EP2912365A2 - Procede et installation de remplissage d'un reservoir par un liquide cryogenique - Google Patents

Procede et installation de remplissage d'un reservoir par un liquide cryogenique

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EP2912365A2
EP2912365A2 EP13785515.1A EP13785515A EP2912365A2 EP 2912365 A2 EP2912365 A2 EP 2912365A2 EP 13785515 A EP13785515 A EP 13785515A EP 2912365 A2 EP2912365 A2 EP 2912365A2
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EP
European Patent Office
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tank
filling
station
storage
double
Prior art date
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Pending
Application number
EP13785515.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Willy Frederick
Marc GRAVIER
Jean-Pierre Bernard
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Publication date
Application filed by LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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    • F17C2270/0168—Applications for fluid transport or storage on the road by vehicles
    • F17C2270/0171—Trucks

Definitions

  • the present invention relates to the field of cryogenic liquid filling processes, such as liquid nitrogen, a downstream reservoir, from an upstream storage.
  • Such filling operations can be found, for example, for filling tanks in trucks used for transporting and dispensing heat-sensitive products, such as pharmaceuticals and food products.
  • one of the techniques used in this type of truck uses one (or more) heat exchanger (s) located (s) inside the enclosure, in which is circulated a cryogenic fluid the enclosure is also provided with an air circulation system (fans) putting this air in contact with the cold walls of the exchanger, thereby cooling the air inside the cold room of the truck, the cryogenic fluid supplying the exchanger (s) comes from a cryogenic tank traditionally located under the truck, which must therefore be filled regularly as touring.
  • cryogenic fluid for example liquid nitrogen
  • the tank is filled downstream, such as the tank of a truck, the upstream storage being under pressure.
  • cryogenic fluid in the liquid phase at the bottom of the tank and in the gaseous phase at the top of the tank, this storage being adapted to firstly feed the reservoir to be filled downstream with liquid which is withdrawn at bottom of the storage, and secondly to be supplied from the outside in fluid.
  • low storage pressure that is to say, the maximum pressure reached at the top of the tank is generally less than about 4 bar absolute, typically 1.5 bar relative pressure at the top of the storage, but there are also in this technical field storage up to 17 bar for a downstream use pressure of, for example, 4.5 bar.
  • cryogenic pump In order to proceed with the rapid transfer of the fluid between this upstream storage and such a downstream reservoir to be filled, it is possible to envisage using a cryogenic pump to increase the upstream pressure during the transfer to the cryogenic reservoir situated downstream.
  • cryogenic pumps may present disadvantages in terms of cost, maintenance obligations, and specific operational constraints such as cold setting before use.
  • a cryogenic pump indeed comprises rotating parts that require specific maintenance.
  • Another solution has been proposed which consists in using an intermediate transfer capacity which will be pressurized before the final transfer to the downstream reservoir. This solution then involves the use of an additional reservoir, resulting in a congestion constraint and a mode of operation that will depend greatly on the downstream process (pressurization before use and filling management when empty). .).
  • Another solution has been proposed which consists in maintaining the cryogenic storage upstream at the operating pressure during the transfer, but it is known that, because of the behavioral characteristics of the cryogenic fluids, under these conditions the fluid will tend to move to the equilibrium temperature at the storage pressure, which will give rise to the creation of diphasic during the transfer therefore to a reduction of the flow rate related to the presence of the gas in the flow.
  • the filling station consists of a simple manual valve.
  • a hose for the transfer of liquid nitrogen connects the filling station (i.e. the manual valve) and the tank.
  • the gas created during the injection is discharged from the tank to the outside in an uncontrolled manner.
  • the operator decides to end the filling when, visually, he detects liquid particles in the gases discharged from the tank. After interrupting the filling, the hose is purged by the operator.
  • the gas outlet line of the tank is opened or closed by means of a manual valve on the tank.
  • This valve allows complete opening / closing.
  • the manual valve is opened, the gas is evacuated and the tank is at atmospheric pressure.
  • a filling station through which passes a first path connecting the storage tank to fill and allowing the transfer of cryogenic liquid storage tank, and a second path connecting a gas outlet of the tank at the station. filling and allowing to bring the gases to be evacuated from the tank to the filling station where they can be discharged to the outside;
  • the station comprises means for detecting the presence of the cryogenic ion in the gas brought back to the station, the detection information being used to allow the filling to stop automatically when the tank is considered to be full;
  • the second channel connecting a gas outlet of the tank to the filling station, is provided with an overflow device, a pressure regulator set to an upstream pressure set point value which makes it possible to reach a minimum but above all fixed pressure inside the tank; , necessary for further use of the reservoir considered without the need for implementation of a pressure rise system.
  • the discharge device sets the gas head pressure of the reservoir which is filled to the utilization value, for example 2.5 bar, so the differential pressure between the upstream storage and the reservoir is imitated since the pressure in the reservoir is fixed.
  • the present invention thus wishes to propose a new technical solution for filling cryogenic liquid (such as liquid nitrogen) of a downstream reservoir, from an upstream storage, to solve the technical disadvantages listed above.
  • cryogenic liquid such as liquid nitrogen
  • This solenoid valve on the gas return is "normally closed” (NF) it allows to depressurize as much as necessary the tank and thus to obtain a desired Delta P pressure difference, including maximum, where a maximum flow.
  • the pressure in the upstream storage can be lowered if necessary to usual values, for example 2.9 bar.
  • the solenoid valve makes it possible to adjust the pressure of the reservoir to be filled to a desired pressure, for each reservoir that is present at the filling, this final pressure is not fixed (which was created by the overflow device) it may be different from one tank to another that must be filled, depending on the application of the cryogen stored in this tank in particular.
  • the final pressure of the filled tank can typically vary from 1 to 4.5 bar, but most often it ranges from 1 to 2.5 bar.
  • the Delta P between upstream and downstream is an important parameter, especially to promote a high flow, so we look for a high Delta P, with a downstream pressure (reservoir) very low or close to 0 bar relative.
