 96 des deuxièmes moyens d’évacuation 95. De la même manière, le deuxième conduit de distribution principal des deuxièmes moyens de distribution 90 est configuré pour assurer une circulation du premier fluide F1 dans un sens inverse au sens de circulation du deuxième fluide F2 dans le deuxième conduit d’évacuation principal des deuxièmes moyens d’évacuation 95. En d’autres termes, les deuxièmes moyens de distribution 90 et les deuxièmes moyens d’évacuation 95 assurent une circulation en U des fluides F1, F2 dans l’échangeur de chaleur 500.
Par ailleurs, comme on peut le voir sur la figure 6, la deuxième entrée 511 et la deuxième sortie 512 de chaque corps d’échange 510 sont ménagées dans des parois opposées du corps d’échange 510, en regard l’une de l’autre. En particulier, la deuxième entrée 511 et la deuxième sortie 512 de chaque corps d’échange 510 sont disposées dans un même plan P2médian du corps d’échange 210. Le plan médian P2est perpendiculaire aux axes X9, X10, respectivement, des conduits de distribution principaux 91 et des conduits d’évacuation principaux 96.
Dans une variante de réalisation non illustrée, la deuxième entrée 511 et la deuxième sortie 512 de chaque corps d’échange 510 sont ménagées dans des parois opposées du corps d’échange 510, décalées axialement l’une de l’autre. En particulier, la deuxième entrée 511 et la deuxième sortie 512 de chaque corps d’échange 510 sont agencées à une même distance de part et d’autre d’un plan médian P2du corps d’échange 510. Le plan médian P2est perpendiculaire aux axes X9, X10, respectivement, des conduits de distribution principaux 91 et des conduits d’évacuation principaux 96. Avantageusement, la deuxième entrée 511 et la deuxième sortie 512 de tous les corps d’échange 510 sont agencées à une même distance du plan médian P2.
Par ailleurs, l’invention se rapporte également à un système de liquéfaction 600 à double cycle de réfrigération comportant au moins un des échangeurs de chaleur 100, 200, 300, 400, 500 décrits précédemment.
La figure 7 illustre un système de liquéfaction 600 selon un mode de réalisation de l’invention.
En référence à la figure 7, le système de liquéfaction 600 comprend :
  • un échangeur de pré-refroidissement 610,
  • un échangeur de liquéfaction 620.
L’échangeur de pré-refroidissement 610 est alimenté par un premier fluide F1’, par exemple du gaz naturel. Avantageusement, l’échangeur de pré-refroidissement 610 est formé par l’un des échangeurs 100, 200, 300, 400, 500 décrits précédemment.
Un collecteur de mélange 650 est positionné à la sortie de l’échangeur de pré-refroidissement 610 afin d’assurer le mélange d’un fluide intermédiaire F1’’, obtenu à l’issue du passage du premier fluide F1’’ dans l’échangeur pré-refroidissement 610. En effet, le fluide intermédiaire F1’’ collecté est formé par un mélange de fluides provenant de plusieurs corps d’échange, en particulier, d’une ou plusieurs sorties d’un même corps d’échange.
Après son mélange, le fluide intermédiaire F1’’ est ensuite introduit dans l’échangeur de liquéfaction 620. Avantageusement, l’échangeur de liquéfaction 620 est formé par l’un des échangeurs 100, 200, 300, 400, 500 décrits précédemment.
Un deuxième fluide F1’’’, obtenu à l’issue du passage du fluide intermédiaire F1’’ dans l’échangeur de liquéfaction 620, est ensuite évacué vers des cuves de stockage.

Claims (14)

