WO2000045033A1 - Procede et dispositif d'enlevement de salissures dans une partie interne d'une turbomachine, pendant le fonctionnement de la turbomachine - Google Patents

Procede et dispositif d'enlevement de salissures dans une partie interne d'une turbomachine, pendant le fonctionnement de la turbomachine Download PDF

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WO2000045033A1
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WO
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impurities
process gas
turbomachine
circuit
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PCT/FR2000/000012
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English (en)
Inventor
Jean-Marc Pugnet
Henri Hus
Daniel Tricot
Original Assignee
Thermodyn
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/002—Cleaning of turbomachines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/70—Suction grids; Strainers; Dust separation; Cleaning
    • F04D29/701—Suction grids; Strainers; Dust separation; Cleaning especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/705—Adding liquids

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for removing dirt deposited in an internal part of a turbomachine and, in particular, to the removal of dirt from an internal part of a turbomachine.
  • '' a centrifugal compressor without stopping compressor production.
  • the fouling of the internal parts of turbomachinery, and in particular of centrifugal compressors, is a phenomenon that the user can hardly control or prevent.
  • the conduct of the process implemented in the turbomachine can be modified significantly.
  • the pressure and temperature levels or the flow rates in the compressor can be modified due to the formation of deposits in the aerodynamic channels such as the blades or the diffusers of the compressor.
  • the mechanical elements of the turbomachine can be subjected to stresses leading to their deterioration. It is therefore necessary to protect these mechanical elements.
  • imbalances or variations in thrust generated by deposits on the dynamic parts of the turbomachine and fouling of the internal linings can induce vibrations which are detrimental to the smooth running of the turbomachine.
  • fouling of the internal parts of turbomachinery and in particular of centrifugal compressors is a general phenomenon which occurs in all cases during normal operation of the turbomachine. This fouling can reach a level such that it becomes necessary to stop the turbomachine and therefore the current production or manufacturing cycle. It is therefore entirely desirable to have means for removing dirt from the dirty internal part of a turbomachine or limiting the deposition of dirt in this internal part.
  • Cleaning processes are also known which are applied outside the sector of the operation of turbomachinery and which use a solvent constituted by a dense fluid under pressure such as carbon dioxide, in the liquid state or even in the supercritical state. .
  • carbon dioxide can be used in place of organic solvents.
  • Carbon dioxide C0 2 has a critical point at a pressure of 73 bars (7.3 MPa) and at a temperature of 31 ° C.
  • These cleaning methods use carbon dioxide at a pressure higher than the critical pressure and at a temperature which can be lower than the critical temperature, the carbon dioxide then being liquid, or even at a temperature higher than the critical temperature, the carbon dioxide then being in a supercritical state intermediate between the liquid and gaseous states.
  • C0 2 The pressure and critical temperature values of C0 2 , which are not very difficult to reach, allow fairly easy industrial applications. In the supercritical state, C0 2 dissolves in particular most of the organic compounds.
  • turbochargers which have an inlet into which a gas intervening in a process in which the gas undergoes a physical or chemical transformation is introduced, it is generally desirable to continuously carry out the removal of dirt inside the turbocharger, during the operation of this turbocharger. It is possible to introduce into the process gas stream, at the inlet of the turbocharger, a substance capable of dissolving the dirt deposited inside the turbocharger.
  • a fluid is recovered consisting of the process gas and the substance in the supercritical state containing the soils in the dissolved state. It is then necessary to carry out a separation of the process gas and the fluid constituted by the substance containing the soils in the dissolved state.
  • the regeneration of the substance can only be carried out by lowering the pressure of the substance below the critical pressure, so as to obtain the substance in the gaseous state, and by effecting the separation of the impurities from the substance in the gaseous state.
  • the object of the invention is therefore to propose a method for removing dirt in an internal part of a turbomachine during the operation of the turbomachine which comprises an inlet and an outlet for a process gas, into which is introduced, at the inlet of the turbomachine, in the process gas, a substance in the dense state, in particular supercritical, a fluid consists of the process gas and the substance containing impurities constituted by, at the outlet of the turbomachine dirt in the dissolved state, continuous separation is carried out on the fluid to obtain a stream of process gas and a stream of the substance containing the impurities and the substance is recycled in the dense state at the inlet of the turbomachine, this process being able to be implemented industrially, under conditions economic.
  • a process gas into which is introduced, at the inlet of the turbomachine, in the process gas, a substance in the dense state, in particular supercritical, a fluid consists of the process gas and the substance containing impurities constituted by, at the outlet of the turbomachine dirt in the dissolved state
  • the impurities are separated from the substance in the gaseous state in the fraction of the stream in the gaseous state, the pressure of the substance in the fraction of the stream separated from the impurities is raised and the substance is reintroduced from the stream fraction, in the dense state, in the residual current of the substance containing the impurities before its introduction into the process gas at the inlet of the turbomachine.