  • the present invention thus relates to a process for filling with a cryogenic liquid a reservoir, from an upstream storage, filling during which a portion of the cryogenic liquid is converted into a gas phase in the reservoir, and where it is carried out, during the filling, at the evacuation of at least a portion of the gas thus formed, where there is a filling station through which passes a first path connecting the storage tank and allowing the transfer of cryogenic liquid storage tank, and a second channel connecting a gas outlet of the tank to the filling station and to bring the gas to be discharged from the tank to the filling station where they can be discharged to the outside, the station comprising means detecting the presence of cryogenic liquid in the gas brought back to the station, the detection information being transmitted to an acquisition unit and of data processing internal or not to the station, able to allow the automatic stop of the filling when the tank is considered as full, and characterized in that the second gas return line to the station is devoid of a discharge but is provided with a solenoid valve or several solenoid valves
  • the invention also relates to a cryogenic liquid filling plant of a tank, from an upstream storage, filling during which a portion of the cryogenic liquid is converted into a gas phase in the tank, and where it is carried out, during filling, at the evacuation of at least a portion of the gas thus formed, where:
  • the installation includes a filling station
  • the installation comprises a first fluid path passing through the filling station, connecting the storage tank and allowing the transfer of cryogenic liquid storage tank;
  • the installation comprises a second fluidic channel connecting a gas outlet of the tank to the filling station and making it possible to return the gases to be discharged to the filling station;
  • the station comprises means for detecting the presence of cryogenic liquid in the gas brought back to the station,
  • the installation comprises a data acquisition and processing unit able to receive the detection information from said detection means, and according to the information received, to order the automatic shutdown of the filling when the received information indicates that the tank is full, and characterized in that the second gas return line to the station is devoid of discharge but is provided with a solenoid valve or several solenoid valves arranged in parallel, normally closed (s).
  • the invention may furthermore adopt the one or more of the following technical characteristics:
  • said detection means are constituted by a temperature probe located on said second channel, indicating an abnormally high temperature drop in the gas brought back to the station.
  • a first double-fitting where a flexible portion of the first channel connecting the storage tank to the reservoir, and which is derived from a flexible portion of the second channel connecting the gas outlet of the tank to the station;
  • the connection of the two double - connections ensuring the continuity of fluids on the first channel on the one hand connecting the storage to the tank, and on the second channel on the other hand, bringing the gas outlet of the tank to the station.
  • said second double - connection is in fluid connection with the upper part of the tank.
  • a purge line is provided, equipped with a solenoid valve, a purge line which is connected in its upstream part to said first channel connecting the storage to the tank, and to which is advantageously connected the second channel which brings back the gases to evacuate to the filling station, allowing thus to evacuate via the purge line to the outside gases evacuated from the reservoir and brought back to the station.
  • the hose is purged by the opening of a solenoid valve located on a purge line which is connected in its upstream portion on said first channel connecting the storage tank.
  • a sensor for detecting the correct positioning of said first double-connection on a hang-up element present on the filling station and the hook-up of said first double-connection on this element automatically starts bleeding the flexible portion of the first track connecting the storage to the first double - connection.
  • the tank is present on a truck used for the transport and distribution of temperature-sensitive products, such as pharmaceuticals and food products.
  • FIG. 1 shows schematically a known filling system of the tank of a refrigerated transport truck to visualize the presence of the filling station between storage and tank;
  • FIG. 2 is a detailed view of the content of the filling station according to one of the embodiments of the prior art (presence of an overflow on the gas return).
  • FIG. 3 is a detailed view of the contents of the filling station according to one embodiment of the present invention implementing a single solenoid valve on the gas return (gas return without a discharge).
  • FIG. 4 is a detailed view of the content of the filling station according to another of the embodiments of the present invention implementing two solenoid valves in parallel on the gas return (gas return without discharge).
  • FIG. 1 has two parts:
  • connection of the two double-connections ensuring the continuity of fluids on the first channel on the one hand connecting the storage tank, and on the second channel on the other hand, bringing the gas outlet of the tank to the station, the second double - connection ("tank side") being in fluid connection with the upper part (“gas”) of the tank.
  • FIG. 2 will examine in greater detail the content of a filling station according to the prior art which used a gas discharge overflow device.
  • This FIG. 2 makes it possible to display the storage 1 of liquid nitrogen, as well as the contents of the filling station 5, as well as the lines passing through it or ending therein: the cryogenic liquid supply line
  • a solenoid valve 20 and a discharge valve 21 On the second gas return pathway, the presence of a solenoid valve 20 and a discharge valve 21 is recognized. There is also a temperature sensor 23 (whose function is to detect the presence of liquid in the gas return). and thus to allow on the basis of this information the stop filling), as well as a pressure sensor 22.
  • FIG. 2 also shows the means for evacuation towards the outside of the gases discharged from the reservoir and brought back to the station: a purge line 30 is present, as connected in its upstream part to the cryogenic nitrogen path, purge on which is connected the gas return path, this purge line is provided with a purge solenoid valve 31 and a silencer 33.
  • valves 1 1, 24, and 32 Note also in Figure 2 the presence of manual valves "by-pass" on each of the lines, valves 1 1, 24, and 32, designed to allow emergency operation for a limited time in case of malfunction of the station .
  • the temperature sensor 23 installed on the gas return line in the filling station makes it possible to detect an abnormally large fall in the temperature of this gas return. presence of liquid nitrogen in the gas return, indicating complete filling of the tank.
  • This detection information is sent to the data acquisition and processing unit present in the station, which unit then orders the filling to stop (closure of the valve 10, closing of the valve 20 to avoid a loss of pressure in the tank and its inadvertent degassing).
  • valve 31 on the purge line 30 must be open and therefore controlled.
  • two events can be used to order the opening of this valve 31:
  • the station can, for example, detect the presence of the "storage" double-connection which has been brought back after uncoupling on its hooking support on the station;
  • the unit can also count the end of a time delay (for example, 2 minutes) after it (the unit) has ordered the filling to stop.
