WO2021185688A1 - Systeme et procede d'odorisation d'un gaz - Google Patents

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WO2021185688A1
WO2021185688A1 PCT/EP2021/056308 EP2021056308W WO2021185688A1 WO 2021185688 A1 WO2021185688 A1 WO 2021185688A1 EP 2021056308 W EP2021056308 W EP 2021056308W WO 2021185688 A1 WO2021185688 A1 WO 2021185688A1
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pipe
gas
pressure
fluid
closed loop
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PCT/EP2021/056308
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Olivier PERNOT
Christophe Barbe
Damien Gille
Isabelle Harter
Noel JURADO
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IFP Energies Nouvelles
Soclema
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to the field of odorizing a gas, in particular a renewable gas, more particularly biomethane.
  • Renewable gas is understood to mean a gas that is not extracted from fossil reserves. It thus opposes fossil gases from limited resources.
  • natural gas is meant a gas obtained from fossil reserves.
  • the renewable gas can for example be obtained by fermentation.
  • biogas When it is obtained by fermentation of organic material in the absence of oxygen, it is called biogas.
  • the biogas is generally purified, that is to say, carbon dioxide and hydrogen sulphide, which are also products of the anaerobic fermentation process, are removed, for example to obtain substantially pure biomethane.
  • the renewable gas can be biomethane obtained by methanogenic fermentation, by methanation or methanization. It can also be gas produced from a methanation process (example of the “power to gas” project, Jupiter 1000 combining hydrolysis and C0 / C0 2 capture).
  • Biomethane is the methane obtained by processes other than the extraction of fossil reserves, for example by anaerobic digestion. It differs from methane directly obtained from fossil resources.
  • biomethane as a renewable gas is now implemented at 89 sites in France and many projects are underway.
  • the renewable gas biological gas
  • biomethane such as purified biogas for example
  • a transport network a network allowing the movement of gas in a pipe over great distances.
  • a pipe of a transport network is rather large in diameter (of the order of 200 to 1200 mm) and is subjected to a high internal pressure, generally up to 100 barg.
  • the unit barg which will be used in the remainder of the document, is a unit of measurement for pressure. It corresponds to the bar gauge whose zero corresponds to atmospheric pressure.
  • 1 barg corresponds to 2 bara (the bara unit corresponds to absolute bar) and therefore to 0.2 MPa (1 bara corresponding to 0.1 MPa).
  • a distribution network a network allowing local distribution to different entities, individuals, companies, etc ...
  • a pipe of a distribution network has rather a small diameter compared to a pipe of a network (DN 150 mm maximum) and is subject to an internal pressure which is also lower (10 barg maximum).
  • Odorization which gives renewable gas the characteristic odor given to natural gas.
  • Natural gas and renewable gases such as biomethane, are odorless, highly explosive and deadly when inhaled in high concentrations. The odorization of these gases makes it possible to detect any leaks and avoid any risk of explosion or over-inhalation.
  • injection stations are purchased, installed and maintained by network operators.
  • natural gas flow rates are greater than 500 Nm 3 / h (the unit Nm 3 / h corresponds to normal cubic meters per hour) for the low pressure network (less than 10 barg, 1 barg corresponding to 2 bara and 1 bara corresponding to 0.1 MPa) and included between 40,000 and 1,000,000 Nm 3 / h for the high pressure network (generally between 50 and 70 barg) while the biomethane flow rates vary between 10 and 100 Nm 3 / h for the low pressure network (less than 10 barg ) and between 100 and 800 Nm 3 / h for the high pressure network (between 50 and 70 barg).
  • the biomethane flow rates are very much lower than the natural gas flow rates, both for high pressure networks and for low pressure networks.
  • Figure 1 shows a usual odorization system according to the prior art in the case of natural gas.
  • They include a tank R for odorous liquid and a supply stream V for natural gas and / or renewable gas.
  • this supply stream V (a pipe for example)
  • the natural gas and / or the renewable gas circulates in the direction of the arrow in phantom in FIG. 1.
  • a pump P is generally used positioned on a pipe connecting the reservoir R to the supply vein V.
  • the pump P is used both to pressurize the odorous liquid and to control the flow rate, the output flow rate of the pump P being slaved to the flow rate and to the pressure of the supply stream V.
  • a safety valve S is also installed to avoid any risk of overpressure in the connecting pipe between the reservoir R and the stream of supply V.
  • the injection of the fragrant fluid, in liquid form into the reservoir R is carried out in the supply stream V of the natural and / or renewable gas.
  • the present invention overcomes these drawbacks by allowing the injection of an odorous fluid in very small quantities, continuously and adapted to different flow rates and pressures.
  • the present system and the present method meet the operating conditions of the natural gas and renewable gas supply streams, in a reliable and efficient manner.
  • the invention proposes to improve the injection of odorous fluid, in liquid form for example, into a stream for injecting a gas, preferably a renewable gas such as biomethane, if possible by retaining or improving the characteristics of the pump used, preferably by providing a new level measurement system using a measuring system by weighing, injection by rod and / or capillary tube with a small diameter passage for natural gas in order to '' obtain a compatible injection system into renewable gas or natural gas, while limiting installation costs.
  • a gas preferably a renewable gas such as biomethane
  • the invention relates to a system for the odorization of a gas (by "a" gas is meant a gas or a mixture of gases comprising different types of gas), preferably a renewable gas (eg biogas). , preferably biomethane), the gas circulating in a pipe.
  • a gas is meant a gas or a mixture of gases comprising different types of gas
  • a renewable gas eg biogas
  • biomethane e.g., preferably biomethane
  • the pipe can be the pipe of a gas transport, distribution and / or storage network, or a pipe for conditioning the gas, for example in a bottle.
  • the odorization system includes at least one closed loop circuit and a line for connecting the closed loop circuit to the gas line.
  • the closed loop circuit comprises at least one reservoir of an odorous fluid, a means of circulating the odorous fluid and a pressure control means
  • the pipe comprises at least one means of controlling the flow of fluid. fragrant.
  • the pressure of the closed loop circuit is greater than or equal to the pressure of the pipe, itself being greater than or equal, and preferably strictly greater. , to the pressure of the pipe.
  • the system according to the invention comprises at least one damping means, preferably several damping means, these damping means making it possible to damp vibrations and / or pressure variations. Summary of the invention
  • the invention relates to a system for odorizing a gas flowing in a pipe, said system comprising at least one closed loop circuit and a pipe, said pipe connecting said closed loop circuit to said pipe, said closed loop circuit comprising a reservoir of 'an odorous fluid, a means for circulating said odorous fluid and a pressure control means, said pipe comprising at least one means of controlling the flow of said odorous fluid, the pressure of said closed loop circuit being greater than or equal to said said pressure of said pipe, the pressure of said pipe being greater than or equal to the pressure of said pipe.
  • the system includes at least one damping means.
  • said fragrant fluid comprises tetrahydrothiophene and / or mercaptan.
  • the pipe comprises a valve, said valve being positioned upstream of the flow control means.
  • said at least one damping means comprises an upstream pressure regulating means, positioned between said flow control means and the gas pipe.
  • the injection flow rate range of the flow control means is between 0.25 g / h and 25 g / h.
  • the pipe comprises a filtration means, positioned upstream of the flow control means.
  • said at least one damping means comprises at least part of said pipe in the form of turns, and / or an anti-pulsation pot, and / or a back-flow regulator.
  • said anti-pulsation pot is positioned on the closed loop circuit, preferably between the means for circulating said fragrant fluid and the junction of said pipe with said closed loop circuit.
  • said regulator is positioned on the closed loop circuit, preferably between the means for circulating said odorous fluid and the junction of said pipe with said closed loop circuit, preferably upstream of said anti-pulsating pot.
  • the system further comprises a gas analysis means and a control device, said gas analysis means being positioned on said pipe downstream of the connection between said pipe and said pipe, said control device being connected to said gas analysis means and to said flow control means, preferably the gas analysis means being a means of gas chromatographic analysis.
  • said system comprises precision measurement means, the precision measurement means being preferably positioned under the reservoir, preferably, said precision measurement means comprising a precision balance and, preferably, the precision balance being correlated with said flow measurement means.
  • the system comprises a capillary injection rod.
  • the means for circulating said odorous fluid is a pump, preferably a positive displacement pump or an HPLC pump.
  • the system further comprises a heating system, preferably said heating system being positioned on said pipe, preferably between said flow control means and the junction of said pipe with said pipe. pipeline.
  • the invention also relates to a method for odorizing a gas circulating in a pipe, said method being implemented by means of the system for odorizing a gas according to one of the characteristics described above, characterized in that it is carried out at minus the following steps:
  • the pressure of the closed loop is adjusted by the pressure control means, said pressure of the closed loop being greater than or equal to said pressure of said pipe, the pressure of said pipe being greater than or equal to the pressure of said pipe ;
  • odorous fluid is injected into said pipe, the flow rate of the odorous fluid being controlled by said flow control means, the flow rate of said odorous fluid being slaved to the flow rate of said gas from said pipe, preferably the injection flow rate of said odorous fluid in said pipe being between 0.25 and 25 g / h.
  • the injection rate of the odorous fluid in said flow control means is controlled by analyzes of the gases carried out in said pipe downstream of the injection of the odorous fluid into said pipe.
  • Figure 1 already described, shows a system and a method for injecting odorous liquid into a gas line according to the prior art.
  • FIG. 2 represents a system and a method for injecting odorous fluid into a gas line according to a first embodiment of the invention.
  • FIG. 3 represents a system and a method for injecting odorous fluid into a gas line according to a second embodiment of the invention.
  • Figure 4 shows a system and method for injecting odorous fluid into a gas line according to a third embodiment of the invention.
  • Figure 5 shows an example of use of the system of Figure 4 (without the heating system C).
  • FIG. 6 represents an example of dynamic operation of the system of FIG. 4 (without the heating system C).
  • Figure 7 shows a comparison of a system of Figure 4 (without the heating system C) with a positive displacement pump of the diaphragm metering pump type and of a system of Figure 4 (without the heating system C) with an HPLC type pump.
  • FIG. 8 represents a system and a method for injecting odorous fluid into a gas pipe according to a fourth embodiment of the invention. Description of the embodiments
  • the invention relates to a system for odorizing a gas, the gas being renewable gas or natural gas.
  • the gas circulates in a pipe.
  • the odorization system is more particularly suitable for odorizing renewable gases for which the flow rates are relatively low (10 and 100 Nm 3 / h for the low pressure network, less than 10 barg, and between 100 and 800 Nm 3 / h for the high pressure network, between 50 and 70 barg) compared to the natural gas flow rates (500 Nm 3 / h for the low pressure network, less than 10 barg and between 40,000 and 1,000,000 Nm 3 / h for the high pressure network, between 50 and 70 barg).
  • the system according to the invention nevertheless remains compatible with the odorization of natural gases.
  • odorizing a gas is meant to give an odor (or perfume) to a gas which initially is odorless. Odorization is then the action of odorizing the gas.
  • the system comprises at least one closed loop circuit and a pipe, the pipe allowing the connection of the closed loop circuit to the gas pipe.
  • the closed loop circuit comprises a reservoir of an odorous fluid (tetrahydrothiophene and / or mercaptan for example), preferably in liquid form, a means for circulating the odorous fluid and a pressure control means.
  • the components of the closed loop can be placed in series.
  • the closed loop circuit connects the means for circulating the fragrant fluid, the reservoir of fragrant fluid and a pressure control means.
  • the odorous fluid can be circulated on the closed loop at a pressure greater than the gas pipe (hereinafter, the term “gas” is understood to mean a natural gas or a renewable gas or a combination of one or more of. these gases).
  • this overpressure of the closed loop with respect to the gas pipe is 10 to 20 barg, so as to ensure an overpressure despite the existing pressure drops in the pipes and accessories of the system and to ensure stable conditions of the system. , regardless of downstream variations.
  • the pressure of the pipe may be less than or equal to that of the closed loop circuit but it remains higher than that of the pipe to allow the introduction of the odorous fluid into the pipe and to prevent gas from rising from the pipe to the pipe, which could damage the system and create a danger.
  • the system is configured so that the pressure of the closed loop circuit is greater than or equal to the pressure of the line and so that the pressure of the line is greater than or equal to the pressure of the line.
  • the means for circulating the fragrant fluid allows the circulation of the fragrant fluid in the closed loop and can also put the fragrant fluid under pressure.
  • the way for circulating the odorous fluid can for example be a pump, for example a positive displacement pump, able in particular to deliver a flow rate between 0.1 and 1.5 l / h.
