FR3093785A1 - Pressure control system in a liquefied natural gas tank. - Google Patents

Pressure control system in a liquefied natural gas tank. Download PDF

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Abstract

Titre de l’invention : Système de contrôle de pression dans une cuve de gaz naturel liquéfié. La présente invention a pour objet un système de contrôle (100) de la pression dans une cuve (200) équipant un navire, la cuve (200) étant configurée pour contenir une cargaison de gaz (GN) et le système de contrôle (100) de la pression comprenant : au moins une unité de production de froid (110) comprenant au moins un premier échangeur thermique (113) configuré pour évaporer le gaz (GN) reçu par le premier échangeur thermique (113) à l’état liquide et au moins un deuxième échangeur thermique (115) configuré pour refroidir le gaz (GN) et ajuster la pression dans la cuve (200), le premier échangeur thermique (113) étant configuré pour alimenter en gaz (GN) évaporé un appareil (210, 220) consommateur de gaz (GN) ; au moins une unité de condensation (120) du gaz (GN) évaporé par le premier échangeur thermique (113) et qui comprend au moins un échangeur de chaleur (121) configuré pour opérer un échange de chaleur entre une partie du gaz (GN) évaporé par le premier échangeur thermique (113) et du gaz (GN) prélevé à l’état liquide dans la cuve (200). Figure 1 Title of the invention: Pressure control system in a liquefied natural gas tank. The present invention relates to a system (100) for controlling the pressure in a vessel (200) fitted to a ship, the vessel (200) being configured to contain a cargo of gas (NG) and the monitoring system (100). pressure including: at least one cold production unit (110) comprising at least a first heat exchanger (113) configured to evaporate the gas (GN) received by the first heat exchanger (113) in the liquid state and at least one second heat exchanger (115) configured to cool the gas (GN) and adjust the pressure in the vessel (200), the first heat exchanger (113) being configured to supply evaporated gas (GN) to a gas consuming device (210, 220) ( GN); at least one condensing unit (120) of the gas (NG) evaporated by the first heat exchanger (113) and which comprises at least one heat exchanger (121) configured to operate a heat exchange between a part of the gas (NG) evaporated by the first heat exchanger (113) and gas (GN) taken in the liquid state in the tank (200). Figure 1

Description

Système de contrôle de pression dans une cuve de gaz naturel liquéfié.Pressure control system in a liquefied natural gas tank.

La présente invention concerne le domaine des navires dont les moteurs de propulsion sont alimentés par du gaz naturel et qui permettent en outre de contenir ou transporter du gaz naturel liquéfié.The present invention relates to the field of ships whose propulsion engines are powered by natural gas and which also make it possible to contain or transport liquefied natural gas.

De tels navires comprennent ainsi classiquement des cuves qui contiennent du gaz naturel à l’état liquide. Le gaz naturel est liquide à des températures inférieures à -163°C, à pression atmosphérique. Ces cuves ne sont jamais parfaitement isolées thermiquement de sorte que le gaz naturel s’y évapore au moins partiellement. Ainsi, ces cuves comprennent à la fois du gaz naturel sous une forme liquide et du gaz naturel sous forme gazeuse. Ce gaz naturel sous forme gazeuse forme le ciel de cuve et la pression de ce ciel de cuve doit être contrôlée afin de ne pas endommager la cuve. Dans le même temps, le gaz naturel contenu dans ces cuves est utilisé pour alimenter, entre autres, les moteurs de propulsion du navire.Such ships thus conventionally include tanks which contain natural gas in the liquid state. Natural gas is liquid at temperatures below -163°C, at atmospheric pressure. These tanks are never perfectly thermally insulated so that the natural gas evaporates there at least partially. Thus, these tanks comprise both natural gas in liquid form and natural gas in gaseous form. This natural gas in gaseous form forms the top of the tank and the pressure of this top of the tank must be controlled so as not to damage the tank. At the same time, the natural gas contained in these tanks is used to supply, among other things, the ship's propulsion engines.