  • a time delay for example, 2 minutes
  • the solenoid valve 20 normally closed, being controlled according to the pressure required in the tank to evacuate gas if necessary.
  • FIG. 3 which illustrates an embodiment of the invention, in which the gas return does not include a discharge device, the filling and the pressure carried out in the tank being controlled only by the sole presence of the solenoid valve. 20 (it will be seen in the context of Figure 4 that it is possible to implement preferably two parallel solenoid valves 20 and 40 on this gas return).
  • filling is normally carried out until the probe 22 detects a pressure in the gas sky of the reservoir too much. high, in which case the automaton orders the opening of the solenoid valve 20 to reduce this pressure below the fixed setpoint, once this pressure is brought back below the set point the controller orders the closing of the solenoid valve 20.
  • the automaton orders the closure of the solenoid valve 10 (thus stopping the arrival of cryogen).
  • FIG. 4 The mode of FIG. 4 is identical almost in all respects to that of FIG. 3, except that for this mode, the gas return is provided not with only one but with two solenoid valves in parallel: XV03 / 20 and XV05 / 40.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de remplissage par un liquide cryogénique d'un réservoir, à partir d'un stockage amont (1 ), où l'on dispose d'une station de remplissage (5) au travers de laquelle transite une première voie (2) reliant le stockage au réservoir et permettant le transfert de liquide cryogénique du stockage au réservoir, et une seconde voie (3) reliant une sortie gaz du réservoir à la station de remplissage et permettant de ramener les gaz à évacuer du réservoir vers la station de remplissage, la seconde ligne de retour gaz vers la station étant dépourvue de déverseur mais étant munie d'une électrovanne ou de plusieurs électrovannes disposées en parallèle, normalement fermée(s), le remplissage étant commandé par l'action sur l'électrovanne pour l'ouvrir autant que nécessaire de façon à obtenir une différence de pression Delta P (entre stockage et réservoir) souhaitée, et une valeur de pression finale dans le réservoir conforme à une valeur de consigne souhaitée, associée au réservoir considéré qu'il faut remplir.

Description

Procédé et Installation de remplissage d'un réservoir par un liquide cryogénique
La présente invention concerne le domaine des procédés de remplissage en liquide cryogénique, tel l'azote liquide, d'un réservoir aval, à partir d'un stockage amont.
Elle s'intéresse plus particulièrement aux méthodes permettant un remplissage rapide.
On trouve de telles opérations de remplissage par exemple pour le remplissage de réservoirs présents dans des camions utilisés pour le transport et la distribution de produits thermosensibles, tels les produits pharmaceutiques et les produits alimentaires.
En effet, une des techniques utilisées dans ce type de camions dite « injection indirecte » utilise un (ou plusieurs) échangeur(s) de chaleur situé(s) à l'intérieur de l'enceinte, dans lequel on fait circuler un fluide cryogénique, l'enceinte étant par ailleurs munie d'un système de circulation d'air (ventilateurs) mettant en contact cet air avec les parois froides de l'échangeur, ce qui permet ainsi de refroid ir l 'air interne à la chambre froide du camion, le fluide cryogénique alimentant le ou les échangeur(s) provient d'un réservoir de cryogène traditionnellement situé sous le camion, réservoir qu'il faut donc remplir régulièrement au fur et à mesure des tournées.
Un des problèmes posés ici est lié au fait que lors du remplissage, une partie non négligeable du liquide cryogénique est transformé en phase gazeuse dans le réservoir. Ainsi les installations de remplissage de tels réservoirs comprennent traditionnellement des vannes contrôlant d'une part l'alimentation en liquide cryogénique du réservoir et d'autre part la sortie gaz du réservoir, la fin du remplissage peut être reconnue automatiquement par des moyens adaptés ou encore manuellement par l'opérateur. De façon traditionnelle, le fluide cryogénique, par exemple l'azote liquide, est disponible dans un stockage amont de grande capacité, raccordé au réservoir à remplir en aval tel le réservoir d'un camion, le stockage amont contena nt sous u ne press ion de stockage su périeure à la pression atmosphérique, le fluide cryogénique en phase liquide au fond du réservoir et en phase gazeuse au sommet du réservoir, ce stockage étant adapté pour d'une part alimenter le réservoir à remplir en aval en liquide qui est soutiré au fond du stockage, et d'autre part pour être approvisionné depuis l'extérieur en fluide.
On utilise le plus couramment des stockages dits « à basse pression de stockage », c'est-à-dire dont la pression maximale atteinte au sommet du réservoir est en général inférieure à environ 4 bars absolus, classiquement 1 ,5 bar relatif de pression au sommet du stockage, mais l'on trouve aussi dans ce domaine technique des stockages montant jusqu'à 17 bar pour une pression d'utilisation en aval se situant par exemple à 4.5 bar.
Pour procéder au transfert rapide du fluide entre ce stockage amont et un tel réservoir aval à remplir, on peut envisager d'utiliser une pompe cryogénique, pour augmenter la pression amont lors du transfert vers le réservoir cryogénique situé en aval. Mais on sait que l'utilisation de telles pompes cryogéniques peut présenter des inconvénients en termes de coût, d'obligations de maintenance, et de contraintes opérationnelles spécifiques telles que la mise en froid avant utilisation. Une pompe cryogénique comprend en effet des pièces tournantes qui nécessitent un entretien spécifique.
Une autre solution a été proposée qui consiste à utiliser une capacité intermédiaire de transfert qui sera pressurisée avant le transfert final vers le réservoir aval. Cette solution implique alors l'utilisation d'un réservoir additionnel, d'où une contrainte d'encombrement et un mode de fonctionnement qui va fortement dépendre du procédé en aval (m ise en pression avant utilisation et gestion du remplissage lorsqu'il est vide....). Une autre solution a été proposée qui consiste à maintenir le stockage cryogénique en amont à la pression d'utilisation lors du transfert mais on sait qu'alors, du fait des caractéristiques de comportement des fluides cryogéniques, dans ces conditions le fluide tendra à se diriger vers la température d'équilibre à la pression du stockage, ce qui donnera lieu à la création de diphasique lors du transfert donc à une réduction du débit lié à la présence du gaz dans l'écoulement.