  1. Echangeur de chaleur (100, 200, 300, 400, 500) comprenant :
    • une pluralité de corps d’échange (110, 210, 310, 410, 510), chaque corps d’échange (110, 210, 310, 410, 510) comprenant :
      • une première entrée (111, 211, 311, 411) configurée pour recevoir un premier fluide (F1),
      • une première sortie (112, 212, 312, 412) configurée pour évacuer un deuxième fluide (F2),
    • des premiers moyens de distribution (10, 30, 50, 70) du premier fluide (F1), raccordés aux premières entrées (111, 211, 311, 411) des corps d’échange (110, 210, 310, 410, 510), les premiers moyens de distribution (10, 30, 50, 70) comprenant au moins un conduit de distribution principal (11, 31, 33, 51, 71, 73),
    • des premiers moyens d’évacuation (20, 40, 60, 80) du deuxième fluide (F2), raccordés aux premières sorties (112, 212, 312, 412) des corps d’échange (110, 210, 310, 410, 510), les premiers moyens d’évacuation (20, 40, 60, 80) comprenant au moins un conduit d’évacuation principal (21, 23, 41, 61, 63, 81),
    caractérisé en ce que la pluralité de corps d’échange (110, 210, 310, 410, 510) comprend une première série (S1) de corps d’échange (110, 210, 310, 410, 510) montés en parallèle et une deuxième série (S2) de corps d’échange (110, 210, 310, 410, 510) montés en parallèle,
    la première série (S1) de corps d’échange (110, 210, 310, 410, 510) et la deuxième série (S2) de corps d’échange (110, 210, 310, 410, 510) étant disposées de manière symétrique par rapport audit au moins conduit de distribution principal (11, 31, 33, 51, 71, 73) des premiers moyens de distribution (10, 30, 50, 70) ou par rapport audit au moins un conduit d’évacuation principal (21, 23, 41, 61, 63, 81) des premiers moyens d’évacuation (20, 40, 60, 80).
  2. Echangeur de chaleur (100, 200, 300, 400, 500) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que :
    • les premiers moyens de distribution (10, 50) comportent un conduit de distribution principal (11, 51) raccordé aux premières entrées (111, 311) de la première série (S1) et aux premières entrées (111, 311) de la deuxième série (S2) de corps d’échange (110, 310),
    • les premiers moyens d’évacuation (20, 60) comportent:
      • un premier conduit d’évacuation principal (21, 61) raccordé aux premières sorties (112, 312) de la première série (S1) de corps d’échange (110, 310),
      • un deuxième conduit d’évacuation principal (23, 63) raccordé aux premières sorties (112, 312) de la deuxième série (S2) de corps d’échange (110, 310),
    • la première série (S1) de corps d’échange (110, 310) et la deuxième série (S2) de corps d’échange (110, 310) étant agencées symétriquement par rapport au conduit de distribution principal (11, 51).
  3. Echangeur de chaleur (100, 200, 300, 400, 500) selon la revendication 1, caractérisé en ce que :
    • les moyens de distribution (30, 70) comportent:
      • un premier conduit de distribution principal (31, 71) raccordé aux premières entrées ( 211, 411) de la première série (S1) de corps d’échange (210, 410, 510),
      • un deuxième conduit de distribution principal (33, 73) raccordé aux premières entrées (211, 411) de la deuxième série (S2) de corps d’échange (210, 410),
    • les premiers moyens d’évacuation (40, 80) comportent un conduit d’évacuation principal (41, 81) raccordé aux premières sorties (212, 412) de la première série (S1) et aux premières sorties (212, 412) de la deuxième série (S2) de corps d’échange (210, 410),
    la première série (S1) de corps d’échange (210, 410) et la deuxième série (S2) de corps d’échange (210, 410) étant agencées symétriquement par rapport au conduit d’évacuation principal (41, 81).
  4. Echangeur de chaleur (100, 200, 300, 400, 500) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les corps d’échange (110, 210, 310, 410, 510) sont identiques.
  5. Echangeur de chaleur (100, 200, 300, 400, 500) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première série (S1) et la deuxième série (S2) comportent le même nombre de corps d’échange (110, 210, 310, 410, 510).
  6. Echangeur de chaleur (100, 200, 300, 400, 500) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que pour un corps d’échange (110, 210) de la première série (S1) et un corps d’échange (110, 210) de la deuxième série (S2) symétriques, la première entrée (111, 211) et la première sortie (112, 212) de chaque corps d’échange (110, 210) sont ménagées dans des parois opposées dudit corps d’échange (110, 210), en regard l’une de l’autre, dans un plan médian (P1) dudit corps d’échange (110, 210), ledit plan médian (P1) étant perpendiculaire à l’axe (X1, X3, X3’) selon lequel s’étend ledit au moins un conduit de distribution principal (11, 31, 33) ou à l’axe (X2, X2’, X4) selon lequel s’étend ledit au moins un conduit d’évacuation principal (21, 23, 41)