  • the pump may in particular correspond to that of the diagram in Figure 1.
  • the pump of the systems according to the prior art such as a diaphragm metering pump, can be reused, which makes it possible to reduce the costs of modifying the odorization system to adapt the existing system to the system of the invention. .
  • the use of a pump is also advantageous because it allows the closed loop to be pressurized.
  • the pump can also be an HPLC pump (for "High Performance Liquid Chromatography" in English, which means high performance liquid chromatography), that is to say a high performance liquid chromatography pump.
  • HPLC pump for "High Performance Liquid Chromatography” in English, which means high performance liquid chromatography
  • This type of pump allows a significant reduction in the jolts due to the pump itself, which allows a reduced dispersion of the flow actually injected compared to the flow setpoint given. Thus, the flow rate accuracy is improved.
  • This pump is particularly suitable for injections at a very low flow rate (less than 5 g / h).
  • the system comprises a pipe connecting the closed loop circuit to the gas pipe, the pipe comprising a means for controlling the flow of odorous fluid.
  • This pipe allows the injection of the odorous fluid at a controlled flow rate into the gas pipe for low gas flow rates (from 0.25 to 5 g / h for example) as for higher gas flow rates (from 5 to 25 g / h see more).
  • the pipe makes it possible to take part of the odorous fluid circulating in the closed loop, the overpressure prevailing in the closed loop facilitates the removal of the odorous fluid through the pipe.
  • the system comprises at least one damping means.
  • This damping means makes it possible to reduce the pressure fluctuations and / or the vibrations which may be transmitted to the system, for example the vibrations which may arrive from the environment outside the system, those of the gas pipe or even those which may occur.
  • the system comprises at least one damping means for damping (reducing) the vibrations and / or the pressure variations of the system, in particular of the closed loop circuit and / or of the pipe.
  • damping protects the various elements of the system from vibrations, and thus increases the life of these elements and reduces the maintenance of these elements, thus increasing the availability of the system.
  • the flow control means can in particular comprise a flowmeter, for example a mass flowmeter, the flow rate range of which is chosen to be compatible with the needs for the injection of the odorous fluid, both in natural gas and in a renewable gas. like biomethane (therefore, the flow range measurable by the flowmeter can vary between 0.25 g / h and 25 g / h).
  • the flowmeter allows a very precise measurement of the flow of odorous fluid in liquid form, even in the event of low flow between 0.25 g / h and 5 g / h.
  • the use of a mass flow meter is particularly advantageous. Indeed, the measurement made from a mass flow meter is only based on the measurement of mass. There is therefore no influence of temperature, pressure or the characteristics of the product being measured. Thus, it is a very reliable measurement and will remain so over time.
  • the flow control means can also comprise a micro regulating valve (hereinafter called "micro valve”), preferably placed downstream of the flowmeter, preferably just after the flowmeter.
  • micro valve a micro regulating valve
  • the flowmeter measurement can be used to control the regulated opening / closing of the micro valve.
  • the micro valve can control and regulate the flow very precisely.
  • the flow control means in particular the flowmeter and / or the micro regulating valve, can preferably be fixed to the ground and its fixing base is, preferably, independent of that of the means of circulating the odorous fluid (a pump in particular) and any equipment that can cause vibrations.
  • the damping means can then comprise elastic or flexible dampers (for example made of rubber or plastic or other materials meeting elasticity and damping criteria) at the level of the attachment of the flow control means. on the ground to reduce the vibrations transmitted to this device (to the flowmeter and / or to the micro valve in particular).
  • flow control is improved, in particular for low flow rates (less than 5 g / h).
  • the odorous fluid can comprise tetrahydrothiophene (of chemical formula C 4 H 8 S and called THT in the document), mercaptan, and / or equivalent products.
  • THT and mercaptan are usually used to impart the characteristic odor known to natural or renewable gases, these gases being naturally odorless. This characteristic odor makes it possible to detect any leaks of natural gas or renewable gas. Thus, they can avoid or limit the explosive risks or the risks of over inhalation of gas, which can prove to be lethal.
  • the pressure control means may comprise a first regulator, and preferably also include a pressure indication means.
  • a first regulator also called upstream pressure reducer
  • a first regulator is a piece of equipment which regulates the pressure of the fluid upstream (in the direction of flow of the fluid) of its own installation. It is used to limit the excess pressure of the gas or liquid network, subject to variations.
  • the first regulator can preferably be positioned downstream and close to the junction between the closed loop and the pipe, so as to regulate in a most precise and efficient manner the pressure entering the pipe.
  • the first regulator can, for example, be adjusted by hand.
  • a means of indicating the pressure such as a pressure gauge for example, placed just upstream of the first regulator, preferably between the junction between the closed loop and the first regulator, can help. the user to regulate the pressure thanks to the first regulator by controlling the pressure indicated on the means of indication of the pressure, this in a reliable, simple and precise way.
  • the pressure indication means can observe the pressure in the closed loop by the pressure indication means and manually adjust the pressure using the first regulator.
  • the pressure control means can be a first regulator controlled automatically.
  • the means of indicating the pressure is no longer essential and the control of the pressure is simplified.
  • the pipe may comprise a valve, the valve being positioned upstream of the flow control means.
  • the valve is used to prevent the closed loop circuit and pipe from building up to too high a pressure, which pressure could damage the system and cause injury to persons. If the pressure sensed by the valve is above a certain threshold, the valve opens, allowing the closed loop circuit and line to reduce pressure very quickly (almost instantly).
  • the position of the valve on the pipe, just upstream of the flow control means makes it possible to avoid overpressure both in the closed loop and in the pipe.
  • it makes it possible to protect the means for controlling the flow rate from an overpressure, the means for controlling the flow being a sensitive means.
  • the range of injection flow rate of the flow control means may be between 0.25 g / h and 25 g / h.
  • the flow control means (the flow meter for example) is configured to inject the odorous fluid at a flow rate of between 0.25 g / h and 25 g / h.
  • the flowmeter can have an injection flow rate range of between 0.25 g / h and 25 g / h so as to allow the injection, both at low pressures and at high pressures, of odorous fluid in natural gas or in renewable gas whose flow rates are considerably different, as mentioned previously.
  • the fragrant fluid can be in liquid form at least until the flow control means, preferably until it enters the gas line.
  • the system is simple and controllable.
  • the pipe may include filtration means, such as a filter, positioned upstream of the flow control means.
  • filtration means such as a filter
  • This filtration means makes it possible to protect the flow control means, in particular a flowmeter and / or a micro valve, and to prevent the orifice or orifices of this flow control means from being blocked.
  • the flow control means in particular if it comprises a flow meter or a micro valve, perhaps a sensitive device.
  • the porosity of this filtration means can be between 5 and 15 ⁇ m.
  • At least one damping means may comprise at least part of the pipe of the system according to the invention in the form of turns.
  • a part of the pipe may include turns (in other words spiral tubes, or in other words, the generator of the tubes follows a helical portion) to dampen the vibrations of the means for circulating the odorous fluid (the pump for example) and / or dampen residual pressure fluctuations.
  • the pipe may include turns just (i.e. directly) after its junction with the closed loop, so as to reduce vibrations and pressure fluctuations transmitted to the flow control means.
  • the pipe may alternatively or additionally comprise a part in turns, just (that is to say directly) before its junction with the gas pipe, so as to avoid the transmission of vibrations and pressure fluctuations of the pipe by means of flow control.
  • the pipe can comprise between 15 and 20 turns, with a diameter between 40 and 60 mm with a pitch of between 5 and 20 mm between the turns, so as to effectively reduce vibrations and pressure fluctuations.
  • At least one damping means may comprise, alternatively or in addition, an anti-pulsation pot and / or a second regulator.
  • These different elements effectively dampen vibrations and pressure fluctuations.
  • the combination of these elements makes it possible to minimize vibrations and pressure fluctuations, gradually smoothing them out.
  • the multiplicity of damping means makes it possible to obtain a flow that is better and better controlled and more and more precise. This is particularly useful when the flow rate is low (less than 5 g / h) and therefore particularly useful for the injection of renewable gas, such as biogas and more specifically biomethane.
  • a second regulator as damping means, can be positioned on the closed loop circuit, preferably just downstream of the means for circulating the odorous fluid (the pump for example) and upstream of the junction between the closed loop circuit and the pipe, which makes it possible to absorb the jolts caused by the means of circulating the odorous fluid, for example the pump. It thus cuts off pressure surges. Preferably, it can induce a pressure drop of between 2 and 5 barg to obtain optimum shock absorption efficiency.
  • An anti-pulsation pot (also called an anti-pulsation balloon or anti-pulsation bottle), which is a damping means, can also be positioned on the closed loop, preferably between the means for circulating the odorous fluid and the junction between the closed loop and the pipe, so as to damp the vibrations of pressure variations.
  • the anti-pulsation pot can be positioned downstream of the second regulator used as a damping means.
  • a second overflow absorber can be positioned which absorbs the jolts and an anti-pulsating pot finalizing the damping of pressure variations, before the junction between the closed loop and the pipe.
  • the pipe may comprise a means for regulating the upstream pressure (that is to say the pressure situated upstream of the means for regulating the pressure) positioned between the means for controlling the pressure. gas flow and pipeline.
  • This means of regulating the upstream pressure ensures a stable pressure a few bars greater than the pressure of the gas pipe, thus allowing the injection of the odorous fluid into the gas and preventing the entry of gas into the pipe and possibly into the gas pipe. closed loop.
  • This means for regulating the upstream pressure can in particular be an overflow valve (called a third overflow valve).
  • This means of regulating the upstream pressure makes it possible to avoid, by means of flow control (in particular the mass flow meter and possibly the micro valve) being subjected to variations in the conditions of the gas circulating in the pipe. This makes it possible to improve the stability of the pressure at the level of the flow control means, its proper functioning, its accuracy and to ensure a stability of the flow of odorous fluid injected.
  • flow control in particular the mass flow meter and possibly the micro valve
  • the system may include a means for analyzing the gases and a monitoring device.
  • the gas analysis means such as an analyzer, can be positioned on the gas pipe downstream of the injection of the odorous fluid into the pipe (therefore after the junction between the pipe and the pipe, in the direction of gas circulation in the gas pipe) to know the mixing rate and the mixing quality of gas and odorous fluid.
  • the control device is connected, for example electrically, on the one hand by means of gas analysis and on the other hand by means of flow control. Therefore, the information from the gas analysis is used by the control device to increase or decrease the setpoint of the flow control means, in order to better regulate the injection flow of the odorous fluid in the pipe.
  • real-time flow control is improved.
  • the pipeline generally conventionally includes analysis means for controlling the injection and / or mixing of the gases, flow control is improved without a significant increase in the cost of the system.
  • the means of analysis can be a means of analysis by gas chromatography, such as a GC analyzer (GC for "Gas Chromatography” meaning gas chromatography).
  • GC Gas Chromatography
  • the means of analysis is particularly suitable for the analysis of gases.
  • this type of analysis is very precise, which improves the efficiency of the system.
  • a precision measuring means such as a balance
  • a precision measuring means is positioned under the reservoir to evaluate its complete or residual filling with liquid, as well as the instantaneous, partial or total consumption of the odorous fluid. It is thus possible to anticipate tank changes or to install a remote warning of a predetermined low level threshold. It is in fact possible to measure the mass of the tank and estimate the filling of the tank and it is thus possible to use the filling information to control the flow control means.
  • the information from the precision measurement means for example the balance, can also be correlated with the flow measurement means for a cross check of consumption, which can potentially provide reading and monitoring of the odor index of the gas with or without the redundancy of a chromatographic measurement system.
  • the balance can be a precision balance so as to improve the measurement accuracy.
  • the system may include a capillary injection rod.
  • capillary injection nozzle is meant an injection nozzle with a small internal diameter (internal diameter less than 2 mm). Therefore, the injection nozzle is particularly suitable for low flow injection in pipes with small internal diameters.
  • the capillary injection tube ensures that there is no flow and no flow, which prevents unwanted flow of liquid in the gas line.
  • the system can comprise a heating system to promote the vaporization of the odorous fluid, initially in liquid form.
  • the heating system can be positioned on the pipe, so as to keep the fragrant fluid in liquid form in the closed loop and to vaporize this fragrant fluid as close as possible to the injection of the fragrant fluid into the pipe.
  • the heating system is positioned between the flow control means and the junction of the pipe with the pipe.