D'autres modes de gestion actuels de cette opération de remplissage sont résumés ci-dessous :
a) selon une première approche, la station de remplissage consiste en une simple vanne manuelle. Un flexible pour le transfert de l'azote liquide relie la station de remplissage (i.e dire la vanne manuelle) et le réservoir. Le gaz créé lors de l'injection est évacué du réservoir vers l'extérieur d'une manière non contrôlée. L'opérateur décide de mettre fin au remplissage lorsque, visuellement, il détecte des particules liqu ides dans les gaz évacués du réservoir. Après interruption du remplissage, une purge du flexible est effectuée par l'opérateur.
Les inconvénients de cette solution, somme toute très empirique, peuvent être résumés ainsi :
- la solution est non ergonomique : toutes les séquences nécessitent une intervention manuelle de l'opérateur et l'appréciation de la fin du remplissage est faite au jugé par l'opérateur.
- le risque d 'effectuer des erreurs de manipulation et d'évaluation est élevé, par exemple :
i) Fermeture de la vanne avant le remplissage complet du réservoir.
j) Pas de fermeture ou fermeture tardive de la vanne après le remplissage complet, entraînant des projections d'azote l iquide à l'extérieur, d'où d'une part le risque de brûlures des personnes présentes mais aussi des pertes de liquide cryogénique.
k) Pas de purge du flexible risque d'éclatement/fouettement du flexible. - l'évacuation vers l'extérieur du gaz formé n'est pas contrôlée : le réservoir est en conséquence sans pression après la fin de remplissage, Il devra alors être pressurisé pour une future utilisation dans une application nécessitant une pression minimale immédiate.
En effet, dans le cas d'un tel remplissage manuel, la ligne de sortie gaz du réservoir est ouverte ou fermée à l'aide d'une vanne manuelle présente sur le réservoir. Cette vanne permet une ouverture/fermeture complète. Pendant le remplissage, la vanne manuelle est ouverte, le gaz est évacué et le réservoir est alors à pression atmosphérique.
Prenons l'exemple d'une application d'utilisation de l'azote liquide du réservoir nécessitant une pression minimale située entre 2 et 2,5 bar, on le voit bien alors cette procédure manuelle ne permet pas de délivrer cette pression minimale, il serait alors nécessaire d'attendre que les entrées de chaleur remontent la pression dans le réservoir, en pratique il est nécessaire d'installer un système de pressurisation (vaporisateur). b) un autre type d'approche a été proposé, permettant de stopper le remplissage lorsque le réservoir est plein, ceci par exemple en adjoignant sur le réservoir des éléments du type électrovanne, sonde de température, et en transférant par un câble électrique des informations entre ces éléments et la station :
- l'ergonomie de cette approche n'est que peu améliorée par rapport à la précédente, de nombreuses séquences restant manuellement pilotées par l'opérateur.
- cette approche nécessite une liaison électrique entre la station et le réservoir qui peut s'avérer à terme un élément faible dans un tel environnement (les températures sont très basses, des risques d'arracher le câble, nécessité de brancher le câble sur le réservoir ce qui représente une perte d'ergonomie). c) on a également proposé (on pourra se reporter pour cela au document EP-2 399 060) l'infrastructure de remplissage suivante mettant en œuvre un déverseur :
- on dispose d'une station de remplissage au travers de laquelle transite une première voie reliant le stockage au réservoir à remplir et permettant le transfert de liquide cryogénique du stockage au réservoir, et une seconde voie reliant une sortie gaz du réservoir à la station de remplissage et permettant de ramener les gaz à évacuer du réservoir vers la station de remplissage où ils peuvent être évacués vers l'extérieur ;
- la station comporte des moyens de détection de la présence de l iqu ide cryogén ique dans le gaz ramené vers la station , l' information de détection étant utilisée pour permettre l'arrêt automatique du remplissage quand le réservoir est considéré comme plein ;
- la seconde voie, reliant une sortie gaz du réservoir à la station de remplissage, est munie d'un déverseur, déverseur réglé sur une valeur de pression de consigne amont permettant d'atteindre une pression minimum mais surtout fixe à l'intérieur du réservoir, nécessaire à une utilisation ultérieure du réservoir considéré sans nécessité de mise en œuvre d'un système de remontée en pression.
Néanmoins, les expérimentations récentes effectuées à l'aide de cette instal lation m un ie d'un déverseur montrent q u'el le présente des inconvénients :
- le déverseur fixe la pression du ciel gazeux du réservoir que l'on remplit à la valeur d'utilisation, par exemple 2,5 bar, donc la pression différentielle entre le stockage amont et le réservoir est l imitée puisque la pression dans le réservoir est fixe.
Or, le débit étant proportionnel à la différence de pression (delta P), plus celle-ci est basse plus le débit est faible.
- par ailleurs, le réglage étant « mécanique », il n'est pas modifiable en fonction des réservoirs, en d'autres termes pour un déverseur donné dans l'installation, on devra remplir tous les réservoirs se présentant au remplissage à la même pression, par exemple 2.5 bars, on ne pourra pas faire varier ces conditions pour répondre à des besoins et cahiers des charges différents.
Ainsi en conservant l'exemple du réglage à 2.5 bars, lorsque qu'un réservoir nécessitant pour son utilisation ultérieure 1 bar se présente à cette station de remplissage, il est rempli à 2.5 bars, donc avec 1 .5 bar en trop.
La présente invention souhaite alors proposer une nouvelle solution technique de remplissage en liquide cryogénique (tel l'azote liquide) d'un réservoir aval , à partir d'un stockage amont, permettant de résoudre les inconvénients techniques listés ci-dessus.