  7. Echangeur de chaleur (100, 200, 300, 400, 500) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que pour un corps d’échange (310, 410) de la première série (S1) et un corps d’échange (310, 410) de la deuxième série (S2) symétriques, la première entrée (311, 411) et la première sortie (312, 412) de chaque corps d’échange (310, 410) sont ménagées dans des parois opposées dudit corps d’échange (310, 410), décalées axialement l’une de l’autre, agencées à une même distance de part et d’autre d’un plan médian (P1) dudit corps d’échange (310, 410), ledit plan médian (P1) étant perpendiculaire à l’axe (X5, X7, X7’) selon lequel s’étend ledit au moins un conduit de distribution principal (51, 71, 73) ou à l’axe (X6, X6’, X8) selon lequel s’étend ledit au moins un conduit d’évacuation principal (61, 63, 81).
  8. Echangeur de chaleur (100, 200, 300, 400, 500) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit au moins un conduit de distribution principal (11, 31, 33, 51, 71, 73) des premiers moyens de distribution (10, 30, 50, 70) et ledit au moins un conduit d’évacuation principal (21, 23, 41, 61, 63, 81) des premiers moyens d’évacuation (20, 40, 60, 80) sont configurés pour assurer une circulation, respectivement, du premier fluide (F1) et du deuxième fluide (F2) dans des sens inverses.
  9. Echangeur de chaleur (100, 200, 300, 400, 500) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premiers moyens de distribution (10, 30, 50, 70) et les premiers moyens d’évacuation (20, 40, 60, 80) sont disposés dans un même plan horizontal.
  10. Echangeur de chaleur (100, 200, 300, 400, 500) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que :
    • chaque corps d’échange (510) comporte :
      • une deuxième entrée (511) configurée pour recevoir le premier fluide (F1) et,
      • une deuxième sortie (512) configurée pour évacuer le deuxième fluide (F2) et en ce qu’il comporte :
    • des deuxièmes moyens de distribution (90) du premier fluide (F1) raccordés aux deuxièmes entrées (511) des corps d’échange (510), les deuxièmes moyens de distribution (90) comprenant au moins un conduit de distribution principal (91),
    • des deuxièmes moyens d’évacuation (95) du deuxième fluide (F2) raccordés aux deuxièmes sorties (512) des corps d’échange (510), les deuxièmes moyens d’évacuation (95) comprenant au moins un conduit d’évacuation principal (96).
  11. Echangeur de chaleur (100, 200, 300, 400, 500) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les deuxièmes moyens de distribution (90) et les deuxièmes moyens d’évacuation (95) sont disposés dans un même plan vertical.
  12. Echangeur de chaleur (100, 200, 300, 400, 500) selon l’une quelconque des revendications 10 à 11, caractérisé en ce que ledit au moins un conduit de distribution principal (91) des deuxièmes moyens de distribution (90) et le conduit d’évacuation principal (96) des deuxièmes moyens d’évacuation (95) sont configurés pour assurer une circulation, respectivement, du premier fluide (F1) et du deuxième fluide (F2) dans des sens inverses.
  13. Système de liquéfaction (600) d’un flux de gaz à double cycle de réfrigération comprenant :
    • un échangeur de pré-refroidissement (610),
    • un échangeur de liquéfaction (620) raccordé à l’échangeur de pré-refroidissement (610),
    caractérisé en ce que l’échangeur de pré-refroidissement (610) et/ou l’échangeur de liquéfaction (620) est un échangeur de chaleur (100, 200, 300, 400, 500) selon l’une quelconque des revendications précédentes.
  14. Système de liquéfaction (600) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’un collecteur de mélange (650) est agencé entre l’échangeur de pré-refroidissement (610) et l’échangeur de liquéfaction (620), le collecteur de mélange (650) étant configuré pour assurer le mélange d’un fluide intermédiaire (F1’’) en sortie de l’échangeur de pré-refroidissement (610) avant de l’introduire dans l’échangeur de liquéfaction (620).
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100175862A1 (en) * 2009-01-14 2010-07-15 Franklin David A Brazed aluminum heat exchanger with split core arrangement
DE102010055449A1 (de) * 2010-12-21 2012-06-21 Linde Ag Plattenwärmetauscher
US20130277021A1 (en) * 2012-04-23 2013-10-24 Lummus Technology Inc. Cold Box Design for Core Replacement

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100175862A1 (en) * 2009-01-14 2010-07-15 Franklin David A Brazed aluminum heat exchanger with split core arrangement
DE102010055449A1 (de) * 2010-12-21 2012-06-21 Linde Ag Plattenwärmetauscher
US20130277021A1 (en) * 2012-04-23 2013-10-24 Lummus Technology Inc. Cold Box Design for Core Replacement

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FISHER B ET AL: "A New LNG Process is Now Available", GPA TECHNICAL MEETING,, 1 February 2002 (2002-02-01), pages 1 - 11, XP007912226 *

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