Des systèmes de contrôle de la pression dans ces cuves existent déjà mais ne sont pas totalement satisfaisants. On connaît notamment des systèmes dans lesquels le gaz naturel à l’état gazeux est prélevé dans le ciel de cuve et utilisé pour alimenter, notamment, les moteurs de propulsion du navire. De tels systèmes sont ainsi dépendants de la consommation de ces moteurs de propulsion, et lorsque, par exemple, le navire est à l’arrêt et que la consommation de gaz naturel gazeux par ces moteurs est nulle, ou quasiment nulle, le système de contrôle de la pression devient inefficace.Pressure control systems in these tanks already exist but are not entirely satisfactory. In particular, systems are known in which natural gas in the gaseous state is taken from the top of the tank and used to supply, in particular, the propulsion engines of the ship. Such systems are thus dependent on the consumption of these propulsion engines, and when, for example, the ship is stationary and the consumption of gaseous natural gas by these engines is nil, or almost nil, the control system pressure becomes ineffective.

La présente invention s’inscrit dans ce contexte en proposant un système de contrôle de la pression dans une cuve qui permet, à la fois, de réguler la pression dans le ciel de cuve et de gérer efficacement l’alimentation du ou des moteurs de propulsion.The present invention falls within this context by proposing a system for controlling the pressure in a vessel which makes it possible both to regulate the pressure in the top of the vessel and to effectively manage the supply to the propulsion motor(s). .

Un objet de la présente invention concerne ainsi un système de contrôle de la pression dans une cuve équipant un navire, la cuve étant configurée pour contenir une cargaison de gaz à l’état liquide et le système de contrôle de la pression comprenant :An object of the present invention thus relates to a pressure control system in a tank fitted to a ship, the tank being configured to contain a cargo of gas in the liquid state and the pressure control system comprising:

- au moins une unité de production de froid comprenant au moins un premier échangeur thermique configuré pour évaporer le gaz reçu par le premier échangeur thermique à l’état liquide et au moins un deuxième échangeur thermique configuré pour refroidir le gaz et ajuster la pression dans la cuve, le premier échangeur thermique étant configuré pour alimenter en gaz évaporé un appareil consommateur de gaz ;- at least one cold production unit comprising at least one first heat exchanger configured to evaporate the gas received by the first heat exchanger in the liquid state and at least one second heat exchanger configured to cool the gas and adjust the pressure in the tank, the first heat exchanger being configured to supply evaporated gas to a gas-consuming device;

- au moins une unité de condensation du gaz évaporé par le premier échangeur thermique et qui comprend au moins un échangeur de chaleur configuré pour opérer un échange de chaleur entre une partie du gaz évaporé par le premier échangeur thermique et du gaz prélevé à l’état liquide dans la cuve.- at least one unit for condensing the gas evaporated by the first heat exchanger and which comprises at least one heat exchanger configured to effect a heat exchange between a part of the gas evaporated by the first heat exchanger and the gas withdrawn in the liquid in the tank.

Selon l’invention, la cuve est une cuve de stockage et de transport du gaz à l’état liquide. Alternativement, la cuve est un réservoir de gaz à l’état liquide, ce dernier étant un carburant pour le consommateur de gaz.According to the invention, the tank is a tank for storing and transporting gas in the liquid state. Alternatively, the tank is a reservoir of gas in liquid state, the latter being a fuel for the gas consumer.

Selon l’invention, le système de contrôle de la pression dans le ciel de cuve selon l’invention comprend au moins deux modes de fonctionnement distincts.According to the invention, the pressure control system in the head of the vessel according to the invention comprises at least two distinct modes of operation.

Dans un premier mode de fonctionnement, le gaz refroidi par le deuxième échangeur thermique est prélevé à l’état gazeux dans le ciel de cuve, c’est-à-dire dans une partie de la cuve dans laquelle le gaz est sous forme gazeuse. Lorsqu’il passe à travers le deuxième échangeur thermique, ce gaz à l’état gazeux est refroidi et ainsi réinjecté à l’état liquide, ou à tout le moins dans un état diphasique, dans un fond de la cuve, c’est-à-dire une partie de la cuve dans laquelle le gaz naturel est présent à l’état liquide. Selon ce premier mode de fonctionnement, l’abaissement de la pression dans le ciel de cuve est ainsi réalisé en prélevant le gaz directement dans ce ciel de cuve.In a first mode of operation, the gas cooled by the second heat exchanger is taken in the gaseous state from the top of the vessel, that is to say from a part of the vessel in which the gas is in gaseous form. When it passes through the second heat exchanger, this gas in the gaseous state is cooled and thus reinjected in the liquid state, or at the very least in a two-phase state, in a bottom of the tank, i.e. that is, a part of the tank in which the natural gas is present in the liquid state. According to this first mode of operation, the lowering of the pressure in the top of the tank is thus achieved by taking the gas directly from this top of the tank.