  • Figure 1 is a schematic view of the cleaning and recycling circuits of the turbocharger.
  • FIG. 2 is a temperature-entropy diagram showing the variations in temperature and entropy of the fluids in the circuits shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a pressure-temperature diagram showing the variations in pressure and temperature of the fluids in the circuits of the installation shown in the figure.
  • turbocharger 1 used to pressurize a process gas which can be a gas produced or used in an industrial installation, such as a chemical or petrochemical installation.
  • the compressor 1 has a low pressure inlet 11 connected to a pipe 2 for the arrival of a process gas and a high pressure outlet 12 connected to a use line 3 via a heat exchanger 5 and a separator 6.
  • the separator 6 comprises an inlet pipe 13 receiving the gas coming from the outlet 12 of the compressor via the heat exchanger 5, a first outlet constituted by the use pipe 3 and a second outlet constituted by a line 7 connected via an adjustment valve 8, an intermediate line 14, a heat exchanger 9, a recycling line T and a non-return valve 10 to line 2 inlet of the process gas at the inlet 11 of the turbocharger.
  • the fluid introduced into the pipe 2 downstream of the non-return valve 10 is a fluid in a dense state, such as a fluid in the supercritical state and preferably carbon dioxide C0 2 in the supercritical state.
  • the C0 2 in the supercritical state, mixed with the process gas, is introduced into the inlet 11 of the turbocharger and circulates inside the turbo-compressor, in contact with the mobile or fixed internal elements of the turbocharger, such as the turbocharger fins and diffusers. Pressurizing the process gas inside the turbocharger 1 makes it possible to maintain the CO 2 in the supercritical state. In this state, the C0 2 very quickly dissolves the dirt deposited on the internal elements of the turbocharger.
  • the impurities dissolved in C0 2 in the supercritical state which are generally in the liquid state, constitute, with the C0 2 in the supercritical state and the process gas at high pressure, a mixture of fluids whose temperature is adjusted in the heat exchanger 5 according to the use of the process gas and to liquefy the C0 2 containing the impurities.
  • the fluid mixture, adjusted in temperature is sent via line 13 inside the separator 6 which separates the process gas which is evacuated via line 3 and liquid C0 2 containing the dissolved impurities which is evacuated by line 7, at a flow rate Q.
  • a second circuit 17 is used to reduce the content of dissolved impurities in the dissolving substance, that is to say the CO 2 separated from the process gas in the separator 6.
  • the second circuit, or circuit for separating impurities, 17 comprises a decompression valve 18, a gas and liquid separator 19 and a compressor 20 placed in series with one another and in bypass on line 7, of on either side of the adjustment valve 8.
  • the adjustment of the valve 8 makes it possible to pass a predetermined fraction q of the flow rate Q of C0 2 liquid circulating in the pipe 7, in the dirt separation circuit 17, the residual current Qq being received in the part 14 of the pipe 7, downstream of the adjustment valve 8.
  • the C0 2 of the flow fraction q sampled in the circuit 17 is therefore in the gaseous state in the part 15 of the circuit 17, upstream of the valve 18.
  • the mixture of gases and impurities constituted by the soiling the liquid state enters the separator 19 which separates the gaseous CO 2 and the soiling in the liquid state which is removed from the separator 19, as shown by the arrow 21.
  • the purified C0 2 gas is compressed by the compressor 20, which can be constituted by a rotary volumetric type compressor or by a high pressure pump, so that its pressure becomes higher than the critical pressure of the C0, i.e. 7.3 MPa .
  • the purified supercritical C0 2 is reintroduced into the intermediate line 14, in the residual current Qq consisting of C0 2 containing liquid impurities.
  • the turbocharger can operate continuously with the removal of dirt depositing in its internal part, if the flow q taken from line 7 is sufficient to maintain a state of unsaturation in impurities of supercritical CO 2 introduced into the inlet of the turbocharger.
  • the advantage of the process of the invention is to limit the size and the power of the compressor or pump 20. It is therefore necessary to choose a compromise allowing continuous operation of the turbocharger without excessive fouling with a moderate cost d installation and operation of the dirt separation circuit.
  • FIG. 2 representing a temperature diagram T-entropy S relating to the circuit represented in FIG. 1, the curve for the change of state 22 of carbon dioxide and the isobars 23 and 24 corresponding to the suction pressure are shown. at the discharge pressure of the turbocharger 1, respectively.