  • the odorous fluid is in liquid form when it passes through the flowmeter, which allows better control of the flow.
  • the vaporization of the odorous fluid takes place just before the injection of the odorous fluid into the gas pipe, so as to improve the injection and the mixing of the odorous fluid with the gas which can be a natural gas, a renewable gas such as biogas and more particularly biomethane.
  • the invention also relates to a method for odorizing a gas circulating in a pipe.
  • the method according to the invention can advantageously be implemented by means of the system according to any one of the variants or combinations of variants described above.
  • the method according to the invention comprises at least the following steps:
  • an odorous fluid is made to rotate in a closed loop, for example by means of the means for circulating the odorous fluid (a pump for example) of the system described above;
  • the pressure of the closed loop is adjusted, for example via the pressure control means (a first regulator with possibly a manometer or another pressure indicator) of the system described above; - Part of the odorous fluid is removed, for example by means of the flow control means of the pipe of the system described above; optionally, the odorous fluid is filtered before it passes through the flow control means
  • the pressure control means a first regulator with possibly a manometer or another pressure indicator
  • the vibrations and pressure fluctuations are damped, preferably at least upstream of the flow control means to improve the precision of the flow rate and even more preferably upstream and downstream of the flow control means to minimize the inaccuracies associated with the flow rate. vibrations and pressure variations which could be caused by the system or the gas line.
  • at least one damping means is used, preferably several damping means of the system described above.
  • the odorous fluid is injected into the gas pipe, the flow of the odorous fluid being controlled by the flow control means of the system described above, the injection flow of the odorous fluid being slaved to the gas flow of the pipeline.
  • the method makes it possible to control the injection rate of the odorous fluid in the gas line in a precise and efficient manner.
  • This method also allows rapid adaptation of the system when the flow rate setpoint is changed. It is particularly effective at low injection flow rates by damping vibrations and pressure fluctuations.
  • the odorous fluid can be injected into the gas line at a flow rate of between 0.25 and 25 g / h.
  • the system can be used both for the injection of odorous fluid in natural gas and in renewable gas such as biomethane, and this for both low pressures and high pressures.
  • the injection rate of the odorous fluid in the flow control means by gas analyzes carried out in the gas pipe downstream of the injection of the odorous fluid in the pipe. gas.
  • a gas analysis means such as an analyzer.
  • an analyzer As a result, it is possible to know the injection rate actually injected of the odorous fluid into the gas and the quality of the mixture.
  • These data can then be used to modify the flow setpoint of the flow control means, thanks to a control device which recovers and analyzes the data from the gas analysis means and which modifies the setpoint of the flow control means.
  • a gas chromatography analyzer which is particularly suitable for gas analysis can be used.
  • the system and the method according to the invention can advantageously be adapted from existing systems, in particular by reusing the pump as in Figure 1 of the prior art.
  • the costs of adapting existing systems are therefore reduced.
  • FIG. 2 illustrates, schematically and without limitation, a first embodiment of the system according to the invention.
  • the system comprises a reservoir R containing the fragrant fluid, preferably in liquid form, a means for circulating the fragrant fluid, here a pump P, a pressure control means MP and a damping means. MAM.
  • the pump P, the pressure control means MP, the MAM damping means and the reservoir R being connected, preferably in series, to form a closed loop circuit.
  • the pressure control means MP makes it possible to regulate this pressure.
  • the MAM damping means is positioned on the closed loop downstream of the pump P, between the pump P and the junction between the closed loop circuit and the pipe, to reduce the jolts of the pump and thus limit the inaccuracy of the MD flow control means.
  • a pipe connects the closed loop circuit to the gas supply line V.
  • the junction between the pipe and the closed loop is positioned between the MAM damping means and the MP pressure control means.
  • a flow control means MD which can include a mass flow meter and a micro valve slaved to the mass flow meter.
  • This pipe could also include, in a nonlimiting manner, one or more damping means, such as parts of spiral tubes, overflow valves and / or anti-pulsating pots to further improve flow control, by isolating the means of flow control of disturbances related to its environment.
  • FIG. 3 illustrates, in a schematic and non-limiting manner, a second embodiment of the system according to the invention.
  • the system comprises a reservoir R containing the fragrant fluid, preferably in liquid form, a means for circulating the fragrant fluid, here a pump P, a pressure control means MP and a damping means. MAM.
  • the pump P, the means of controlling the pressure MP, the MAM damping means and the reservoir R being connected to form a closed loop circuit.
  • the pressure control means MP makes it possible to regulate this pressure.
  • the tank R is here and in a nonlimiting manner maintained under a nitrogen supply, materialized by the dotted arrow arriving in the tank R, the nitrogen being at a pressure between 0.1 and 0.5 barg.
  • a valve S2 makes it possible to avoid any overpressure in the nitrogen supply circuit.
  • the MAM damping means is positioned on the closed loop downstream of the pump P, between the pump P and the junction between the closed loop circuit and the pipe, to reduce the jolts of the pump and thus limit the inaccuracy of the MD flow control means.
  • a pipe connects the closed loop to the gas supply line V.
  • the junction between the pipe and the closed loop is positioned between the MAM damping means and the MP pressure control means.
  • On this pipe are positioned successively from upstream to downstream (from the closed loop to the gas pipe), a valve S to prevent any overpressure in the system, a filter F and a flow control means MD which may include a mass flowmeter and a micro valve slaved to the mass flowmeter, the filter making it possible to prevent clogging or degradation of the flowmeter or of the micro valve.
  • This pipe could also include one or more damping means, such as parts of spiral tubes, overflow valves and / or anti-pulsating pots to further improve flow control, by isolating the flow control means from disturbances. related to its environment.
  • a gas analysis means here a GC analyzer
  • a gas analysis means here a GC analyzer
  • a GC analyzer is placed on the pipe V downstream of the injection of odorous fluid into the pipe (downstream in the gas flow direction of the pipe) .
  • This data is sent to a DC control device, the information sent being represented by dotted arrows. From this information, the control device can modify the flow setpoint of the flow control means MD to increase or reduce the flow.
  • the information sent to or from the DC control device (with regard to the flow setpoint) can be sent by electric cables or by remote data transmission such as WIFI for example.
  • FIG. 4 illustrates, in a schematic and non-limiting manner, a third embodiment of the system according to the invention. References with the same name as those of FIG. 2 or FIG. 3 correspond to the same elements and will therefore not be redetailed.
  • the first damping means is a regulator D1 and the second damping means is an anti-pulsating pot PAP, so as to damp the vibrations and pressure fluctuations resulting from in particular the P.
  • this part in TS turns is a part of the pipe which is made from a spiral tube.
  • a regulator D2 Downstream of the flow control means MD and just before the junction between the pipe and the gas pipe V, a regulator D2 is installed which makes it possible to ensure a slight overpressure in the pipe compared to the pressure of the pipe of gas V.
  • a part of the pipe in the form of turns could also be integrated to further limit the vibrations and pressure fluctuations and thus improve the precision and the stability of the means of flow control.
  • a heating system C Downstream of the regulator D2 and before the injection of the odorous fluid into the gas pipe V (that is to say before the junction between the pipe and the gas pipe), a heating system C can be positioned on the gas pipe. conduct. Heating the odorous fluid before injection facilitates its dispersion and / or vaporization after its injection into the pipe, the odorous fluid remaining in liquid form until it is injected. The distribution of the fragrant fluid in the pipe improves the mixing properties between the fragrant fluid and the gas of the V pipe.
  • Figure 8 illustrates, schematically and without limitation, a fourth embodiment of the system according to the invention.
  • the references bearing a name identical to those of FIG. 2, of FIG. 3 and / or of FIG. 4 correspond to the same elements and will therefore not be redetailed.
  • Figure 8 differs from Figure 4 by adding several elements.
  • a precision measuring means BAL here composed of a balance, is positioned under the tank R. This balance measures the mass of the tank and makes it possible to determine the filling rate. It therefore makes it possible in particular to know whether a change of tank is necessary.
  • the system of Figure 8 also includes a CINJ capillary injection rod positioned at the end of the pipe opening into the gas line V.
  • This CINJ capillary injection tube has a small diameter (less than 2 mm). It is through this CINJ capillary injection rod that the fragrant fluid is introduced into the gas line V.
  • the system also includes a CMD control device.
  • This CMD control device is connected by inputs / outputs to various devices of the odorisation system.
  • the inputs / outputs are represented by the dashed lines.
  • the CMD control device is in particular in relation to the precision measurement means BAL which allows it to know the filling level of the reservoir R. This information is taken into account by the CMD control device to control the flow control means. MD.
  • the control device CMD is also linked to the flow control means MD.
  • the flow rate control means MD is essentially controlled as a function of the gas flow rate of the pipe V.
  • the control device CMD is also in relation with the pipe so as to know the flow rate passing through it.
  • other elements of the system can be related to the CMD control device.
  • Figure 5 illustrates, as a function of time T (in hours) the flow measurements Deb1 (in g / h) and the masses of water injected PB1 (in g) measured by a precision balance, so as to check whether the flow rate injected by the flowmeter and the micro valve is correct, regular and continuous, at a constant pressure of around 70 barg.
  • the left ordinate PB corresponds to the measurements of water masses injected in g at each instant T and the right ordinate D (in g / h) corresponds to the flow rates at each instant T.
  • the Deb1 flow rate curve shows that the flow rate is first maintained at 0.5 g / h between OH and around 50H, then suddenly drops to around 1 g / h up to around 65H then suddenly drops back down to 0.5 g / h.
  • the PB1 curve illustrates the mass of water instantly injected. It is observed that this curve PB1 is bilinear. The first substantially constant slope, corresponding to the phase located between 0 and 50H where the flow rate is approximately 0.5 g / H then the second slope, also substantially constant, is steeper and extends over the second phase between 50H and 65H.
  • FIG. 6 illustrates examples of variations in pressure setpoints Pr1 and flow rates C1 and the flow response Db1 provided by the system corresponding to figure 4 (without the heating system), as a function of time T.
  • the x-axis corresponds to time T in minutes.
  • the left ordinate axis D corresponds to the flow rates D in g / h for the flow rate setpoint curves C1 and for the flow rate curves actually injected Db1.
  • the y-axis Pr located on the right, corresponds to the pressure in barg.
  • the curve Pr1 corresponds to the pressure Pr in bar. Over the 180 minutes, the pressure Pr1 is almost constant and close to 18 barg then it increases suddenly to reach about 80 barg and remain at an almost constant level close to 80 barg.
  • the flow rate setpoint C1 is initially at 1 g / h then passes to 0.25 g / h, increases to pass to 0.5 g / h, is then again reduced to 0.25 g / h, then passes to 1 g / h and approximately 180 minutes, it increases to reach 5 g / h and finally it goes back to 1 g / h.
  • the curve Db1 follows the variations of the setpoint curve C1 with a low dispersion.
  • the modifications of setpoint C1 are almost immediately followed by the modifications of the applied flow rate Db1 corresponding to the setpoint C1.
  • the Db1 flow rate fluctuations are relatively small, which testifies to good precision and good stability of the Db1 flow rate.
  • the system according to the invention exhibits good dynamic behavior during setpoint modification and rapid adaptation to new flow setpoints.
  • Figure 7 shows a comparison between a solution according to the invention using a pp1 positive displacement diaphragm metering pump type pump, named after the manufacturer, and an HPLC pump.
  • the diaphragm metering pump type displacement pump pp1 is that used in the system of Figure 1 of the prior art for the injection of odorous gas THT into natural gas. Using this pump for the invented system keeps the cost down by reusing the existing pump.
  • the HPLC pp2 pump is a pump that limits jolts and thus reduces variations in injected flow by improving control of the injected flow.
  • the injected flow rate D in g / h as a function of time T in minutes is observed by virtue of the various measurement points materialized by the points represented in the figure.
  • the pump used is the volumetric pump pp1 of the diaphragm metering pump type and a dispersion of the measured flow rate is observed between 0.2 and 0.4 g / h for a setpoint at 0.25 g / h.
  • the flow rate is stable and precise, especially for the very low setpoint.
  • the pump used is the HPLC pp2 pump. It is observed that the use of this pump makes it possible to considerably reduce the dispersion of the measured flow rate, the measured flow rate varying between 0.25 and 0.27 g / h.
  • the operation of the system according to the invention is therefore improved with an HPLC type pump, in particular by a more precise and more stable flow rate, in particular for very low flow rates (less than 0.5 g / h).