Dans un deuxième mode de fonctionnement, le gaz refroidi par le deuxième échangeur thermique est prélevé à l’état liquide dans la cuve et il est ensuite pulvérisé au niveau du ciel de cuve. Avantageusement, la pulvérisation de ce gaz naturel liquide refroidi permet de refroidir le ciel de cuve, entrainant ainsi la condensation d’une partie du gaz qui s’y trouve et qui retombe ainsi vers le fond de la cuve, abaissant dans le même temps la pression du ciel de cuve.In a second mode of operation, the gas cooled by the second heat exchanger is taken in the liquid state from the tank and is then sprayed at the top of the tank. Advantageously, the spraying of this cooled liquid natural gas makes it possible to cool the top of the tank, thus causing the condensation of part of the gas which is there and which thus falls towards the bottom of the tank, lowering at the same time the tank head pressure.

Selon l’un quelconque de ces modes de fonctionnement, le gaz évaporé par le premier échangeur thermique permet d’alimenter au moins un appareil consommateur de gaz évaporé. Par exemple, il peut s’agir d’un moteur de propulsion du navire ou d’un moteur thermique d’une génératrice électrique. Selon un exemple d’application de la présente invention, le gaz transporté dans la cuve et servant à alimenter les différents moteurs du navire est du gaz naturel, c’est-à-dire un gaz avec une teneur en méthane supérieure à 80%.According to any one of these modes of operation, the gas evaporated by the first heat exchanger makes it possible to supply at least one appliance consuming evaporated gas. For example, it can be a propulsion engine of the ship or a heat engine of an electric generator. According to an example of application of the present invention, the gas transported in the tank and used to supply the various engines of the ship is natural gas, that is to say a gas with a methane content greater than 80%.

Lorsqu’une quantité de gaz évaporé par le premier échangeur thermique est supérieure à une quantité de gaz évaporé demandée par l’au moins un appareil consommateur de gaz évaporé, une partie du gaz évaporé par le premier échangeur thermique est dirigée vers l’unité de condensation dans laquelle elle est condensée par échange de chaleur avec du gaz prélevé à l’état liquide dans la cuve. Autrement dit, le gaz évaporé par le premier échangeur de chaleur cède des calories au gaz prélevé à l’état liquide et acheminé jusqu’à l’échangeur de chaleur de sorte que ce gaz prélevé à l’état liquide est réchauffé tandis que le gaz évaporé par le premier échangeur thermique est refroidi jusqu’à redevenir liquide pour pouvoir être réinjecté dans la cuve sans augmenter la pression du ciel de cuve.When a quantity of gas evaporated by the first heat exchanger is greater than a quantity of evaporated gas requested by the at least one device consuming evaporated gas, a part of the gas evaporated by the first heat exchanger is directed towards the unit of condensation in which it is condensed by heat exchange with gas taken in the liquid state in the tank. In other words, the gas evaporated by the first heat exchanger yields calories to the gas withdrawn in the liquid state and conveyed to the heat exchanger so that this gas withdrawn in the liquid state is heated while the gas evaporated by the first heat exchanger is cooled until it becomes liquid again so that it can be reinjected into the vessel without increasing the pressure in the vessel head.

Ainsi, selon l’invention, et plus particulièrement selon le deuxième mode de fonctionnement du système de contrôle de pression, la cuve comprend une rampe de pulvérisation raccordée à une sortie du deuxième échangeur thermique. Plus particulièrement, cette rampe de pulvérisation est agencée dans le ciel de cuve.Thus, according to the invention, and more particularly according to the second mode of operation of the pressure control system, the tank comprises a spray boom connected to an outlet of the second heat exchanger. More particularly, this spray boom is arranged in the top of the tank.