  • the top of curve 22 corresponds to the critical point of the carbon dioxide, the left part of curve 22 starting from the critical point corresponding to the boiling curve of C0 2 and the part located to the right of the critical point of the curve 22 corresponding to the dew curve.
  • the part of the diagram situated on the right of curve 22 corresponds to the gaseous state and the part situated on the left to the liquid state of C0 2 .
  • the different points represented in FIG. 2 and bearing the references 11, 12, 13, 14, 15 and 16 correspond to the elements of the circuits of FIG. 1 having the same references.
  • the compression inside the turbocharger is represented by segment 11, 12, the reference point 12 being on curve 24.
  • thermodynamic evolution of the main fluid stream, from the inlet of the separator 6 to the inlet of the turbocharger 11, is reflected by the segment 13, 14 between the curves 24 and 23 and the segment 14, 11 on the curve 23 corresponding to the suction pressure.
  • the flow portion q sampled by the impurity separation circuit 17 goes from the liquid state to the gaseous state by expansion, then from the gaseous state to the supercritical state by compression.
  • thermodynamic cycle corresponding to the circuit of FIG. 1 has also been represented in the pressure-temperature diagram of FIG. 3.
  • the C0 2 used in the turbocharger (segment 11, 12) is in the supercritical state and that it passes to the liquid state by cooling in the exchanger 5 (segment 12, 13).
  • the residual flow Qq of C0 2 containing impurities passes from the liquid state to the supercritical state by reheating in the exchanger 9 (segment 14,11).
  • the flow fraction sampled q goes from the liquid state to the gaseous state, as represented by the segment 13.15, the point 15 being in the domain 31 below the curve 25, corresponding to the gaseous CO 2 .
  • the process according to the invention makes it possible to carry out the removal of impurities in the turbocharger, continuously, during the operation of the turbocharger, insofar as the sampled flow q is sufficient to avoid saturation of the C0 2 by impurities from dirt dissolved in the internal part of the turbocharger.
  • the invention is not limited to the embodiment which has been described.
  • substances other than C0 2 in the dense state in particular supercritical.
  • Such substances may for example be water (H 2 0) in certain cases, if it does not contain acid compounds, or light alkanes such as propane (C 3 H 8 ) or pentane (CsH ⁇ 2 ).

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Abstract

On fait circuler dans la partie interne d'une turbomachine telle qu'un turbocompresseur (1), un fluide constitué d'un gaz de procédé renfermant une substance à l'état dense, tel que le CO2 supercritique, on dissout les salissures de la partie interne du turbocompresseur (1), dans la substance à l'état supercritique, on récupère un courant de la substance supercritique renfermant des impuretés dissoutes, on prélève une fraction (q) du courant de la substance renfermant les impuretés et on effectue, sur la fraction prélevée (q) du courant de la substance, une séparation des impuretés. On réintroduit la fraction de courant prélevée (q) séparée des impuretés dans le courant résiduel (Q-q) renfermant des impuretés, avant de le réintroduire dans la partie d'entrée (11) du turbocompresseur. Le dispositif d'enlèvement de salissures comporte un circuit de nettoyage du turbocompresseur (11, 12, 13, 14) et un circuit (15, 16, 17) d'enlèvement des impuretés sur la fraction prélevée (q) sur le courant de la substance renfermant des impuretés.

Description

Procédé et dispositif d'enlèvement de salissures dans une partie interne d'une turbomachine, pendant le fonctionnement de la turbomachine L'invention concerne un procédé et un dispositif d'enlèvement de salissures déposées dans une partie interne d'une turbomachine et en particulier d'un compresseur centrifuge sans arrêter la production du compresseur. L'encrassement des parties internes des turbomachines, et en particulier des compresseurs centrifuges, est un phénomène que l'utilisateur peut difficilement maîtriser ou empêcher.
Le dépôt et l'agglomération de salissures sur les parties internes aérodynamiques des turbomachines peuvent avoir des conséquences tout-à- fait indésirables sur les performances de fonctionnement.
D'une part, la conduite du procédé mis en œuvre dans la turbomachine peut être modifiée de manière importante. Dans le cas d'un compresseur centrifuge, les niveaux de pression et de température ou les débits de circulation dans le compresseur peuvent être modifiés du fait de la formation de dépôts dans les canaux aérodynamiques tels que les aubages ou les diffuseurs du compresseur.
D'autre part, les éléments mécaniques de la turbomachine peuvent être soumis à des sollicitations entraînant leur détérioration. Il est donc nécessaire de protéger ces éléments mécaniques. En particulier, les balourds ou les variations de poussée engendrées par les dépôts sur les parties dynamiques de la turbomachine et les encrassements des garnitures internes peuvent induire des vibrations qui sont préjudiciables à la bonne marche de la turbomachine.