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Abstract

La présente invention concerne un système d'odorisation d'un gaz, de préférence un gaz renouvelable (biogaz par exemple, de préférence le biométhane), circulant dans une canalisation (V), le système comprenant un circuit en boucle fermée et une conduite qui relie le circuit en boucle fermée à la canalisation (V), le circuit en boucle fermée comportant un réservoir (R) d'un fluide odorant, un moyen de mise en circulation (P) et un moyen de contrôle de pression (MP), la conduite comprenant au moins un moyen de contrôle du débit (MD) du fluide odorant. En outre, le système comprend au moins un moyen d'amortissement (MAM). L'invention concerne aussi un procédé d'odorisation d'un gaz mettant en œuvre le système décrit précédemment.

Description

SYSTEME ET PROCEDE D’ODORISATION D'UN GAZ
Domaine technique
La présente invention concerne le domaine de l'odorisation d'un gaz, notamment d'un gaz renouvelable, plus particulièrement du biométhane.
Technique antérieure
Les contraintes environnementales tendent à augmenter la part de gaz renouvelable dans les réseaux de gaz. Par exemple, en France, la loi de Transition Energétique pour la Croissance Verte fixe un objectif de 10% de gaz renouvelable dans les réseaux d’ici 2030. Selon certaines estimations, il serait même possible d’atteindre 30% de gaz renouvelable dès 2030.
Par gaz renouvelable, on entend un gaz qui n’est pas extrait des réserves fossiles. Il s’oppose ainsi aux gaz fossiles issus de ressources limitées.
Par gaz naturel, on entend un gaz issu des réserves fossiles.
Le gaz renouvelable peut par exemple être obtenu par fermentation. Lorsqu’il est obtenu par fermentation de matières organiques en l’absence d’oxygène, on parle de biogaz. Le biogaz est généralement épuré, c’est-à-dire qu’on élimine le dioxyde de carbone et le sulfure d’hydrogène, produits également issus du procédé de fermentation anaérobie, pour obtenir par exemple du biométhane sensiblement pur.
Par exemple, le gaz renouvelable peut être du biométhane obtenu par fermentation méthanogène, par méthanation ou méthanisation. Il peut aussi être du gaz produit à partir d'un procédé de méthanation (exemple du projet « power to gas », Jupiter 1000 combinant de l’hydrolyse et des captages de C0/C02).
On appelle biométhane, le méthane obtenu par des procédés autres que l’extraction des réserves fossiles, par exemple par méthanisation. Il se distingue du méthane directement issu des ressources fossiles.
L’utilisation de biométhane comme gaz renouvelable est aujourd’hui mise en oeuvre dans 89 sites en France et de nombreux projets sont en cours.
Pour être injecté, le gaz renouvelable (biométhane comme biogaz épuré par exemple), tout comme le gaz naturel, est acheminé jusqu’à un poste d’injection pour être injecté dans les réseaux de transport, de distribution ou dans un stockage de gaz. On appelle réseau de transport, un réseau permettant le déplacement du gaz dans une conduite sur de grandes distances. De ce fait, une conduite d'un réseau de transport est plutôt de diamètre important (de l’ordre de 200 à 1200 mm) et est soumis à une pression interne élevée, pouvant aller jusqu'à 100 barg généralement. L’unité barg, qui sera utilisée dans la suite du document, est une unité de mesure de la pression. Elle correspond au bar gauge dont le zéro correspond à la pression atmosphérique. Ainsi, 1 barg correspond à 2 bara (l’unité bara correspond au bar absolu) et donc à 0,2 MPa (1 bara correspondant à 0,1 MPa).
On appelle réseau de distribution un réseau permettant la distribution locale à différentes entités, particuliers, entreprises, etc... De ce fait, une conduite d'un réseau de distribution a plutôt un faible diamètre en comparaison d'une conduite d'un réseau de transport (DN 150 mm maximum) et est soumis à une pression interne également plus faible (10 barg maximum).
On appelle stockage un site permettant de stocker le gaz sous toutes ses formes.
Dans un poste d’injection, se déroulent les étapes suivantes :
- Le contrôle de la qualité du gaz renouvelable, qui permet d’assurer la conformité des caractéristiques physicochimiques avant son injection dans le réseau de distribution ;
- La vérification de débit et de pression, qui permet au gaz renouvelable d’être injecté dans le réseau de distribution et/ou le réseau de transport et/ou le stockage ;
- Le comptage qui permet de connaître les volumes de gaz renouvelable injectés (ou non) dans le réseau de distribution.
L’odorisation, qui permet de donner au gaz renouvelable l’odeur caractéristique donnée au gaz naturel. Le gaz naturel et les gaz renouvelables, tels que le biométhane, sont inodores, hautement explosifs et mortels lorsqu’ils sont inhalés à forte concentration. L’odorisation de ces gaz permet de déceler d’éventuelles fuites et éviter tout risque d’explosion ou de sur-inhalation.
De manière générale, les postes d’injection sont achetés, installés et maintenus par les opérateurs réseaux.
Habituellement, les débits de gaz naturel sont supérieurs à 500 Nm3/h (l’unité Nm3/h correspond aux normaux mètres cubes par heure) pour le réseau basse pression (inférieure à 10 barg, 1 barg correspondant à 2 bara et 1 bara correspondant à 0,1 MPa) et compris entre 40 000 et 1 000 000 Nm3/h pour le réseau haute pression (généralement, entre 50 et 70 barg) alors que les débits de biométhane varient entre 10 et 100 Nm3/h pour le réseau basse pression (inférieure à 10 barg) et entre 100 et 800 Nm3/h pour le réseau haute pression (entre 50 et 70 barg). Ainsi, les débits de biométhane sont très nettement inférieurs aux débits de gaz naturel, aussi bien pour les réseaux haute pression que pour les réseaux basse pression.
La figure 1 présente un système d’odorisation usuel selon l'art antérieur dans le cas du gaz naturel. Ils comportent un réservoir R de liquide odorant et une veine d’alimentation V en gaz naturel et/ou en gaz renouvelable. Dans cette veine d’alimentation V (une tuyauterie par exemple), le gaz naturel et/ou le gaz renouvelable circule dans le sens de la flèche en trait mixte de la figure 1. Pour injecter le liquide odorant contenu dans le réservoir R sous une forme liquide, on utilise généralement une pompe P positionnée sur une conduite reliant le réservoir R à la veine d’alimentation V. La pompe P sert à la fois à la mise en pression du liquide odorant et au contrôle du débit, le débit de sortie de la pompe P étant asservi au débit et à la pression de la veine d’alimentation V. Une soupape de sécurité S est également mise en place pour éviter tout risque de surpression dans la conduite de liaison entre le réservoir R et la veine d’alimentation V. Ainsi, l’injection du fluide odorant, sous forme liquide dans le réservoir R, est réalisée dans la veine V d’alimentation du gaz naturel et/ou renouvelable.
Ces systèmes fonctionnent généralement bien lorsque la veine d’alimentation est un gaz naturel car les débits de gaz naturels de la veine d’alimentation sont relativement élevés. En revanche, les pompes utilisées pour les systèmes d’alimentation en gaz naturel sont mal adaptées au fonctionnement pour l’injection dans le gaz renouvelable, notamment le biométhane, dont les débits sont nettement plus faibles. En effet, les pompes classiquement utilisées dans le cas de l'odorisation du gaz naturel, fonctionnent alors en deçà de leur plage normale de fonctionnement. Elles ne peuvent donc pas fonctionner de manière continue, mais fonctionnent de manière discontinue.
De plus, même si le système actuel est satisfaisant en fonctionnement stabilisé, le fonctionnement est médiocre lors des phases transitoires, comme le démarrage et l’arrêt du système ou les changements brusques de débit et/ou pression du gaz de la veine fluide.
Par ailleurs, on connaît également les systèmes d’odorisation des demandes de brevet JP2004/174 462, JP 2005/133 785 et CN 208090322. Ces systèmes présentent l’inconvénient de ne pas être adaptés à l’injection d’un fluide odorant à très faibles débits dans la canalisation d’un gaz. Ainsi, le débit se fait de manière saccadée, non continue, et induit des sur-injections, puis des phases où aucun fluide odorant n’est injecté. Ainsi, les solutions de l’art antérieur ne permettent pas de réguler correctement le débit d’injection du liquide odorant, notamment en cas de faibles débits d’injection. Il en résulte une odorisation insuffisante, excessive ou inadaptée qui nécessite des arrêts fréquents de la production.
La présente invention permet de remédier à ces inconvénients en permettant l’injection d’un fluide odorant en très faible quantité, de manière continue et adaptée aux différents débits et pressions. Ainsi, le présent système et le présent procédé répondent aux conditions d’exploitation des veines d’alimentation en gaz naturel et en gaz renouvelable, de manière fiable et performante.
Elle permet également de modifier les installations existantes d’injection de fluide odorant à moindre coût, en réutilisant une partie du matériel existant.
L’invention se propose d’améliorer l’injection de fluide odorant, sous forme liquide par exemple, dans une veine d’injection d’un gaz, de préférence un gaz renouvelable tel que le biométhane, si possible en conservant ou en améliorant les caractéristiques de la pompe utilisée, préférentiellement en apportant un nouveau système de mesure de niveau à l'aide d'un système de mesure par pesage, d'injection par canne et/ou tube capillaire à passage de faible diamètre pour le gaz naturel afin d’obtenir un système compatible de l’injection dans le gaz renouvelable ou dans le gaz naturel, en limitant les coûts d’installation.
Pour se faire, l’invention concerne un système pour l'odorisation d’un gaz (par « un » gaz, on entend un gaz ou un mélange de gaz comprenant différents types de gaz), de préférence un gaz renouvelable (biogaz par exemple, de préférence le biométhane), le gaz circulant dans une canalisation. La canalisation peut être la canalisation d’un réseau de transport, de distribution et/ou un stockage de gaz, ou une canalisation pour mettre le gaz sous conditionnement par exemple dans une bouteille. Le système d'odorisation comprend au moins un circuit à boucle fermée et une conduite pour relier le circuit à boucle fermée à la canalisation de gaz. Par ailleurs, le circuit en boucle fermée comprend au moins un réservoir d’un fluide odorant, un moyen de mise en circulation du fluide odorant et un moyen de contrôle de pression, et la conduite comprend au moins un moyen de contrôle du débit de fluide odorant. Pour permettre l’introduction du fluide odorant vers la canalisation de gaz, selon l'invention, la pression du circuit en boucle fermée est supérieure ou égale à la pression de la conduite, elle-même étant supérieure ou égale, et de préférence strictement supérieure, à la pression de la canalisation. En outre, le système selon l'invention comprend au moins un moyen d’amortissement, de préférence plusieurs moyens d’amortissement, ces moyens d’amortissement permettant d’amortir les vibrations et/ou les variations de pression. Résumé de l’invention
L’invention concerne un système pour odoriser un gaz circulant dans une canalisation, ledit système comprenant au moins un circuit en boucle fermée et une conduite, ladite conduite reliant ledit circuit en boucle fermée à ladite canalisation, ledit circuit en boucle fermée comportant un réservoir d’un fluide odorant, un moyen de mise en circulation dudit fluide odorant et un moyen de contrôle de pression, ladite conduite comprenant au moins un moyen de contrôle du débit dudit fluide odorant, la pression dudit circuit en boucle fermée étant supérieure ou égale à ladite pression de ladite conduite, la pression de ladite conduite étant supérieure ou égale à la pression de ladite canalisation. De plus, le système comprend au moins un moyen d’amortissement.
De manière préférée, ledit fluide odorant comprend du tétrahydrothiophène et/ou du mercaptan.
Avantageusement, la conduite comprend une soupape, ladite soupape étant positionnée en amont du moyen de contrôle du débit.
Selon une mise en oeuvre du système de l’invention, ledit au moins un moyen d’amortissement comprend un moyen de régulation de la pression amont, positionné entre ledit moyen de contrôle du débit et la canalisation de gaz.
De préférence, la gamme de débit d’injection du moyen de contrôle du débit est comprise entre 0,25 g/h et 25 g/h.
Selon une variante avantageuse de l’invention, la conduite comprend un moyen de filtration, positionné en amont du moyen de contrôle du débit.
Selon une configuration de l’invention, ledit au moins un moyen d’amortissement comprend au moins une partie de ladite conduite sous forme de spires, et/ou un pot anti-pulsatoire, et/ou un déverseur.
De préférence, ledit pot anti-pulsatoire est positionné sur le circuit en boucle fermée, de préférence entre le moyen de circulation dudit fluide odorant et la jonction de ladite conduite avec ledit circuit en boucle fermée.