Comme on le verra plus en détails dans ce qui suit, on propose selon la présente invention de remplacer, sur la seconde ligne de retour gaz vers la station, le déverseur de l'art antérieur par une électrovanne (ou plusieurs électrovannes en parallèle sur ce retour gaz), en d'autres termes le retour gaz est dépourvu de déverseur, et l'on propose un mode de gestion par automate du remplissage grâce à la présence d'une telle électrovanne.
La présence de cette électrovanne permet notamment les actions et avantages suivants :
- cette électrovanne sur le retour gaz est « normalement fermée » (NF) elle permet de dépressuriser autant que nécessaire le réservoir et donc d'obtenir une différence de pression Delta P souhaitée, et notamment maximale, d'où un débit maximum.
- la différence de pression Delta P étant évaluée par rapport à une pression dans le réservoir très faible, voire presque nulle, la pression dans le stockage amont peut être abaissée si nécessaire à des valeurs habituelles, de 2.9 bar par exemple.
- l'électrovanne permet de régler la pression du réservoir à remplir à une pression souhaitée, ceci pour chaque réservoir qu i se présente au remplissage, cette pression finale n'est pas figée (ce que créait le déverseur) elle peut être différente d'un réservoir à l'autre qu'il faut remplir, selon l'application du cryogène stocké dans ce réservoir notamment.
A titre purement illustratif et pour mieux expliciter l'invention on peut donner les exemples de conditions opératoires suivantes :
- °pour un réservoir situé sous un camion de transport cryogénique la pression finale du réservoir rempli peut varier typiquement de 1 à 4.5 bar, mais le plus souvent elle va de 1 à 2.5 bars.
- le Delta P entre l'amont et l'aval est donc un paramètre important, notamment pour favoriser un fort débit, on recherche donc un Delta P élevé, avec une pression aval (réservoir) très faible voire proche du 0 bar relatif.
- co m m e o n l ' a vu c i-dessus, l'utilisation d'une ou plusieurs électrovannes en parallèles permettra de remplir des réservoirs différents, avec des caractéristiques de pressions différentes, et avec précision, par exemple des réservoirs à 1 bar et des réservoirs à 2.5 bars avec la même installation.
La présente invention concerne alors un procédé de remplissage par un liquide cryogénique d'un réservoir, à partir d'un stockage amont, remplissage durant lequel une partie du liquide cryogénique est transformée en phase gazeuse dans le réservoir, et où l'on procède, durant le remplissage, à l'évacuation d'au moins une partie du gaz ainsi formé, où l'on dispose d'une station de remplissage au travers de laquelle transite une première voie reliant le stockage au réservoir et permettant le transfert de liquide cryogénique du stockage au réservoir, et une seconde voie reliant une sortie gaz du réservoir à la station de remplissage et permettant de ramener les gaz à évacuer du réservoir vers la station de remplissage où ils pourront être évacués vers l'extérieur, la station comportant des moyens de détection de la présence de liquide cryogén ique dans le gaz ramené vers la station, l'information de détection étant transmise à une unité d'acquisition et de traitement de données interne ou non à la station, apte à permettre l'arrêt automatique du remplissage quand le réservoir est considéré comme plein, et se caractérisant en ce que la seconde ligne de retour gaz vers la station est dépourvue de déverseur mais est munie d'une électrovanne ou de plusieurs électrovannes disposées en parallèle, normalement fermée(s), le remplissage étant commandé par l'action sur au moins l'une desdites électrovannes pour l'ouvrir autant que nécessaire de façon à obtenir une différence de pression Delta P entre le stockage et le réservoir conforme à une valeur de consigne Delta P souhaitée, et une valeur de pression finale dans le réservoir conforme à une valeur de consigne Pfinaie souhaitée, consigne Pfinaie qui est associée au réservoir considéré qu'il faut remplir.
L'invention concerne également une installation de remplissage par un liquide cryogénique d'un réservoir, à partir d'un stockage amont, remplissage durant lequel une partie du liquide cryogénique est transformée en phase gazeuse dans le réservoir, et où l'on procède, durant le rempl issage, à l'évacuation d'au moins une partie du gaz ainsi formé, où :
- l'installation comprend une station de remplissage ;
- l'installation comprend une première voie fluidique transitant par la station de remplissage, reliant le stockage au réservoir et permettant le transfert de liquide cryogénique du stockage au réservoir ;
- l'installation comprend une seconde voie fluidique reliant une sortie gaz du réservoir à la station de remplissage et permettant de ramener les gaz à évacuer vers la station de remplissage ;
- la station comporte des moyens de détection de la présence de liquide cryogénique dans le gaz ramené vers la station,
- l'installation comprend une unité d'acquisition et de traitement de données apte à recevoir l'information de détection en provenance desdits moyens de détection, et en fonction de l'information reçue, à ordonner l'arrêt automatique du remplissage quand l'information reçue indique que le réservoir est plein, et se caractérisant en ce que la seconde ligne de retour gaz vers la station est dépourvue de déverseur mais est munie d'une électrovanne ou de plusieurs électrovannes disposées en parallèle, normalement fermée(s). L'invention pourra par ailleurs adopter l ' u ne ou pl u s ieu rs d es caractéristiques techniques suivantes :
- lesdits moyens de détection sont constitués par une sonde de température située sur ladite seconde voie, indiquant une baisse de température anormalement élevée dans le gaz ramené vers la station.
- les liaisons entre stockage et réservoir d'une part, et entre la sortie gaz du réservoir et la station d'autre part, s'effectuent par un système de deux doubles- raccords à emboîtement male/femelle :
- un premier double - raccord (« coté stockage ») où abouti une portion flexible de la première voie reliant le stockage au réservoir, et dont est issue une portion flexible de la seconde voie reliant la sortie gaz du réservoir à la station ;
- un second double - raccord (« coté réservoir ») où abouti une portion flexible de la seconde voie reliant la sortie gaz du réservoir à la station et dont est issue une portion flexible de la première voie reliant le stockage au réservoir;
- l'un des deux doubles - raccords étant de type maie tandis que l'autre des doubles - raccords est de type femelle, la connexion des deux doubles - raccords assurant la continuité de fluides sur la première voie d'une part reliant le stockage au réservoir, et sur la seconde voie d'autre part, ramenant la sortie gaz du réservoir vers la station.