Le dépôt et l'agglomération de salissures sur les parties internes des turbomachines et en particulier des compresseurs centrifuges sont dus à deux causes principales. Tout d'abord, les filtres et les séparateurs disposés en amont des turbomachines ne peuvent arrêter des particules ayant une taille de quelques micromètres. En outre, les niveaux de pression et de température atteints dans le compresseur, ainsi que la nature des gaz dont on réalise la compression favorisent des réactions du type polymérisation sur les matières déposées ou la corrosion des parties internes du compresseur sous l'effet des matières déposées.
De manière générale, l'encrassement des parties internes des turbomachines et en particulier des compresseurs centrifuges est un phénomène général qui se produit dans tous les cas pendant le fonctionnement normal de la turbomachine. Cet encrassement peut atteindre un niveau tel qu'il devienne nécessaire d'arrêter la turbomachine et donc le cycle de production ou de fabrication en cours. Il est donc tout-à-fait souhaitable de disposer de moyens permettant d'enlever les salissures de la partie interne encrassée d'une turbomachine ou de limiter le dépôt de salissures dans cette partie interne.
On ne connaît pas jusqu'ici de procédé général permettant de réaliser le nettoyage des parties internes de turbomachines quel que soit le type de turbomachines concerné, la substance en circulation dans ces turbomachi- nés et le type et la nature des salissures susceptibles de se déposer dans leurs parties internes.
Chaque exploitant de turbomachines essaie de remédier au problème d'encrassement qu'il rencontre, en fonction du type d'encrassement ou des caractéristiques d'organisation de la production. On connaît des procédés de revêtement anti-encrassement ou des solvants ou additifs chimiques permettant de réduire ou de supprimer les encrassements, dans certains cas spécifiques. De manière générale, dans le but d'optimiser la disponibilité des équipements industriels, les principales méthodes utilisées qui peuvent être combinées entre elles consistent à : - démonter et sabler les parties encrassées des turbomachines,
- injecter périodiquement des particules solides ou liquides (en particulier sous forme de brouillard) pour éroder ou dissoudre les salissures,
- mélanger en continu des additifs avec le fluide circulant dans la turbomachine, tels que des retardateurs de polymérisation, - enduire les parties internes de revêtement pour réaliser des surfaces anti-adhérentes.
Toutes ces méthodes présentent des inconvénients. En particulier, ces méthodes sont coûteuses et leur efficacité est ni totale ni durable. En outre, chacune des méthodes est adaptée à un cas particulier et on ne connaît aucune méthode qui soit d'application générale.
On connaît également des procédés de nettoyage qui sont appliqués en dehors du secteur de l'exploitation des turbomachines et qui utilisent un solvant constitué par un fluide dense sous pression tel que dioxyde de carbone, à l'état liquide ou encore à l'état supercritique.
Dans de tels procédés, le dioxyde de carbone peut être utilisé en remplacement de solvants organiques.
Le dioxyde de carbone C02 présente un point critique à une pression de 73 bars (7,3 MPa) et à une température de 31 °C.
Ces procédés de nettoyage utilisent du dioxyde de carbone à une pression supérieure à la pression critique et à une température qui peut être inférieure à la température critique, le dioxyde de carbone étant alors liquide, ou encore à une température supérieure à la température critique, le dioxyde de carbone étant alors dans un état supercritique intermédiaire entre les états liquide et gazeux.
A l'état supercritique, les propriétés du C02 telles que sa densité, sa viscosité qui est faible, et son coefficient de diffusion qui est élevé, ainsi qu'un très bon pouvoir solvant vis-à-vis de nombreuses matières, en font un produit solvant intéressant pour le nettoyage, la purification et le traitement des matériaux.
Les valeurs de pression et de température critique du C02, qui ne sont pas très difficiles à atteindre, permettent des applications industrielles assez aisées. A l'état supercritique, le C02 dissout en particulier la plupart des composés organiques.
D'autres substances peuvent présenter à l'état supercritique des propriétés analogues, comme certains alcanes.
Dans le cas de turbocompresseurs, qui comportent une entrée dans laquelle on introduit un gaz intervenant dans un procédé dans lequel le gaz subit une transformation physique ou chimique, il est généralement souhaitable d'effectuer en continu l'enlèvement des salissures à l'intérieur du turbocompresseur, pendant le fonctionnement de ce turbocompresseur. Il est possible d'introduire, dans le courant de gaz de procédé, à l'entrée du turbocompresseur, une substance susceptible de dissoudre les salissures déposées à l'intérieur du turbocompresseur.
A la sortie du turbocompresseur, on récupère un fluide constitué par le gaz de procédé et la substance à l'état supercritique renfermant les salissures à l'état dissout. On doit alors effectuer une séparation du gaz de procédé et du fluide constitué par la substance renfermant les salissures à l'état dissout.