Avantageusement, ledit déverseur est positionné sur le circuit en boucle fermée, de préférence, entre le moyen de circulation dudit fluide odorant et la jonction de ladite conduite avec ledit circuit en boucle fermée, de manière préférée, en amont dudit pot anti-pulsatoire.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le système comprend en outre un moyen d’analyse des gaz et un dispositif de contrôle, ledit moyen d’analyse des gaz étant positionné sur ladite canalisation en aval de la liaison entre ladite canalisation et ladite conduite, ledit dispositif de contrôle étant relié audit moyen d’analyse des gaz et audit moyen de contrôle du débit, de préférence le moyen d’analyse des gaz étant un moyen d’analyse par chromatographie gazeuse.
Selon une mise en oeuvre avantageuse, ledit système comprend un moyen de mesure de précision, le moyen de mesure de précision étant préférentiellement positionné sous le réservoir, de préférence, ledit moyen de mesure de précision comprenant une balance de précision et de manière préférée, la balance de précision étant corrélée audit moyen de mesure du débit.
Avantageusement, le système comprend une canne d’injection capillaire.
Selon une variante du système, le moyen de mise en circulation dudit fluide odorant est une pompe, de préférence une pompe volumétrique ou une pompe HPLC.
Selon une mise en oeuvre du système de l’invention, le système comprend en outre un système de chauffe, de préférence ledit système de chauffe étant positionné sur ladite conduite, préférentiellement entre ledit moyen de contrôle du débit et la jonction de ladite conduite avec ladite canalisation.
L’invention concerne aussi un procédé d’odorisation d'un gaz circulant dans une canalisation, ledit procédé étant mis en oeuvre au moyen du système pour odoriser un gaz selon l’une des caractéristiques décrites précédemment, caractérisé en ce qu’on réalise au moins les étapes suivantes :
- on fait tourner en boucle fermée un fluide odorant grâce audit moyen de mise en circulation;
- on règle la pression de la boucle fermée par le moyen de contrôle de la pression, ladite pression de la boucle fermée étant supérieure ou égale à ladite pression de ladite conduite, la pression de ladite conduite étant supérieure ou égale à la pression de ladite canalisation ;
- on prélève une partie dudit fluide odorant grâce audit moyen de contrôle du débit de ladite conduite ;
- on amortit les vibrations et fluctuations de pression grâce au moyen d’amortissement ;
- on injecte ledit fluide odorant dans ladite canalisation, le débit du fluide odorant étant contrôlé par ledit moyen de contrôle du débit, le débit dudit fluide odorant étant asservi au débit dudit gaz de ladite canalisation, de préférence le débit d’injection dudit fluide odorant dans ladite canalisation étant compris entre 0,25 et 25 g/h. De préférence, on contrôle le débit d’injection du fluide odorant dans ledit moyen de contrôle du débit par des analyses des gaz réalisées dans ladite canalisation en aval de l’injection du fluide odorant dans ladite canalisation.
Liste des figures
D'autres caractéristiques et avantages du dispositif et/ou du procédé selon l'invention, apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'exemples non limitatifs de réalisations, en se référant aux figures annexées et décrites ci-après.
La figure 1 , déjà décrite, représente un système et un procédé d’injection de liquide odorant dans une canalisation de gaz selon l’art antérieur.
La figure 2 représente un système et un procédé d’injection de fluide odorant dans une canalisation de gaz selon un premier mode de réalisation de l’invention.
La figure 3 représente un système et un procédé d’injection de fluide odorant dans une canalisation de gaz selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.
La figure 4 représente un système et un procédé d’injection de fluide odorant dans une canalisation de gaz selon un troisième mode de réalisation de l’invention.
La figure 5 représente un exemple d’utilisation du système de la figure 4 (sans le système de chauffe C).
La figure 6 représente un exemple de fonctionnement dynamique du système de la figure 4 (sans le système de chauffe C).
La figure 7 représente une comparaison d’un système de la figure 4 (sans le système de chauffe C) avec une pompe volumétrique de type pompe doseuse à membrane et d’un système de la figure 4 (sans le système de chauffe C) avec une pompe de type HPLC.
La figure 8 représente un système et un procédé d’injection de fluide odorant dans une canalisation de gaz selon un quatrième mode de réalisation de l’invention. Description des modes de réalisation
L’invention concerne un système pour odoriser un gaz, le gaz pouvant être un gaz renouvelable ou un gaz naturel. Le gaz circule dans une canalisation. Le système d’odorisation est plus particulièrement adapté à l’odorisation des gaz renouvelables pour lesquels les débits sont relativement faibles (10 et 100 Nm3/h pour le réseau basse pression, inférieure à 10 barg, et entre 100 et 800 Nm3/h pour le réseau haute pression, entre 50 et 70 barg) comparativement aux débits de gaz naturels (500 Nm3/h pour le réseau basse pression, inférieure à 10 barg et compris entre 40 000 et 1 000 000 Nm3/h pour le réseau haute pression, entre 50 et 70 barg). Le système selon l’invention reste néanmoins compatible à l'odorisation des gaz naturels.
Par odoriser un gaz, on entend donner une odeur (ou parfumer) à un gaz qui initialement est inodore. L’odorisation est alors l’action permettant d’odoriser le gaz.
Le système comprend au moins un circuit en boucle fermée et une conduite, la conduite permettant la liaison du circuit en boucle fermée à la canalisation de gaz. Le circuit en boucle fermée comprend un réservoir d’un fluide odorant (du tétrahydrothiophène et/ou du mercaptan par exemples), de préférence sous forme liquide, un moyen de mise en circulation du fluide odorant et un moyen de contrôle de pression. De préférence, les composants de la boucle fermée peuvent être placés en série. Le circuit en boucle fermée relie le moyen de mise en circulation du fluide odorant, le réservoir de fluide odorant et un moyen de contrôle de pression.
Ainsi, on peut faire circuler le fluide odorant sur la boucle fermée à une pression supérieure à la canalisation de gaz (par la suite, on entend par « gaz », un gaz naturel ou un gaz renouvelable ou une combinaison d’un ou plusieurs de ces gaz). De préférence, cette surpression de la boucle fermée par rapport à la canalisation de gaz est de 10 à 20 barg, de manière à assurer une surpression malgré les pertes de charge existantes dans les tuyauteries et accessoires du système et à assurer des conditions stables du système, quelles que soient les variations en aval.
La pression de la conduite peut être inférieure ou égale à celle du circuit en boucle fermée mais elle reste supérieure à celle de la canalisation pour permettre l’introduction du fluide odorant dans la canalisation et éviter la remontée du gaz de la canalisation vers la conduite, ce qui pourrait endommager le système et créer une mise en danger. En d’autres termes, le système est configuré pour que la pression du circuit en boucle fermée soit supérieure ou égale à la pression de la conduite et pour que la pression de la conduite soit supérieure ou égale à la pression de la canalisation.
Le moyen de mise en circulation du fluide odorant permet la circulation du fluide odorant dans la boucle fermée et peut également mettre le fluide odorant sous pression. Le moyen de mise en circulation du fluide odorant peut par exemple être une pompe, par exemple une pompe volumétrique, pouvant délivrer notamment un débit entre 0.1 et 1.5 l/h. De ce fait, la pompe peut notamment correspondre à celle du schéma de la Figure 1 . Ainsi, la pompe des systèmes selon l'art antérieur, telle qu'une pompe doseuse à membrane, peut être réutilisée, ce qui permet de réduire les coûts de modification du système d’odorisation pour adapter le système existant au système de l’invention.
L’utilisation d’une pompe est également avantageuse car elle permet de mettre la boucle fermée en pression.
La pompe peut aussi être une pompe HPLC (pour « High Performance Liquid Chromatography » en anglais, ce qui signifie chromatographie liquide à haute performance), c’est-à-dire une pompe à chromatographie en phase liquide à haute performance. Ce type de pompe permet une réduction importante des à-coups dus à la pompe elle-même, ce qui permet une dispersion réduite du débit réellement injecté par rapport à la consigne de débit donnée. Ainsi, la précision de débit est améliorée. Cette pompe est notamment adaptée aux injections à très faible débit (inférieur à 5 g/h).
En outre, le système comprend une conduite reliant le circuit en boucle fermée à la canalisation de gaz, la conduite comprenant un moyen de contrôle du débit de fluide odorant. Cette conduite permet l’injection du fluide odorant à un débit contrôlé dans la canalisation de gaz pour de faible débits de gaz (de 0.25 à 5 g/h par exemple) comme pour des débits de gaz plus importants (de 5 à 25 g/h voir plus).
La conduite permet de prélever une partie du fluide odorant circulant dans la boucle fermée, la surpression régnant dans la boucle fermée facilite le prélèvement du fluide odorant par la conduite.
Par ailleurs, le système comprend au moins un moyen d’amortissement. Ce moyen d’amortissement permet de réduire les fluctuations de pression et/ou les vibrations qui peuvent être transmises au système, par exemple les vibrations qui peuvent arriver de l’environnement extérieur au système, celles de la canalisation de gaz ou encore celles qui peuvent être produites directement par les équipements du système, notamment le moyen de mise en circulation du fluide odorant, le moyen de contrôle de la pression et/ou la soupape, ce qui a pour effet d’améliorer le contrôle du débit en limitant les dispersions de débit réellement injecté par rapport à la consigne, notamment pour les faibles débits inférieurs à 5 g/h, ce qui permet l’injection à un débit contrôlé de biogaz, tel que le biométhane. En d’autres termes, le système comprend au moins un moyen d’amortissement pour amortir (réduire) les vibrations et/ou les variations de pression du système, notamment du circuit en boucle fermée et/ou de la conduite. En effet, plus le débit d’injection est faible, plus il devient difficile à contrôler car il devient sensible à toutes les perturbations de son environnement, par exemple aux vibrations et fluctuations de pression. De plus, ce moyen d’amortissement permet de protéger les différents éléments du système des vibrations, et ainsi d’augmenter la durée de vie de ces éléments et de réduire la maintenance de ces éléments, augmentant ainsi la disponibilité du système.
Le moyen de contrôle du débit peut notamment comprendre un débitmètre, par exemple un débitmètre massique, dont la plage de débit est choisie pour être compatible avec les besoins pour l’injection du fluide odorant, aussi bien dans le gaz naturel que dans un gaz renouvelable comme le biométhane (de ce fait, la plage de débit mesurable par le débitmètre peut varier entre 0.25 g/h et 25 g/h). Le débitmètre permet une mesure très précise du débit de fluide odorant sous forme liquide, même en cas de faible débit entre 0.25 g/h et 5 g/h. L’utilisation d’un débitmètre massique est particulièrement avantageuse. En effet, la mesure réalisée à partir d’un débitmètre massique est uniquement basée sur la mesure de la masse. Il n’y a donc pas d’influence de la température, de la pression ou des caractéristiques du produit mesuré. Ainsi, c’est une mesure très fiable et qui le reste dans le temps.
En outre, le moyen de contrôle du débit peut aussi comprendre une micro vanne de régulation (appelée par la suite « micro vanne »), préférentiellement placée en aval du débitmètre, de préférence juste après le débitmètre. Ainsi, la mesure du débitmètre peut servir à asservir l’ouverture/fermeture régulée de la micro vanne. Ainsi, la micro vanne peut contrôler et réguler le débit de manière très précise.
De manière à éviter toutes perturbations externes du débitmètre, le moyen de contrôle du débit, notamment le débitmètre et/ou la micro vanne de régulation, peut être de préférence fixé au sol et son socle de fixation est, de préférence, indépendant de celui du moyen de mise en circulation du fluide odorant (une pompe notamment) et de tout équipement pouvant provoquer des vibrations. Le moyen d’amortissement peut alors comprendre des amortisseurs élastiques ou souples (par exemple en caoutchouc ou en matériau plastique ou d’autres matériaux répondant à des critères d'élasticité et d'amortissement) au niveau de la fixation du moyen de contrôle du débit au sol pour réduire les vibrations transmises à cet appareil (au débitmètre et/ou à la micro vanne notamment). De ce fait, le contrôle du débit est amélioré, notamment pour les faibles débits (inférieurs à 5 g/h).