Selon l’un quelconque des modes de fonctionnement qui viennent d’être évoqués, le système de contrôle de pression selon l’invention comprend au moins une conduite qui s’étend depuis une sortie du deuxième échangeur thermique jusqu’à l’intérieur de la cuve. Cette conduite permet ainsi de réinjecté le gaz refroidi par le deuxième échangeur thermique dans la cuve, c’est-à-dire que ce gaz refroidi est mélangé avec le gaz à l’état liquide déjà présent dans la cuve. Selon un exemple, la conduite peut déboucher au voisinage immédiat d’un fond de la cuve, ou au centre de la hauteur de gaz à l’état liquide, ou encore proche de la limite liquide/gaz de la cargaison en débouchant néanmoins dans la partie liquide.According to any one of the modes of operation which have just been mentioned, the pressure control system according to the invention comprises at least one pipe which extends from an outlet of the second heat exchanger to the inside of the tank. This pipe thus makes it possible to reinject the gas cooled by the second heat exchanger into the tank, i.e. this cooled gas is mixed with the gas in the liquid state already present in the tank. According to one example, the pipe can emerge in the immediate vicinity of a bottom of the tank, or in the center of the height of gas in the liquid state, or even close to the liquid/gas limit of the cargo while nevertheless emerging in the liquid part.

Selon le premier mode de fonctionnement du système de contrôle de pression selon l’invention, le gaz acheminé jusqu’à une entrée du deuxième échangeur thermique est prélevé dans le ciel de cuve par un dispositif de compression. Par exemple, ce dispositif de compression peut être un compresseur configuré pour augmenter la pression du gaz prélevé à l’état gazeux jusqu’à une pression de 6 bars maximum.According to the first mode of operation of the pressure control system according to the invention, the gas routed to an inlet of the second heat exchanger is taken from the top of the vessel by a compression device. For example, this compression device can be a compressor configured to increase the pressure of the gas sampled in the gaseous state up to a pressure of 6 bars maximum.

Selon l’invention, le système de contrôle de pression comprend au moins un canal agencé entre une sortie de l’échangeur de chaleur et un fond de la cuve. On comprend que ce canal permet de réinjecter le gaz condensé par l’échangeur de chaleur dans le fond de la cuve.According to the invention, the pressure control system comprises at least one channel arranged between an outlet of the heat exchanger and a bottom of the tank. It is understood that this channel makes it possible to reinject the gas condensed by the heat exchanger into the bottom of the tank.

Avantageusement, le gaz réchauffé par l’échangeur de chaleur et le gaz évaporé refroidi par l’échangeur de chaleur sont mélangés avant d’être distribué dans le fond de la cuve. Autrement dit, un canal additionnel est agencé entre une autre sortie de l’échangeur de chaleur et le canal grâce auquel le gaz condensé par l’échangeur de chaleur est réinjecté au fond de la cuve. On comprend alors que ce canal permet de diriger, à la fois, le gaz condensé par l’échangeur de chaleur et le gaz à l’état liquide réchauffé par l’échangeur de chaleur, vers le fond de la cuve.Advantageously, the gas heated by the heat exchanger and the evaporated gas cooled by the heat exchanger are mixed before being distributed in the bottom of the tank. In other words, an additional channel is arranged between another outlet of the heat exchanger and the channel through which the gas condensed by the heat exchanger is reinjected into the bottom of the tank. It is then understood that this channel makes it possible to direct, at the same time, the gas condensed by the heat exchanger and the gas in the liquid state heated by the heat exchanger, towards the bottom of the tank.

Selon une caractéristique de l’invention, au moins une pompe basse pression est agencée en amont du premier échangeur thermique. Par exemple, cette pompe basse pression est configurée pour augmenter la pression du gaz prélevé à l’état liquide à une pression comprise entre 6 bars et 40 bars, avantageusement entre 6 bars et 17 bars.According to a characteristic of the invention, at least one low pressure pump is arranged upstream of the first heat exchanger. For example, this low-pressure pump is configured to increase the pressure of the gas sampled in the liquid state to a pressure of between 6 bars and 40 bars, advantageously between 6 bars and 17 bars.