Pour mettre en oeuvre le procédé de nettoyage du compresseur de manière tout à fait continue et dans des conditions économiques, il est souhaitable d'effectuer en continu le recyclage de la substance de dissolution des salissures dans le gaz de procédé à l'entrée du turbocompresseur.
Si l'on utilise une substance à l'état supercritique, telle que le C02 supercritique, pour assurer la dissolution des salissures dans la turboma- chine, la régénération de la substance ne peut être effectuée qu'en abaissant la pression de la substance en-dessous de la pression critique, de manière à obtenir la substance à l'état gazeux, et en effectuant la séparation des impuretés de la substance à l'état gazeux.
Il est ensuite nécessaire de recomprimer la substance et d'ajuster sa température avant de la réinjecter dans le gaz de procédé à l'entrée du turbocompresseur.
Un tel procédé, qui nécessite l'utilisation d'un dispositif tel qu'une pompe à grand débit et à haute pression pour faire circuler et remettre en pression la substance de dissolution des salissures, ne peut être mis en œuvre de manière réaliste, dans le cadre d'un procédé industriel.
Le but de l'invention est donc de proposer un procédé d'enlèvement de salissures dans une partie interne d'une turbomachine pendant le fonctionnement de la turbomachine qui comporte une entrée et une sortie pour un gaz de procédé, dans lequel on introduit, à l'entrée de la turbomachine, dans le gaz de procédé, une substance à l'état dense, notamment supercritique, on récupère, à la sortie de la turbomachine, un fluide constitué par le gaz de procédé et la substance renfermant des impuretés constituées par des salissures à l'état dissout, on réalise une séparation en continu sur le fluide pour obtenir un courant de gaz de procédé et un courant de la substance renfermant les impuretés et on recycle la substance à l'état dense à l'entrée de la turbomachine, ce procédé pouvant être mis en œuvre de manière industrielle, dans des conditions économiques. Dans ce but :
- on prélève en continu une fraction du courant de la substance renfermant les impuretés séparé du gaz de procédé, et on réintroduit le courant résiduel dans le gaz de procédé à l'entrée de la turbomachine,
- on abaisse la pression de la substance dans la fraction du courant prélevée,
- on sépare les impuretés de la substance à l'état gazeux dans la fraction du courant à l'état gazeux, on élève la pression de la substance de la fraction du courant séparée des impuretés et on réintroduit la substance de la fraction de courant, à l'état dense, dans le courant résiduel de la substance renfermant les impuretés avant son introduction dans le gaz de procédé à l'entrée de la turbomachine.
Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire à titre d'exemple la mise en œuvre du procédé suivant l'invention dans le cas d'un turbocompresseur utilisé pour comprimer un gaz de procédé, en se ré- férant aux figures jointes en annexe.
La figure 1 est une vue schématique des circuits de nettoyage et de recyclage du turbocompresseur.
La figure 2 est un diagramme température-entropie montrant les variations de température et d'entropie des fluides dans les circuits représen- tés sur la figure 1.
La figure 3 est un diagramme pression-température montrant les variations de pression et de température des fluides dans les circuits de l'installation représentée sur la figurel .
Sur la figure 1 , on voit le turbocompresseur 1 utilisé pour mettre en pression un gaz de procédé qui peut être un gaz produit ou utilisé dans une installation industrielle, telle qu'une installation chimique ou pétrochimique.
Le compresseur 1 comporte une entrée basse pression 11 reliée à une conduite 2 d'arrivée d'un gaz de procédé et une sortie haute pression 12 reliée à une conduite d'utilisation 3 par l'intermédiaire d'un échangeur de chaleur 5 et d'un séparateur 6.
Le séparateur 6 comporte une conduite d'entrée 13 recevant le gaz provenant de la sortie 12 du compresseur par l'intermédiaire de l'échangeur de chaleur 5, une première sortie constituée par la conduite d'utilisation 3 et une seconde sortie constituée par une conduire 7 reliée par l'intermédiaire d'une vanne de réglage 8, d'une conduite intermédiaire 14, d'un échangeur de chaleur 9, d'une conduite de recyclage T et d'un clapet anti-retour 10 à la conduite 2 d'arrivée du gaz de procédé à l'entrée 11 du turbocompresseur. Le fluide introduit dans la conduite 2 en aval du clapet anti-retour 10 est un fluide dans un état dense, tel qu'un fluide à l'état supercritique et de préférence du gaz carbonique C02 à l'état supercritique.