- ledit second double - raccord est en connexion de fluides avec la partie haute du réservoir.
- on dispose d'une ligne de purge, munie d'une électrovanne, ligne de purge qui est connectée en sa partie amont sur ladite première voie reliant le stockage au réservoir, et à laquelle est avantageusement connectée la seconde voie qui ramène les gaz à évacuer vers la station de remplissage, permettant ainsi d'évacuer via cette ligne de purge vers l'extérieur les gaz évacués du réservoir et ramenés vers la station.
- on effectue une purge d'au moins une portion de ladite première voie reliant le stockage au réservoir après arrêt du remplissage, par le fait qu'après un temps prédéfini t1 la portion de première voie que l'on souhaite purger est purgée par l'ouverture de l'électrovanne située sur la ligne de purge.
- on effectue une purge de la portion flexible de la première voie reliant le stockage au premier double - raccord, selon l'une ou l'autre des techniques suivantes :
- Après un temps prédéfini t1 , le flexible est purgé par l'ouverture d'une électrovanne située sur une ligne de purge qui est connectée en sa partie amont sur ladite première voie reliant le stockage au réservoir.
- on dispose d'un capteur de détection du bon positionnement dudit premier double-raccord sur un élément de raccrochage présent sur la station de remplissage et le raccrochage dudit premier double-raccord sur cet élément lance automatiquement la purge de la portion flexible de la première voie reliant le stockage au premier double - raccord.
- le réservoir est présent sur un camion utilisé pour le transport et la distribution de produits thermosensibles, tels les produits pharmaceutiques et les produits alimentaires.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement dans la description suivante, donnée à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec les dessins annexés pour lesquels :
- La figure 1 représente de façon schématique une installation connue de remplissage du réservoir d'un camion de transport frigorifique permettant de visualiser la présence de la station de remplissage entre stockage et réservoir ;
- La figu re 2 est u ne vue de détail du contenu de la station de remplissage selon un des modes de réalisation de l'art antérieur (présence d'un déverseur sur le retour gaz).
- La figure 3 est une vue de détail du contenu de la station de remplissage selon un des modes de réalisation de la présente invention mettant en œuvre une seule électrovanne sur le retour gaz (retour gaz dépourvu de déverseur).
- La figure 4 est une vue de détail d u contenu de la station de remplissage selon un autre des modes de réalisation de la présente invention mettant en œuvre deux électrovannes en parallèle sur le retour gaz (retour gaz dépourvu de déverseur).
La figure 1 comporte deux parties :
- en partie haute une vue globale permettant de visualiser le stockage d'azote liquide, la station de remplissage, le camion de transport de denrées muni de son réservoir d'azote liquide sous le châssis, ainsi qu'une vue non détaillée des deux lignes d'alimentation du réservoir en azote liquide et de retour de l'évacuation gaz du réservoir vers la station, deux doubles raccords assurant la continuité de fluides ;
- en partie basse de cette figure 1 , la vue des deux voies permettant d'alimenter le réservoir en liquide, et d'évacuer le gaz formé dans le réservoir vers la station est plus détaillée, et on y visualise la présence des deux doubles- raccords à emboîtement male/femelle, par exemple :
- un premier double - raccord (« coté stockage ») où abouti une portion flexible de la première voie rel iant le stockage au réservoir, et dont est issue une portion flexible de la seconde voie reliant la sortie gaz du réservoir à la station ;
- un second double - raccord (« coté réservoir ») où abouti une portion flexible de la seconde voie rel iant la sortie gaz du réservoir à la station et dont est issue une portion flexible de la première voie reliant le stockage au réservoir;
- la connexion des deux doubles - raccords assurant la continuité de fluides sur la première voie d'une part reliant le stockage au réservoir, et sur la seconde voie d'autre part, ramenant la sortie gaz du réservoir vers la station, le second double - raccord (« coté réservoir ») étant en liaison fluidique avec la partie haute (« gazeuse ») du réservoir.
On va examiner de façon plus détaillée grâce à la figure 2 le contenu d'une station de remplissage conforme à l'art antérieur qui utilisait un déverseur sur le retour gaz. Cette figure 2 permet de visualiser le stockage 1 d'azote liquide, ainsi que le contenu de la station de remplissage 5, ainsi que les lignes la traversant ou y aboutissant : la ligne d'alimentation en liquide cryogénique
(vers 2), la ligne de retour gaz (en provenance de 3) et les différents éléments d'équipement qui sont présents sur ces lignes.
Pour une meilleure lisibilité on a séparé dans l'espace (en références 4) de cette figure les deux connections des deux doubles raccords mais comme il apparaîtra clairement à l'homme du métier, ces deux doubles raccords doivent s'entendre comme un premier double raccord coté stockage, « prise » dou ble par exem ple maie, et u n second dou ble raccord coté réservoir, « boîtier » par exemple femelle i.e double voie d'acceptation de la prise double maie lui faisant face.
On a positionné les doubles raccords en dehors de la sphère symbolisant la station mais c'est un point secondaire, effet de définition, on peut considérer que ces doubles raccord font ou non partie de la station.
On reconnaît sur la première voie, azote liquide, la présence d'une électrovanne 10 et d'un capteur de pression 12.
On reconnaît sur la seconde voie de retour gaz la présence d'une électrovanne 20 et d'un déverseur 21 , on note aussi la présence d'un capteur de température 23 (dont le rôle est de détecter la présence de liquide dans le retour gaz et donc de permettre sur la base de cette information l'arrêt du remplissage), ainsi que d'un capteur de pression 22.