De manière avantageuse, le fluide odorant peut comprendre du tétrahydrothiophène (de formule chimique C4H8S et appelé THT dans le document), du mercaptan, et/ou des produits équivalents. Le THT et le mercaptan sont habituellement utilisés pour donner l’odeur caractéristique connue des gaz naturels ou renouvelables, ces gaz étant naturellement inodores. Cette odeur caractéristique permet de détecter les éventuelles fuites de gaz naturel ou de gaz renouvelable. Ainsi, ils peuvent éviter ou limiter les risques explosifs ou les risques de sur inhalation de gaz, qui peuvent s’avérer létaux.
Selon une mise en oeuvre de l’invention, le moyen de contrôle de la pression peut comprendre un premier déverseur, et de préférence comprendre également un moyen d’indication de la pression. Un premier déverseur (également appelé réducteur de pression amont) est un équipement qui régule la pression du fluide en amont (dans le sens de circulation du fluide) de sa propre installation. Il est utilisé pour limiter l'excès de pression du réseau de gaz ou de liquide, soumis à des variations.
Ainsi, le premier déverseur peut être de préférence positionné en aval et à proximité de la jonction entre la boucle fermée et la conduite, de manière à réguler de manière la plus précise et efficace la pression entrant dans la conduite.
Le premier déverseur peut par exemple être réglé à la main. Dans ce cas, l’utilisation d’un moyen d’indication de la pression, tel qu’un manomètre par exemple, placé juste en amont du premier déverseur, de préférence entre la jonction entre la boucle fermée et le premier déverseur, peut aider l’utilisateur à régler la pression grâce au premier déverseur en contrôlant la pression indiquée sur le moyen d’indication de la pression, ce de manière fiable, simple et précise. Ainsi, on peut observer la pression régnant dans la boucle fermée par le moyen d’indication de la pression et régler manuellement la pression grâce au premier déverseur.
Selon une alternative, le moyen de contrôle de la pression peut être un premier déverseur contrôlé automatiquement. Ainsi, le moyen d’indication de la pression n’est plus indispensable et le contrôle de la pression est simplifié.
De préférence, la conduite peut comprendre une soupape, la soupape étant positionnée en amont du moyen de contrôle du débit. La soupape permet d’éviter au circuit en boucle fermée et à la conduite de monter à une pression trop élevée, pression qui pourrait endommager le système et causer des dommages à des personnes. Si la pression détectée par la soupape est supérieure à un certain seuil, la soupape s’ouvre, ce qui permet au circuit en boucle fermée et à la conduite de réduire la pression de manière très rapide (quasiment instantanément). La position de la soupape sur la conduite, juste en amont du moyen de contrôle de débit permet d’éviter la surpression aussi bien dans la boucle fermée que dans la conduite. De plus, elle permet de protéger le moyen de contrôle du débit d’une surpression, le moyen de contrôle du débit étant un moyen sensible. En outre, si elle était placée en aval du moyen de contrôle de débit, une surpression en amont de ce moyen de contrôle de débit serait impossible (notamment si aucun débit n’est admis à travers cet appareil). De manière préférée, la gamme de débit d’injection du moyen de contrôle du débit peut être comprise entre 0,25 g/h et 25 g/h. En d’autres termes, le moyen de contrôle du débit (le débitmètre par exemple) est configuré pour injecter le fluide odorant à un débit compris entre 0,25g/h et 25g/h. Par exemple, le débitmètre peut avoir une gamme de débit d’injection comprise entre 0,25 g/h et 25 g/h de manière à permettre l’injection, aussi bien aux basses pressions qu’aux hautes pressions, de fluide odorant dans du gaz naturel ou dans du gaz renouvelable dont les débits sont considérablement différents, comme évoqué précédemment.
Selon une variante préférée de l’invention, le fluide odorant peut être sous forme liquide au moins jusqu’au moyen de contrôle du débit, de préférence jusqu’à son entrée dans la canalisation de gaz. De ce fait, le système est simple et contrôlable.
Selon une mise en oeuvre préférée de l’invention, la conduite peut comprendre un moyen de filtration, tel qu’un filtre, positionné en amont du moyen de contrôle du débit. Ce moyen de filtration permet de protéger le moyen de contrôle du débit, notamment un débitmètre et/ou une micro vanne, et d’éviter le bouchage du ou des orifices de ce moyen de contrôle du débit. En effet, pour contrôler un débit, notamment sur des plages entre 0.25 et 25 g/h, le moyen de contrôle du débit, notamment s’il comprend un débitmètre ou une micro vanne, peut-être un appareil sensible.
De préférence, la porosité de ce moyen de filtration peut être comprise entre 5 et 15 pm.
Selon une configuration de l’invention, au moins un moyen d’amortissement peut comprendre au moins une partie de la conduite du système selon l'invention sous forme de spires. Par exemple, une partie de la conduite peut comprendre des spires (en d’autres termes des tubes spiralés, ou autrement dit, la génératrice des tubes suit une portion hélicoïdale) pour amortir les vibrations du moyen de mise en circulation du fluide odorant (la pompe par exemple) et/ou amortir les fluctuations de pression résiduelles. Par exemple, la conduite peut comprendre des spires juste (c'est-à-dire directement) après sa jonction avec la boucle fermée, de manière à réduire les vibrations et les fluctuations de pression transmises au moyen de contrôle du débit. La conduite peut alternativement ou additionnellement comprendre une partie en spires, juste (c'est-à-dire directement) avant sa jonction avec la canalisation de gaz, de manière à éviter la transmission des vibrations et fluctuations de pression de la canalisation au moyen de contrôle de débit. En limitant la transmission des vibrations et fluctuations de pression au moyen de contrôle du débit, le contrôle de débit est amélioré. Ainsi, le débit est plus précis et plus stable. Pour ce faire, la conduite peut comprendre entre 15 et 20 spires, de diamètre entre 40 et 60 mm avec un pas compris entre 5 et 20 mm entre les spires, de manière à réduire efficacement des vibrations et fluctuations de pression.
Au moins un moyen d’amortissement (pour amortir des vibrations ou des fluctuations de pression) peut comprendre, alternativement ou en addition, un pot anti-pulsatoire et/ou un deuxième déverseur. Ces différents éléments permettent d’amortir efficacement les vibrations et les fluctuations de pression. La combinaison de ces éléments permet de minimiser les vibrations et fluctuations de pression, en les lissant peu à peu. Ainsi, la multiplicité des moyens d’amortissement permet d’obtenir un débit de mieux en mieux contrôlé et de plus en plus précis. Cela est particulièrement utile lorsque le débit est faible (inférieur à 5 g/h) et donc particulièrement utile pour l’injection de gaz renouvelable, tel que le biogaz et plus spécifiquement le biométhane.
Un deuxième déverseur, en tant que moyen d’amortissement, peut être positionné sur le circuit en boucle fermée, de préférence juste en aval du moyen de mise en circulation du fluide odorant (la pompe par exemple) et en amont de la jonction entre le circuit en boucle fermée et la conduite, ce qui permet d’absorber les à-coups provoqués par le moyen de mise en circulation du fluide odorant, par exemple la pompe. Il écrête ainsi les sauts de pression. De préférence, il peut induire une perte de charge comprise entre 2 et 5 barg pour obtenir une efficacité optimale d’amortissement des à-coups.
Un pot anti-pulsatoire (aussi appelé ballon anti-pulsatoire ou bouteille anti-pulsatoire), qui est un moyen d’amortissement, peut également être positionné sur la boucle fermée, de préférence entre le moyen de mise en circulation du fluide odorant et la jonction entre la boucle fermée et la conduite, de manière à amortir les vibrations des variations de pression. De préférence, le pot anti-pulsatoire peut être positionné en aval du deuxième déverseur utilisé comme moyen d’amortissement. Ainsi, en aval du moyen de mise en circulation du fluide odorant, peuvent être positionnés un deuxième déverseur absorbant les à-coups et un pot anti pulsatoire finalisant l’amortissement des variations de pression, avant la jonction entre la boucle fermée et la conduite. Ainsi, les vibrations transmises à la conduite sont réduites au minimum. Le contrôle du débit est ainsi plus précis.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la conduite peut comprendre un moyen de régulation de la pression amont (c’est-à-dire la pression située en amont du moyen de régulation de la pression) positionné entre le moyen de contrôle du débit et la canalisation de gaz. Ce moyen de régulation de la pression amont assure une pression stable supérieure de quelques bars à la pression de la canalisation de gaz, permettant ainsi l’injection du fluide odorant dans le gaz et évitant l’entrée du gaz dans la conduite et éventuellement dans la boucle fermée. Ce moyen de régulation de la pression amont peut notamment être un déverseur (dit troisième déverseur).
Ce moyen de régulation de la pression amont permet d’éviter au moyen de contrôle du débit (notamment du débitmètre massique et éventuellement de la micro vanne) de subir les variations des conditions du gaz circulation dans la canalisation. Cela permet d’améliorer la stabilité de la pression au niveau du moyen de contrôle du débit, son bon fonctionnement, sa justesse et d’assurer une stabilité du débit de fluide odorant injecté.
Selon une mise en oeuvre du système selon l’invention, le système peut comprendre un moyen d’analyse des gaz et un dispositif de contrôle. Le moyen d’analyse des gaz, tel qu’un analyseur, peut être positionné sur la canalisation de gaz en aval de l’injection du fluide odorant dans la canalisation (donc après la jonction entre la canalisation et la conduite, dans le sens de circulation du gaz dans la canalisation de gaz) pour connaître le taux de mélange et la qualité de mélange du gaz et du fluide odorant. Le dispositif de contrôle est relié, par exemple électriquement, d’une part au moyen d’analyse des gaz et d’autre part au moyen de contrôle du débit. De ce fait, les informations issues de l’analyse des gaz servent au dispositif de contrôle pour augmenter ou diminuer la consigne du moyen de contrôle du débit, afin de mieux réguler le débit d’injection du fluide odorant dans la canalisation. Ainsi, le contrôle du débit en temps réel est amélioré. De plus, comme la canalisation comprend généralement de manière classique un moyen d’analyse pour contrôler l’injection et/ou le mélange des gaz, le contrôle de débit est amélioré sans augmentation importante du coût du système.
Selon un mode de réalisation avantageux, le moyen d’analyse peut être un moyen d’analyse par chromatographie gazeuse, tel qu’un analyseur GC (GC pour « Gas Chromatography » signifiant chromatographie en phase gazeuse). Ainsi, le moyen d’analyse est particulièrement adapté à l’analyse des gaz. De plus ce type d’analyse est très précis, ce qui permet d’améliorer l’efficacité du système.
Selon une mise en oeuvre du système, un moyen de mesure de précision, tel qu'une balance, est positionné sous le réservoir pour évaluer son remplissage complet ou résiduel de liquide, ainsi que la consommation instantanée, partielle ou totale du fluide odorant. Il est ainsi possible d'anticiper les changements de réservoir ou d'installer une alerte à distance de seuil de niveau bas prédéterminé. On peut en effet mesurer la masse du réservoir et estimer le remplissage du réservoir et on peut ainsi utiliser l’information de remplissage pour commander le moyen de contrôle du débit. Les informations du moyen de mesure de précision, par exemple la balance, pourront également être corrélées au moyen de mesure de débit pour une vérification croisée des consommations, pouvant potentiellement apporter une lecture et un contrôle de l'indice d'odorisation du gaz avec ou sans la redondance d'un système de mesure par chromatographie.
De préférence, la balance peut être une balance de précision de manière à améliorer la précision de mesure.
De préférence, le système peut comprendre une canne d’injection capillaire. Par canne d’injection capillaire, on entend une canne d’injection de faible diamètre interne (diamètre interne inférieur à 2 mm). De ce fait, la canne d’injection est particulièrement adaptée à l’injection à faible débit dans les conduites de faibles diamètres internes. De plus, lorsqu’aucune injection n’est nécessaire, la canne d’injection capillaire permet d’assurer l’absence de débit et d'écoulement, ce qui évite l’écoulement intempestif de liquide dans la canalisation de gaz.
De manière avantageuse, le système peut comprendre un système de chauffe pour favoriser la vaporisation du fluide odorant, initialement sous forme liquide.
De préférence, le système de chauffe peut être positionné sur la conduite, de manière à conserver le fluide odorant sous forme liquide dans la boucle fermée et à vaporiser ce fluide odorant au plus près de l’injection du fluide odorant dans la canalisation.
Encore plus préférentiellement, le système de chauffe est positionné entre le moyen de contrôle du débit et la jonction de la conduite avec la canalisation. Ainsi, le fluide odorant est sous forme liquide lorsqu’il traverse le débitmètre, ce qui permet de mieux contrôler le débit. D’autre part, la vaporisation du fluide odorant se fait juste avant l’injection du fluide odorant dans la canalisation de gaz, de manière à améliorer l’injection et le mélange du fluide odorant avec le gaz qui peut être un gaz naturel, un gaz renouvelable tel qu’un biogaz et plus particulièrement le biométhane.