Le C02 à l'état supercritique, mélangé au gaz de procédé, est introduit dans l'entrée 11 du turbocompresseur et circule à l'intérieur du turbo- compresseur, en contact avec les éléments internes mobiles ou fixes du turbocompresseur, tels que les ailettes et diffuseurs du turbocompresseur. La mise en pression du gaz de procédé à l'intérieur du turbocompresseur 1 permet de maintenir le C02 à l'état supercritique. Dans cet état, le C02 dissout de manière très rapide les salissures déposées sur les éléments inter- nés du turbocompresseur. Les impuretés dissoutes dans le C02 à l'état su- percritique, qui sont généralement à l'état liquide, constituent, avec le C02 à l'état supercritique et le gaz de procédé à haute pression, un mélange de fluides dont la température est ajustée dans l'échangeur de chaleur 5 en fonction de l'utilisation du gaz de procédé et pour liquéfier le C02 renfermant les impuretés. Le mélange de fluide, ajusté en température, est envoyé par la conduite 13 à l'intérieur du séparateur 6 qui réalise la séparation du gaz de procédé qui est évacué par la conduite 3 et du C02 liquide renfermant les impuretés dissoutes qui est évacué par la conduite 7, à un débit Q.
Dans le cas où l'on effectuerait uniquement le recyclage de la subs- tance de dissolution, c'est-à-dire le C02, dans la conduite d'entrée 2 du turbocompresseur par l'intermédiaire du circuit de nettoyage 13, 7, 16, 7' constituant un premier circuit du dispositif de la figure 1 , même en restaurant l'état supercritique de la substance, on ne pourrait faire fonctionner en conti- nu le turbocompresseur avec enlèvement des salissures, du fait que la substance à l'état supercritique serait très rapidement saturée en impuretés dissoutes. Le fait d'avoir un fluide supercritique en mélange dans le gaz de procédé impose d'avoir un assez grand débit de fluide de nettoyage dans le compresseur, qu'il est impossible de régénérer en continu.
Selon le procédé de l'invention, on utilise un second circuit 17 pour diminuer la teneur en impuretés dissoutes de la substance de dissolution, c'est-à-dire le C02 séparé du gaz de procédé dans le séparateur 6.
Le second circuit, ou circuit de séparation d'impuretés, 17 comporte une vanne de décompression 18, un séparateur 19 de gaz et de liquide et un compresseur 20 placés en série les uns par rapport aux autres et en dérivation sur la conduite 7, de part et d'autre de la vanne de réglage 8.
Le réglage de la vanne 8 permet de faire passer une fraction prédéterminée q du débit Q de C02 liquide circulant dans la conduite 7, dans le circuit de séparation d'impuretés 17, le courant résiduel Q-q étant reçu dans la partie 14 de la conduite 7, en aval de la vanne de réglage 8.
Le C02 renfermant des impuretés, prélevé sous la forme du débit q dans la conduite 7, traverse la vanne de détente 18, de manière que, dans la partie 15 du circuit 17, en aval de la vanne 18, on abaisse la pression du C02 à un niveau assurant sa vaporisation. Le C02 de la fraction de débit q prélevée dans le circuit 17 se trouve donc à l'état gazeux dans la partie 15 du circuit 17, en amont de la vanne 18. Le mélange de gaz et d'impuretés constitué par les salissures à l'état liquide pénètre dans le séparateur 19 qui réalise la séparation du C02 gazeux et des salissures à l'état liquide qui sont évacuées du séparateur 19, comme représenté par la flèche 21.
Le C02 gazeux épuré est comprimé par le compresseur 20, qui peut être constitué par un compresseur de type volumétrique rotatif ou par une pompe à haute pression, de manière que sa pression devienne supérieure à la pression critique du C0 , soit 7,3 MPa. Le C02 supercritique épuré est réintroduit dans la conduite intermédiaire 14, dans le courant résiduel Q-q constitué de C02 renfermant des impuretés liquides.
En première approximation, on peut supposer qu'il n'y a pas de déperdition dans les circuits de recyclage et de séparation d'impuretés, de sorte qu'on réalise, à l'intérieur de la conduite de recyclage, le mélange d'un débit Q-q du C02 renfermant des impuretés et d'un débit q de CO2 supercritique ne renfermant plus d'impuretés. Le débit Q résultant traverse un échangeur de chaleur 9 pour être remis en température et à l'état supercriti- que avant d'être recyclé par la conduite de recyclage 7' dans la conduite 2 reliée à l'entrée du turbocompresseur 1.
Le turbocompresseur peut fonctionner de manière continue avec enlèvement des salissures se déposant dans sa partie interne, si le débit q prélevé sur la conduite 7 est suffisant pour maintenir un état de non satura- tion en impuretés du C02 supercritique introduit dans l'entrée du turbocompresseur.