On visualise également sur cette figure 2 les moyens d'évacuation vers l'extérieur des gaz évacués du réservoir et ramenés vers la station : une ligne 30 de purge est présente, telle que connectée en sa partie amont sur la voie azote cryogénique, ligne de purge sur laquelle vient se connecter la voie du retour gaz, cette ligne de purge est munie d'une électrovanne de purge 31 et d'un silencieux 33.
On note également sur la figure 2 la présence de vannes manuelles de « by-pass » sur chacune des lignes, vannes 1 1 , 24, et 32 , pensées pour permettre un fonctionnement de secours pendant un temps limité en cas de disfonctionnement de la station.
Comme déjà signalé, la sonde de température 23, installée sur la ligne de retour gaz dans la station de remplissage permet de détecter -via une chute anormalement importante de la température de ce retour gaz- la présence d'azote liquide dans le retour gaz, indiquant un remplissage complet du réservoir. Cette information de détection est envoyée vers l'unité d'acquisition et de traitement de données présente dans la station, unité qui ordonne alors l'arrêt du remplissage (fermeture de la vanne 10, fermeture de la vanne 20 pour éviter une perte de pression dans le réservoir et son dégazage intempestif).
Dès que l'opérateur désaccouple le double-raccord « coté stockage » (on peut dire aussi « coté station »), les deux clapets (lignes liquide et gaz) du raccord sont fermés et du liquide va être enfermé entre le clapet de la ligne liquide et l'électrovanne 1 0 sur la ligne liquide. Pour permettre la purge, la vanne 31 sur la ligne de purge 30 doit être ouverte et donc commandée. A titre illustratif, deux événements peuvent être utilisés pour ordonner l'ouverture de cette vanne 31 :
- la station peut par exemple détecter la présence du double-raccord « stockage » q u i e s t ramené après désaccouplage sur son support d'accrochage sur la station ;
- l'unité peut aussi compter la fin d'une temporisation (par exemple de 2 minutes) après qu'elle (l'unité) ait ordonné l'arrêt du remplissage. Selon cet art antérieur, du fait de la présence du déverseur 21 , on maintient dans le réservoir une pression fixe et minimale (par exemple de 2 bar), l'électrovanne 20, normalement fermée, étant commandée en fonction de la pression requise dans le réservoir pour évacuer du gaz si nécessaire. Venons en maintenant à la figure 3 qui illustre un mode de réalisation de l'invention, où le retour gaz ne comprend pas de déverseur, le remplissage et la pression réalisée dans le réservoir n'étant contrôlés que par la seule présence de l'électrovanne 20 (on verra dans le cadre de la figure 4 que l'on peut mettre en œuvre de façon préférée deux électrovannes 20 et 40 parallèles sur ce retour gaz).
On l'aura compris, le remplissage s'effectue normalement jusqu'à ce que la sonde 22 détecte une pression dans le ciel gazeux du réservoir trop élevée, auquel cas l'automate ordonne l'ouverture de l'électrovanne 20 pour ramener cette pression en deçà de la consigne fixée, une fois cette pression ramenée en deçà de la consigne l'automate ordonne la fermeture de l'électrovanne 20.
De façon connue lorsque la sonde 23 détecte du liquide dans le retour gaz, l'automate ordonne la fermeture de l'électrovanne 10 (arrêtant ainsi l'arrivé de cryogène).
Le mode de la figure 4 est identique presque en tout point à celui de la figure 3, si ce n'est que pour ce mode, le retour gaz est muni non pas d'une seule mais de deux électrovannes en parallèle : XV03 / 20, et XV05 / 40.
L'homme du métier comprend bien alors le fonctionnement de cet arrangement à deux électrovannes et la façon dont, selon le réservoir qui se présente au rempl issage et le cah ier des charges q u i l u i est attaché, l'automate va mettre en œuvre l'une ou chacune de ces électrovannes pour dépressuriser si nécessaire le réservoir sur détection d'une pression de ciel trop élevée.

Claims

Revendications
1. Procédé de remplissage par un liquide cryogénique d'un réservoir, à partir d'un stockage (1 ), remplissage durant lequel une partie du liquide cryogénique est transformée en phase gazeuse dans le réservoir, et où l'on procède, durant le remplissage, à l'évacuation d'au moins une partie du gaz ainsi formé, où l'on dispose d'une station de rempl issage (5) au travers de laquelle transite une prem ière voie (2) rel iant le stockage au réservoir et permettant le transfert de liquide cryogénique du stockage au réservoir, et une seconde voie (3) reliant une sortie gaz du réservoir à la station de remplissage et permettant de ramener les gaz à évacuer du réservoir vers la station de remplissage où ils pourront être évacués vers l'extérieur, la station comportant des moyens (23) de détection de la présence de liquide cryogénique dans le gaz ramené vers la station, l'information de détection étant transmise à une unité d'acquisition et de traitement de données interne ou non à la station, apte à permettre l'arrêt automatique du remplissage quand le réservoir est considéré comme plein,
et se caractérisant en ce que la seconde ligne (3) de retour gaz vers la station est dépourvue de déverseur mais est munie d'une électrovanne (20) ou de plusieurs électrovannes (20, 40, ..) disposées en parallèle, normalement fermée(s), le rempl issage étant commandé par l'action sur au moins l'une desdites électrovannes pour l'ouvrir autant que nécessaire de façon à obtenir une différence de pression Delta P entre le stockage et le réservoir conforme à une valeur de consigne Delta P souhaitée, et une valeur de pression finale dans le réservoir conforme à une valeur de consigne Pfinaie souhaitée, consigne Pfinaie qui est associée au réservoir considéré qu'il faut remplir.
2. Procédé de remplissage selon la revendication 1 , caractérisé en ce que lesdits moyens de détection sont constitués par une sonde de température située sur ladite seconde voie, indiquant une baisse de température anormalement élevée dans le gaz ramené vers la station.