L’invention concerne également un procédé pour odoriser un gaz circulant dans une canalisation. Le procédé selon l'invention peut avantageusement être mis en oeuvre au moyen du système selon l’une quelconque des variantes ou combinaisons de variantes décrites ci-dessus. Le procédé selon l'invention comprend au moins les étapes suivantes :
- on fait tourner en boucle fermée un fluide odorant, par exemple grâce au moyen de mise en circulation du fluide odorant (une pompe par exemple) du système décrit précédemment ;
- on règle la pression de la boucle fermée, par exemple via le moyen de contrôle de la pression (un premier déverseur avec éventuellement un manomètre ou un autre indicateur de pression) du système décrit précédemment ; - on prélève une partie du fluide odorant, par exemple grâce au moyen de contrôle du débit de la conduite du système décrit précédemment ; éventuellement, on filtre le fluide odorant au préalable de son passage dans le moyen de contrôle du débit
- on amortit les vibrations et fluctuations de pression, de préférence au moins en amont du moyen de contrôle du débit pour améliorer la précision du débit et de manière encore préférée en amont et en aval du moyen de contrôle du débit pour minimiser les imprécisions liées aux vibrations et variations de pression qui pourraient provenir du système ou de la canalisation de gaz. Pour cela, on utilise au moins un moyen d’amortissement, de préférence plusieurs moyens d’amortissement du système décrit précédemment.
- on injecte le fluide odorant dans la canalisation de gaz, le débit du fluide odorant étant contrôlé par le moyen de contrôle du débit du système décrit précédemment, le débit d’injection du fluide odorant étant asservi au débit de gaz de la canalisation.
Ainsi, le procédé permet de contrôler le débit d’injection du fluide odorant dans la canalisation de gaz de manière précise et efficace. Ce procédé permet également une adaptation rapide du système lors de changement de consigne de débit. Il est particulièrement efficace pour de faibles débits d’injection grâce à l’amortissement des vibrations et des fluctuations de pression.
On peut également contrôler la pression dans la conduite juste en amont de l’injection du fluide odorant dans la canalisation de manière à ce que la pression du fluide odorant soit supérieure à la pression du gaz de la canalisation pour d’une part permettre l’injection du fluide odorant dans le gaz et d’autre part éviter le passage du gaz dans la conduite et éventuellement dans le circuit à boucle fermée.
De préférence, on peut injecter le fluide odorant dans la canalisation de gaz à un débit compris entre 0,25 et 25 g/h. De ce fait, le système peut être utilisé aussi bien pour l’injection de fluide odorant dans le gaz naturel que dans le gaz renouvelable comme le biométhane, et ce aussi bien pour les faibles pressions que pour les fortes pressions.
Selon une variante avantageuse de l’invention, on peut contrôler le débit d’injection du fluide odorant dans le moyen de contrôle du débit par des analyses de gaz réalisées dans la canalisation de gaz en aval de l’injection du fluide odorant dans la canalisation de gaz. Pour cela, on peut utiliser un moyen d’analyse des gaz, tel qu’un analyseur. De ce fait, on peut connaître le débit d’injection réellement injecté du fluide odorant dans le gaz et la qualité de mélange. Ces données peuvent ensuite être utilisées pour modifier la consigne de débit du moyen de contrôle du débit, grâce à un dispositif de contrôle qui récupère et analyse les données du moyen d’analyse des gaz et qui modifie la consigne du moyen de contrôle de débit. Ainsi, la précision du contrôle de débit est améliorée en temps réel. De préférence, on peut utiliser un analyseur par chromatographie en phase gazeuse qui est particulièrement adapté à l’analyse des gaz.
Le système et le procédé selon l’invention peuvent avantageusement être adaptés des systèmes existants, notamment en réutilisant la pompe telle que sur la figure 1 de l’art antérieur. Les coûts d’adaptation des systèmes existants sont donc réduits.
La figure 2 illustre, de manière schématique et non limitative, un premier mode de réalisation du système selon l’invention. Pour ce faire, le système comprend un réservoir R contenant le fluide odorant, de préférence sous forme liquide, un moyen de mise en circulation du fluide odorant, ici une pompe P, un moyen de contrôle de la pression MP et un moyen d’amortissement MAM. La pompe P, le moyen de contrôle de la pression MP, le moyen d’amortissement MAM et le réservoir R étant reliés, de préférence en série, pour former un circuit à boucle fermée. Ainsi, le fluide odorant initialement contenu dans le réservoir R est mis en circulation dans la boucle fermée grâce à la pompe P. Le moyen de contrôle de la pression MP permet de réguler cette pression.
Le moyen d’amortissement MAM est positionné sur la boucle fermée en aval de la pompe P, entre la pompe P et la jonction entre le circuit en boucle fermée et la conduite, pour réduire les à-coups de la pompe et ainsi limiter l’imprécision du moyen de contrôle du débit MD.
Une conduite relie le circuit en boucle fermée à la canalisation V d’alimentation de gaz. La jonction entre la conduite et la boucle fermée est positionnée entre le moyen d’amortissement MAM et le moyen de contrôle de la pression MP. Sur cette conduite, est positionné un moyen de contrôle du débit MD qui peut comprendre un débitmètre massique et une micro vanne asservie au débitmètre massique. Cette conduite pourrait aussi comprendre, de manière non limitative, un ou plusieurs moyens d’amortissement, tels que des parties de tubes spiralés, des déverseurs et/ou des pots anti-pulsatoires pour encore améliorer le contrôle du débit, en isolant le moyen de contrôle du débit des perturbations liées à son environnement.
La figure 3 illustre, de manière schématique et non limitative, un deuxième mode de réalisation du système selon l’invention. Pour ce faire, le système comprend un réservoir R contenant le fluide odorant, de préférence sous forme liquide, un moyen de mise en circulation du fluide odorant, ici une pompe P, un moyen de contrôle de la pression MP et un moyen d’amortissement MAM. La pompe P, le moyen de contrôle de la pression MP, le moyen d’amortissement MAM et le réservoir R étant reliés pour former un circuit à boucle fermée. Ainsi, le fluide odorant initialement contenu dans le réservoir est mis en circulation dans la boucle fermée grâce à la pompe P. Le moyen de contrôle de la pression MP permet de réguler cette pression. De plus, le réservoir R est ici et de manière non limitative maintenu sous une alimentation en azote, matérialisée par la flèche en pointillé arrivant dans le réservoir R, l’azote étant à une pression comprise entre 0.1 et 0.5 barg. Une soupape S2 permet d’éviter toute surpression dans le circuit d’alimentation en azote.
Le moyen d’amortissement MAM est positionné sur la boucle fermée en aval de la pompe P, entre la pompe P et la jonction entre le circuit en boucle fermée et la conduite, pour réduire les à-coups de la pompe et ainsi limiter l’imprécision du moyen de contrôle du débit MD.
Une conduite relie la boucle fermée à la canalisation V d’alimentation de gaz. La jonction entre la conduite et la boucle fermée est positionnée entre le moyen d’amortissement MAM et le moyen de contrôle de la pression MP. Sur cette conduite, sont positionnées successivement de l’amont vers l’aval (de la boucle fermée vers la canalisation de gaz), une soupape S pour éviter toute surpression dans le système, un filtre F et un moyen de contrôle du débit MD qui peut comprendre un débitmètre massique et une micro vanne asservie au débitmètre massique, le filtre permettant d’éviter le bouchage ou la dégradation du débitmètre ou de la micro vanne. Cette conduite pourrait elle aussi comprendre un ou plusieurs moyens d’amortissement, tels que des parties de tubes spiralés, des déverseurs et/ou des pots anti-pulsatoires pour encore améliorer le contrôle du débit, en isolant le moyen de contrôle du débit des perturbations liées à son environnement.
Sur cette figure, un moyen d’analyse des gaz, ici un analyseur GC, est placé sur la canalisation V en aval de l’injection de fluide odorant dans la canalisation (en aval dans la direction d’écoulement de gaz de la canalisation). Ainsi, on peut connaître le débit réellement injecté et le taux de mélange entre le fluide odorant et le gaz de la canalisation. Ces données sont envoyées à un dispositif de contrôle DC, les informations envoyées étant représentées par des flèches pointillées. A partir de ces informations, le dispositif de contrôle peut modifier la consigne de débit du moyen de contrôle de débit MD pour augmenter ou réduire le débit. Les informations envoyées vers le dispositif de contrôle DC ou partant de celui-ci (en ce qui concerne la consigne de débit) peuvent être envoyées par des câbles électriques ou par télétransmission de données comme du WIFI par exemple.
La figure 4 illustre, de manière schématique et non limitative, un troisième mode de réalisation du système selon l’invention. Les références portant un nom identique à celles de la figure 2 ou de la figure 3 correspondent aux mêmes éléments et ne seront donc pas redétaillés.
Notamment, entre la pompe P et la jonction entre le circuit à boucle fermée et la conduite, se trouvent successivement (dans le sens de circulation du fluide dans le circuit à boucle fermée) deux moyens d’amortissement (correspondant à MAM sur la figure 2 et sur la figure 3) sur le circuit en boucle fermée, le premier moyen d’amortissement est un déverseur D1 et le deuxième moyen d’amortissement est un pot anti-pulsatoire PAP, de manière à amortir les vibrations et les fluctuations de pressions issues notamment de la pompe P.
Sur la conduite, une partie en spires TS a été ajoutée (en tant que moyen d’amortissement), cette partie en spires TS étant positionnée entre la soupape P et le filtre F, de manière à protéger le filtre F et le moyen de contrôle du débit MD des vibrations résiduelles transmises de la boucle fermée à la conduite. Cette partie en spires TS est une partie de la conduite qui est réalisée à partir d’un tube spiralé.
En aval du moyen de contrôle du débit MD et juste avant la jonction entre la conduite et la canalisation de gaz V, est mis en place un déverseur D2 qui permet d’assurer une légère surpression dans la conduite par rapport à la pression de la canalisation de gaz V.
Entre le moyen de contrôle du débit MD et le déverseur D2, une partie de la conduite sous forme de spires (non représentées) pourrait également être intégrée pour encore limiter les vibrations et fluctuations de pression et ainsi améliorer la précision et la stabilité du moyen de contrôle du débit.
En aval du déverseur D2 et avant l’injection du fluide odorant dans la canalisation de gaz V (c’est-à-dire avant la jonction entre la conduite et la canalisation de gaz), un système de chauffe C peut être positionné sur la conduite. Le réchauffage du fluide odorant avant l’injection facilite sa dispersion et/ou sa vaporisation après son injection dans la canalisation, le fluide odorant restant sous forme liquide jusqu’à son injection. La répartition du fluide odorant dans la canalisation permet d’améliorer les propriétés de mélange entre le fluide odorant et le gaz de la canalisation V.
La figure 8 illustre, de manière schématique et non limitative, un quatrième mode de réalisation du système selon l’invention. Les références portant un nom identique à celles de la figure 2, de la figure 3 et/ou de la figure 4 correspondent aux mêmes éléments et ne seront donc pas redétaillées.
La figure 8 diffère de la figure 4 par l’ajout de plusieurs éléments. Sur la figure 8, un moyen de mesure de précision BAL, ici composé d’une balance, est positionné sous le réservoir R. Cette balance mesure la masse du réservoir et permet de déterminer le taux de remplissage. Elle permet donc notamment de savoir si un changement de réservoir est nécessaire.
Le système de la figure 8 comprend également une canne d’injection capillaire CINJ positionnée à l’extrémité de la conduite débouchant dans la canalisation V de gaz. Cette canne d’injection capillaire CINJ a un faible diamètre (inférieur à 2 mm). C’est par cette canne d’injection capillaire CINJ que le fluide odorant est introduit dans la canalisation V de gaz.
Le système comprend aussi un dispositif de contrôle CMD. Ce dispositif de contrôle CMD est connecté par des entrées/sorties à différents appareils du système d’odorisation. Les entrées/sorties sont représentées par les lignes en traits mixtes. Le dispositif de contrôle CMD est notamment en relation avec le moyen de mesure de précision BAL qui lui permet de connaître le niveau de remplissage du réservoir R. Cette information est prise en compte par le dispositif de contrôle CMD pour commander le moyen de contrôle du débit MD. De ce fait, le dispositif de contrôle CMD est également en lien avec le moyen de contrôle du débit MD. De plus, le moyen de contrôle du débit MD est essentiellement contrôlé en fonction du débit de gaz de la canalisation V. Ainsi, le dispositif de contrôle CMD est également en relation avec la canalisation de manière à connaître le débit la traversant. Bien entendu, d’autres éléments du système peuvent être en relation avec le dispositif de contrôle CMD.