Bien entendu, un débit q important nécessite l'utilisation d'un compresseur ou d'une pompe à haute pression 20 à grand débit. D'autre part, l'intérêt du procédé de l'invention est de limiter la taille et la puissance du compresseur ou pompe 20. Il est donc nécessaire de choisir un compromis permettant un fonctionnement continu du turbocompresseur sans encrassement excessif avec un coût modéré d'installation et de fonctionnement du circuit de séparation d'impuretés.
Sur la figure 2, représentant un diagramme température T-entropie S relatif au circuit représenté sur la figure 1 , on a représenté la courbe de changement d'état 22 du gaz carbonique et les isobares 23 et 24 correspondant à la pression d'aspiration et à la pression de refoulement du turbocompresseur 1 , respectivement.
Le sommet de la courbe 22 correspond au point critique du gaz car- bonique, la partie de gauche de la courbe 22 en partant du point critique correspondant à la courbe d'ébullition du C02 et la partie située à droite du point critique de la courbe 22 correspondant à la courbe de rosée. La partie du diagramme située à droite de la courbe 22 correspond à l'état gazeux et la partie située à gauche à l'état liquide du C02. Les différents points représentés sur la figure 2 et portant les références 11 , 12, 13, 14, 15 et 16 correspondent aux éléments des circuits de la figure 1 ayant les mêmes références. En partant de l'aspiration du compresseur (point 11 sur la courbe 23), la compression à l'intérieur du turbocompresseur est représentée par le segment 11 , 12, le point de référence 12 se trouvant sur la courbe 24.
Le refroidissement du fluide refoulé par le compresseur 1 , à travers l'échangeur 5, se traduit par le segment de courbe 12, 13 suivant la courbe 24.
L'évolution thermodynamique du courant principal de fluide, depuis l'entrée du séparateur 6 jusqu'à l'entrée du turbocompresseur 11 , se traduit par le segment 13, 14 entre les courbes 24 et 23 et le segment 14, 11 sur la courbe 23 correspondant à la pression d'aspiration.
Il apparaît que le courant principal de C02 est à l'état supercritique dans le turbocompresseur 1 et à l'état liquide à la sortie de l'échangeur de chaleur 5.
La détente de la fraction de débit q prélevée dans le circuit 17 se tra- duit par le segment de droite13, 15 qui traverse la courbe 22 pour passer de la zone correspondant au C02 liquide à la zone correspondant au C02 gazeux.
Le passage de la fraction de fluide prélevée dans le séparateur 19 et sa compression dans le compresseur 20 se traduit par la partie de courbe 15, 16, le point 16 se trouvant sur la courbe 23 correspondant à la pression d'aspiration du compresseur. Le réchauffage du C02 dans l'échangeur 9 se traduit par la partie de courbe 14, 11 sur la figure 2.
La portion de débit q prélevée par le circuit de séparation d'impuretés 17 passe de l'état liquide à l'état gazeux par détente, puis de l'état gazeux à l'état supercritique par compression.
Le cycle thermodynamique correspondant au circuit de la figure 1 a également été représenté dans le diagramme pression-température de la figure 3.
Sur la courbe de changement d'état 25 représentée dans ce dia- gramme, on a porté le point critique 26 et le point triple 27 ainsi que la limite
30 des domaines 28 et 29 correspondant au C02 liquide et au C02 supercri- tique. Les points 11 , 12, 13, 14, 15 et 16 portés sur le diagramme de la fi- gure 3 correspondent aux points du circuit 1 où sont situés des éléments ayant les mêmes références.
On voit que le C02 utilisé dans le turbocompresseur (segment 11 , 12) est à l'état supercritique et qu'il passe à l'état liquide par refroidissement dans l'échangeur 5 (segment 12, 13). Le débit résiduel Q-q de C02 renfermant des impuretés passe de l'état liquide à l'état supercritique par réchauffage dans l'échangeur 9 (segment 14,11 ).
La fraction de débit prélevé q passe de l'état liquide à l'état gazeux, comme représenté par le segment 13,15, le point 15 se trouvant dans le domaine 31 en-dessous de la courbe 25, correspondant au C02 gazeux. Le
C02 gazeux est ensuite comprimé pour passer à l'état supercritique avant d'être réintroduit dans le débit résiduel Q-q (segment 15,16).
Il apparaît donc que le procédé suivant l'invention permet de réaliser l'enlèvement d'impuretés dans le turbocompresseur, en continu, pendant le fonctionnement du turbocompresseur, dans la mesure où le débit prélevé q est suffisant pour éviter une saturation du C02 en impuretés provenant des salissures dissoutes dans la partie interne du turbocompresseur.