3. Procédé de remplissage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les liaisons entre stockage et réservoir d'une part, et entre la sortie gaz du réservoir et la station d'autre part, s'effectuent par un système de deux doubles- raccords (4) à emboîtement male/femelle :
- un premier double - raccord (« coté stockage ») où abouti une portion flexible de la première voie reliant le stockage au réservoir, et dont est issue une portion flexible de la seconde voie reliant la sortie gaz du réservoir à la station ;
- un second double - raccord (« coté réservoir ») où abouti une portion flexible de la seconde voie reliant la sortie gaz du réservoir à la station et dont est issue une portion flexible de la première voie rel iant le stockage au réservoir;
l'un des deux doubles - raccords étant de type maie tandis que l'autre des doubles - raccords est de type femelle, la connexion des deux doubles - raccords assurant la continuité de fluides sur la première voie d'une part reliant le stockage au réservoir, et sur la seconde voie d'autre part, ramenant la sortie gaz du réservoir vers la station.
4. Procédé de remplissage selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit second double - raccord est en connexion de fluides avec la partie haute du réservoir.
5. Procédé de remplissage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on dispose d'une ligne de purge (30), munie d'une électrovanne (31 ), ligne de purge qui est connectée en sa partie amont sur ladite première voie reliant le stockage au réservoir, et à laquelle est avantageusement connectée la seconde voie qui ramène les gaz à évacuer vers la station de remplissage, permettant ainsi d'évacuer via cette ligne de purge vers l'extérieur les gaz évacués du réservoir et ramenés vers la station.
6. Procédé de remplissage selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'on effectue une purge d'au moins une portion de ladite première voie reliant le stockage au réservoir après arrêt du remplissage, par le fait qu'après un temps prédéfini t1 la portion de première voie que l'on souhaite purger est purgée par l'ouverture de l'électrovanne (31 ) située sur la ligne de purge.
7. Procédé de remplissage selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'on effectue une purge de la portion flexible de la première voie reliant le stockage au premier double - raccord, selon l'une ou l'autre des techniques suivantes :
- Après un temps prédéfini t1 , le flexible est purgé par l'ouverture d'une électrovanne située sur une ligne de purge qui est connectée en sa partie amont sur ladite première voie reliant le stockage au réservoir.
- on dispose d'un capteur de détection du bon positionnement dudit premier double-raccord sur un élément de raccrochage présent sur la station de remplissage et le raccrochage dudit premier double-raccord sur cet élément lance automatiquement la purge de la portion flexible de la première voie reliant le stockage au premier double - raccord.
8. Procédé de remplissage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réservoir est présent sur un camion utilisé pour le transport et la distribution de produits thermosensibles, tels les produits pharmaceutiques et les produits alimentaires.
9. Installation de remplissage par un liquide cryogénique d'un réservoir, à partir d'un stockage (1 ), remplissage durant lequel une partie du liquide cryogénique est transformée en phase gazeuse dans le réservoir, et où l'on procède, durant le remplissage, à l'évacuation d'au moins une partie du gaz ainsi formé, où :
- l'installation comprend une station de remplissage (5) ;
- l'installation comprend une première voie fluidique (2) transitant par la station de remplissage, reliant le stockage au réservoir et permettant le transfert de liquide cryogénique du stockage au réservoir ;
- l'installation comprend une seconde voie fluidique (3) reliant une sortie gaz du réservoir à la station de remplissage et permettant de ramener les gaz à évacuer vers la station de remplissage ;
- la station comporte des moyens de détection (23) de la présence de liquide cryogénique dans le gaz ramené vers la station,
- l'installation comprend une unité d'acquisition et de traitement de données apte à recevoir l'information de détection en provenance desdits moyens de détection, et en fonction de l'information reçue, à ordonner l'arrêt automatique du remplissage quand l'information reçue indique que le réservoir est plein,
se caractérisant en ce que la seconde ligne de retour gaz vers la station est dépourvue de déverseur mais est munie d'une électrovanne (20) ou de plusieurs électrovannes (20, 40, ..) disposées en parallèle, normalement fermée(s).
10. Installation de remplissage selon la revendication 9, caractérisée en ce que lesdits moyens de détection sont constitués par une sonde de température (23) située sur ladite seconde voie, apte à indiquer une baisse de température anormalement élevée dans le gaz ramené vers la station.
11. Installation de remplissage selon la revendication 9 ou 10, caractérisée en ce que les liaisons entre stockage et réservoir d'une part, et entre la sortie gaz du réservoir et la station d'autre part, s'effectuent par un système de deux doubles- raccords (4) à emboîtement male/femelle :
- un premier double - raccord (« coté stockage ») où abouti une portion flexible de la première voie reliant le stockage au réservoir, et dont est issue une portion flexible de la seconde voie reliant la sortie gaz du réservoir à la station ;
- un second double - raccord (« coté réservoir ») où abouti une portion flexible de la seconde voie reliant la sortie gaz du réservoir à la station et dont est issue une portion flexible de la première voie reliant le stockage au réservoir;
l'un des deux doubles - raccords étant de type maie tandis que l'autre des doubles - raccords est de type femelle, la connexion des deux doubles - raccords assurant la continuité de fluides sur la première voie d'une part rel iant le stockage au réservoir, et su r l a seconde voie d'autre part, ramenant la sortie gaz du réservoir vers la station.
12. Installation de remplissage selon la revendication 1 1 , caractérisée en ce que ledit second double - raccord est en connexion de fluides avec la partie haute du réservoir.
13. Installation de remplissage selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisée en ce que qu'elle comprend une ligne de purge (30), munie d'une électrovanne (31 ), ligne de purge qui est connectée en sa partie amont sur ladite première voie reliant le stockage au réservoir, et à laquelle est avantageusement connectée la seconde voie qui ramène les gaz à évacuer vers la station de remplissage, permettant ainsi d'évacuer via cette ligne de purge vers l'extérieur les gaz évacués du réservoir et ramenés vers la station.
14. Installation de remplissage selon l'une des revendications 9 à 13, caractérisée en ce que le réservoir est présent sur un camion utilisé pour le transport et la distribution de produits thermosensibles, tels les produits pharmaceutiques et les produits alimentaires.
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