Exemples
Le système de la figure 4 (sans le système de chauffe) a été testé avec de l’eau en lieu et place du fluide odorant. En effet, ce test est plus simple qu’un test en THT qui d’une part, nécessite du matériel ATEX (homologué pour ATmosphère Explosive) et d’autre part, est difficile à utiliser compte tenu de son odeur puissante (nécessité d’équipements spécifiques). En outre, l’eau a des propriétés équivalentes au THT liquide, notamment masse volumique et viscosité, de manière à ce que les caractéristiques d’écoulement de l’eau soient comparables à celle du THT liquide. De plus, son utilisation permet de vérifier le bon fonctionnement ou non du débit d’injection qui est l’objectif de ces tests.
La figure 5 illustre, en fonction du temps T (en heures) les mesures de débit Deb1 (en g/h) et les masses d’eau injectées PB1 (en g) mesurées par une balance de précision, de manière à vérifier si le débit injecté par le débitmètre et la micro vanne est correct, régulier et continu, à une pression constante de l’ordre de 70 barg.
L’ordonnée de gauche PB correspond aux mesures de masses d’eau injectées en g à chaque instant T et l’ordonnée de droite D (en g/h) correspond aux débits à chaque instant T. La courbe de débit Deb1 montre que le débit est d’abord maintenu à 0.5 g/h entre OH et environ 50H, puis passe brutalement à environ 1 g/h jusqu’à environ 65H puis redescend brutalement à 0.5 g/h.
La courbe PB1 illustre la masse d’eau injectée instantanément. On observe que cette courbe PB1 est bilinéaire. La première pente sensiblement constante, correspondant à la phase située entre 0 et 50H où le débit est d’environ 0,5 g/H puis la deuxième pente, sensiblement constante également, est plus raide et s’étend sur la deuxième phase entre 50H et 65H.
Cela témoigne de la très bonne continuité d’injection du liquide, pour de très faibles débits d’injection et de la très bonne réactivité du système en cas de changement brutal du débit (on passe d’une pente à l’autre sur la courbe PB1 de manière quasiment instantanée).
D’autres tests ont été réalisés et montre la très bonne qualité du contrôle réalisé pour le débitmètre et la micro vanne du système selon l’invention.
Le tableau suivant [Tab 1] illustre différentes phases de tests, avec différentes consignes de débits (1ere colonne du tableau), différentes périodes de temps où la consigne est conservée (2eme colonne du tableau), la moyenne des mesures de débit (3eme colonne) et la moyenne du débit issu des mesures par la balance de précision (4eme colonne).
[Tab 1]
Figure imgf000023_0001
Le tableau montre une très bonne adéquation entre le débit moyen mesuré par le débitmètre et le débit résultant des mesures par la balance de précision (connue pour être un moyen de mesure très précis, permettant ainsi de vérifier la calibration du moyen de contrôle du débit comprenant le débitmètre et la micro vanne). Ainsi, le moyen de contrôle du débit selon l’invention, permet un contrôle du débit précis, juste et stable dans le temps, même aux très faibles débits (ici entre 0,25 et 5 g/h).
Pour des débits supérieurs (par exemple entre 5 g/h et 25 g/h), le contrôle de débit est plus aisé. Le contrôle de débit à faible débit permet de valider le contrôle de débit à des débits supérieurs. La figure 6 illustre des exemples de variations de consignes de pression Pr1 et débits C1 et la réponse de débit Db1 apportée par le système correspondant à la figure 4 (sans le système de chauffe), en fonction du temps T.
L’axe des abscisses correspond au temps T en minutes. L’axe des ordonnées de gauche D correspond aux débits D en g/h pour les courbes de consigne de débit C1 et pour les courbes de débits réellement injectés Db1. L’axe des ordonnées Pr, situé à droite, correspond à la pression en barg.
Sur cette figure 6, la courbe Pr1 correspond à la pression Pr en bar. Sur les 180 minutes, la pression Pr1 est quasiment constante et proche de 18 barg puis elle augmente brutalement pour atteindre environ 80 barg et rester à un niveau quasiment constant proche de 80 barg.
La consigne de débit C1 est initialement à 1 g/h puis passe à 0.25 g/h, augmente pour passer à 0.5 g/h, est ensuite à nouveau réduite à 0.25 g/h, passe ensuite à 1 g/h et à environ 180 minutes, elle augmente pour atteindre 5 g/h et enfin elle repasse à 1 g/h. On observe que la courbe Db1 suit les variations de la courbe de consigne C1 avec une dispersion faible. On observe également que les modifications de consigne C1 sont quasiment immédiatement suivies par les modifications de débit appliqué Db1 correspondant à la consigne C1. On peut également noter que les fluctuations de débit Db1 sont relativement faibles, ce qui témoigne d’une bonne précision et d’une bonne stabilité du débit Db1 . Ainsi, le système selon l’invention présente un bon comportement en dynamique lors de modification de consigne et une adaptation rapide aux nouvelles consignes de débit.
La figure 7 présente une comparaison entre une solution selon l’invention utilisant une pompe volumétrique pp1 de type pompe doseuse à membrane, du nom du constructeur, et une pompe HPLC.
La pompe volumétrique pp1 de type pompe doseuse à membrane est celle utilisée sur le système de la figure 1 de l’art antérieur pour l’injection de gaz odorant THT dans du gaz naturel. L’utilisation de cette pompe pour le système de l’invention permet de limiter le coût en réutilisant la pompe existante.
La pompe HPLC pp2 est une pompe permettant de limiter les à-coups et ainsi réduire les variations de débit injecté en améliorant le contrôle du débit injecté.
Sur la figure 7, on observe le débit injecté D en g/h en fonction du temps T en minutes grâce aux différents points de mesure matérialisés par les points représentés sur la figure. Sur la première partie de la figure, entre le temps T de 0 à environ 3500 minutes, la pompe utilisée est la pompe volumétrique pp1 de type pompe doseuse à membrane et on observe une dispersion du débit mesuré situé entre 0.2 et 0.4 g/h pour une consigne à 0.25 g/h. Le débit est stable et précis, notamment pour la très faible valeur de consigne. Sur la deuxième partie de la figure 7, entre le temps d’environ 4000 à 5000 minutes, la pompe utilisée est la pompe HPLC pp2. On observe que l’utilisation de cette pompe permet de réduire considérablement la dispersion de débit mesuré, le débit mesuré variant entre 0.25 et 0.27 g/h.
Le fonctionnement du système selon l’invention est donc amélioré avec une pompe de type HPLC, notamment par un débit plus précis et plus stable, notamment pour les très faibles débits (inférieur à 0.5 g/h).

Claims

Revendications
1. Système pour odoriser un gaz circulant dans une canalisation (V), ledit système comprenant au moins un circuit en boucle fermée et une conduite, ladite conduite reliant ledit circuit en boucle fermée à ladite canalisation (V), ledit circuit en boucle fermée comportant un réservoir (R) d’un fluide odorant, un moyen de mise en circulation (P) dudit fluide odorant et un moyen de contrôle de pression (MP), ladite conduite comprenant au moins un moyen de contrôle du débit (MD) dudit fluide odorant, la pression dudit circuit en boucle fermée étant supérieure ou égale à ladite pression de ladite conduite, la pression de ladite conduite étant supérieure ou égale à la pression de ladite canalisation, caractérisé en ce que le système comprend au moins un moyen d’amortissement (MAM).
2. Système selon la revendication 1 , pour lequel ledit fluide odorant comprend du tétrahydrothiophène et/ou du mercaptan.
3. Système selon l’une des revendications précédentes, pour lequel la conduite comprend une soupape (S), ladite soupape (S) étant positionnée en amont du moyen de contrôle du débit (MD).
4. Système selon l’une des revendications précédentes, pour lequel ledit au moins un moyen d’amortissement (MAM) comprend un moyen de régulation de la pression amont (D2), positionné entre ledit moyen de contrôle du débit (MD) et la canalisation (V) de gaz.
5. Système selon l’une des revendications précédentes, pour lequel la gamme de débit d’injection du moyen de contrôle du débit (MD) est comprise entre 0,25 g/h et 25 g/h.
6. Système selon l’une des revendications précédentes, pour lequel la conduite comprend un moyen de filtration (F), positionné en amont du moyen de contrôle du débit (MD).
7. Système selon l’une des revendications précédentes, pour lequel ledit au moins un moyen d’amortissement (MAM) comprend au moins une partie de ladite conduite sous forme de spires (TS), et/ou un pot anti-pulsatoire (PAP), et/ou un déverseur (D1).
8. Système selon la revendication 7, pour lequel ledit pot anti-pulsatoire (PAP) est positionné sur le circuit en boucle fermée, de préférence entre le moyen de circulation (P) dudit fluide odorant et la jonction de ladite conduite avec ledit circuit en boucle fermée.
9. Système selon l'une des revendications 7 ou 8, pour lequel ledit déverseur (D1) est positionné sur le circuit en boucle fermée, de préférence, entre le moyen de circulation (P) dudit fluide odorant et la jonction de ladite conduite avec ledit circuit en boucle fermée, de manière préférée, en amont dudit pot anti-pulsatoire (PAP).
10. Système selon l’une des revendications précédentes, pour lequel le système comprend en outre un moyen d’analyse des gaz (GC) et un dispositif de contrôle (DC), ledit moyen d’analyse des gaz (GC) étant positionné sur ladite canalisation (V) en aval de la liaison entre ladite canalisation (V) et ladite conduite, ledit dispositif de contrôle (DC) étant relié audit moyen d’analyse des gaz (GC) et audit moyen de contrôle du débit (MD), de préférence le moyen d’analyse des gaz (GC) étant un moyen d’analyse par chromatographie gazeuse.
11. Système selon l’une des revendications précédentes, pour lequel ledit système comprend un moyen de mesure de précision (BAL), le moyen de mesure de précision (BAL) étant préférentiellement positionné sous le réservoir, de préférence, ledit moyen de mesure de précision (BAL) comprenant une balance de précision et de manière préférée, la balance de précision étant corrélée audit moyen de mesure du débit.
12. Système selon l’une des revendications précédentes, pour lequel le système comprend une canne d’injection capillaire (CINJ).
13. Système selon l’une des revendications précédentes, pour lequel le moyen de mise en circulation (P) dudit fluide odorant est une pompe, de préférence une pompe volumétrique ou une pompe HPLC.
14. Système selon l’une des revendications précédentes, pour lequel le système comprend en outre un système de chauffe (C), de préférence ledit système de chauffe (C) étant positionné sur ladite conduite, préférentiellement entre ledit moyen de contrôle du débit (MD) et la jonction de ladite conduite avec ladite canalisation (V).
15. Procédé d’odorisation d'un gaz circulant dans une canalisation (V), ledit procédé étant mis en oeuvre au moyen du système pour odoriser un gaz selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’on réalise au moins les étapes suivantes :
- on fait tourner en boucle fermée un fluide odorant grâce audit moyen de mise en circulation (P) ;
- on règle la pression de la boucle fermée par le moyen de contrôle de la pression (MP), ladite pression de la boucle fermée étant supérieure ou égale à ladite pression de ladite conduite, la pression de ladite conduite étant supérieure ou égale à la pression de ladite canalisation ;
- on prélève une partie dudit fluide odorant grâce audit moyen de contrôle du débit (MD) de ladite conduite ; - on amortit les vibrations et fluctuations de pression grâce au moyen d’amortissement (MAM) ;
- on injecte ledit fluide odorant dans ladite canalisation (V), le débit du fluide odorant étant contrôlé par ledit moyen de contrôle du débit (MD), le débit dudit fluide odorant étant asservi au débit dudit gaz de ladite canalisation, de préférence le débit d’injection dudit fluide odorant dans ladite canalisation étant compris entre 0,25 et 25 g/h.
16. Procédé d’odorisation de gaz selon la revendication 15, pour lequel on contrôle le débit d’injection du fluide odorant dans ledit moyen de contrôle du débit (MD) par des analyses des gaz réalisées dans ladite canalisation (V) en aval de l’injection du fluide odorant dans ladite canalisation (V).
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