Comme indiqué plus haut, il est nécessaire de faire un compromis entre l'encrassement acceptable du turbocompresseur lors d'un fonctionne- ment de longue durée et le débit acceptable par le circuit de séparation d'impuretés 17.
L'invention ne se limite pas au mode de réalisation qui a été décrit. En particulier, il est possible d'utiliser, pour la dissolution des salissures, d'autres substances que le C02 à l'état dense, en particulier supercriti- que. De telles substances peuvent être par exemple l'eau (H20) dans certains cas, si elle ne renferme pas de composés acides, ou les alcanes légers comme le propane (C3H8) ou le pentane (CsHι2).
Il est possible également d'envisager d'utiliser le procédé suivant l'invention pour réaliser le nettoyage de turbomachines différentes de turbo- compresseurs centrifuges.

Claims

REVENDICATIONS 1.- Procédé d'enlèvement de salissures dans une partie interne d'une turbomachine (1), pendant le fonctionnement de la turbomachine qui comporte une entrée (11) et une sortie (12) pour un gaz de procédé, dans lequel on introduit, à l'entrée (11) de la turbomachine (1 ), dans le gaz de procédé, une substance à l'état dense, en particulier supercritique, on récupère, à la sortie (12) de la turbomachine, un fluide constitué par le gaz de procédé et la substance renfermant des impuretés constituées par des salissures à l'état dissout, on réalise une séparation en continu sur le fluide pour obtenir un courant de gaz de procédé et un courant de la substance renfermant les impuretés et on recycle la substance, à l'état dense, à l'entrée de la turbomachine (1), caractérisé par le fait qu'on prélève en continu une fraction du courant de la substance renfermant les impuretés séparé du gaz de procédé et qu'on réintroduit le courant résiduel dans le gaz de procédé à l'entrée de la turbomachine (1), qu'on abaisse la pression de la substance dans la fraction du courant et qu'on vaporise ainsi la substance de la portion du courant prélevée, on sépare les impuretés de la substance à l'état gazeux dans la fraction du courant prélevée, on élève la pression de la substance de la fraction du courant prélevée, séparée des impuretés et on réintroduit la subs- tance de la fraction de courant prélevée, à l'état supercritique, dans le courant résiduel de la substance renfermant les impuretés, avant son introduction dans le gaz de procédé à l'entrée (11 ) de la turbomachine (1).
2.- Procédé suivant la revendication 1 , caractérisé par le fait que la substance dissolvant les impuretés est à l'état supercritique et constituée par du dioxyde de carbone C02.
3.- Procédé suivant la revendication 1 , caractérisé par le fait que la substance dissolvant les salissures est à l'état supercritique et constituée par l'une au moins des substances suivantes : eau (H20), propane (C3H8), pentane (C5Hι2).
4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'on abaisse la température du fluide constitué par le mélange du gaz de procédé et de la substance renfermant les impuretés en aval de la sortie (12) de la turbomachine, afin de mettre la substance ren- fermant les impuretés à l'état liquide avant de réaliser la séparation du gaz de procédé et du courant de la substance renfermant les impuretés.
5.- Dispositif d'enlèvement en continu de salissures dans une partie interne d'une turbomachine (1) comportant une entrée (11 ) et une sortie (12) pour un gaz de procédé, caractérisé par le fait qu'il comporte un premier circuit (11 , 12, 13, 7, 14, 7') permettant de mettre en circulation, à l'intérieur de la turbomachine (1), un fluide constitué par le gaz de procédé renfermant une substance susceptible de dissoudre les salissures à l'état dense et comprenant un séparateur (6) du gaz de procédé et de la substance renfer- mant des impuretés constituées par les salissures dissoutes et un second circuit (17, 15, 16) de séparation des impuretés sur une fraction (q) d'un débit total de fluide (Q) circulant dans le premier circuit (11 , 12, 13, 7, 14, 7').
6.- Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé par le fait que le premier circuit (11 , 12, 13, 7, 14, 7') comporte une vanne de réglage (8) de la fraction de débit prélevée (q) par le circuit (17).
7.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé par le fait que le second circuit de séparation d'impuretés (15, 16, 17) comporte, en série, une vanne de détente (18), un séparateur de gaz et de liquide (19) et un compresseur ou une pompe haute pression (20).
8.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé par le fait que le premier circuit (11 , 12, 13, 14) comporte de plus, entre la turbomachine (1 ) et le séparateur (6), un premier échangeur de chaleur (5) pour abaisser la température d'un fluide constitué du gaz de procédé et de la substance renfermant les impuretés et, entre le circuit de net- toyage (17) et l'entrée (11) de la turbomachine (1), un second échangeur de chaleur (9) pour élever la température de la substance avant son introduction dans le gaz de procédé.
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