Selon une caractéristique de la présente invention, au moins une pompe haute pression est agencée entre la pompe basse pression et une entrée du premier échangeur thermique. Avantageusement, l’utilisation d’une telle pompe haute pression permet d’alimenter des appareils consommateurs de gaz évaporé à haute pression. Par exemple, cette pompe haute pression est configurée pour augmenter la pression du gaz évaporé au-delà de 300 bars.According to a characteristic of the present invention, at least one high pressure pump is arranged between the low pressure pump and an inlet of the first heat exchanger. Advantageously, the use of such a high-pressure pump makes it possible to supply devices that consume high-pressure evaporated gas. For example, this high pressure pump is configured to increase the pressure of the evaporated gas beyond 300 bars.

Selon un premier mode de réalisation de la présente invention, le premier échangeur thermique comprend une première passe et une deuxième passe, la première passe étant alimentée directement par la pompe basse pression et la deuxième passe étant alimentée par la pompe haute pression agencée entre la pompe basse pression et l’entrée du premier échangeur thermique. Avantageusement, la première passe du premier échangeur thermique permet ainsi d’alimenter un premier appareil consommateur de gaz évaporé à basse pression et la deuxième passe du premier échangeur thermique permet quant à elle d’alimenter un deuxième appareil consommateur de gaz évaporé à haute pression. Alternativement, chaque passe du premier échangeur thermique peut être alimentée par une pompe basse pression qui lui est propre. Il est entendu qu’il ne s’agit là que d’un exemple de réalisation et que le premier échangeur thermique pourrait également alimenter uniquement des appareils consommateurs de gaz évaporé à basse pression, sans sortir du contexte de la présente invention. Dans ce dernier cas, la deuxième passe est alors dépourvue de la pompe haute pression.According to a first embodiment of the present invention, the first heat exchanger comprises a first pass and a second pass, the first pass being supplied directly by the low pressure pump and the second pass being supplied by the high pressure pump arranged between the pump low pressure and the inlet of the first heat exchanger. Advantageously, the first pass of the first heat exchanger thus makes it possible to supply a first device consuming evaporated gas at low pressure and the second pass of the first heat exchanger makes it possible to supply a second device consuming evaporated gas at high pressure. Alternatively, each pass of the first heat exchanger can be fed by a low pressure pump specific to it. It is understood that this is only an exemplary embodiment and that the first heat exchanger could also only supply devices that consume gas evaporated at low pressure, without departing from the context of the present invention. In the latter case, the second pass is then devoid of the high pressure pump.

Selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention, le premier échangeur thermique est configuré pour alimenter deux appareils consommateurs de gaz, au moins un organe de détente étant agencé entre le premier échangeur thermique et l’un des appareils consommateurs de gaz évaporé. Autrement dit, on comprend qu’en sortie du premier échangeur thermique, deux branches sont formées : une première branche, porteuse de l’au moins un organe de détente, permettant d’alimenter un premier appareil consommateur de gaz évaporé et une deuxième branche, dépourvue de l’au moins un organe de détente, permettant d’alimenter un deuxième appareil consommateur de gaz évaporé, le premier et le deuxième appareils consommateurs de gaz évaporé se distinguant l’un de l’autre par la pression du gaz évaporé qui permet de les alimenter. Ainsi, la première branche permet d’alimenter un appareil consommateur de gaz évaporé, à basse pression et la deuxième branche permet quant à elle d’alimenter un appareil consommateur de gaz évaporé, à haute pression. A nouveau, il ne s’agit là que d’un exemple de réalisation et le premier échangeur thermique pourrait également alimenter uniquement des appareils consommateurs de gaz évaporé à basse pression sans sortir du contexte de la présente invention. Dans ce dernier cas, la première branche est alors dépourvue de l’organe de détente.According to a second embodiment of the present invention, the first heat exchanger is configured to supply two gas-consuming devices, at least one expansion member being arranged between the first heat exchanger and one of the evaporated gas-consuming devices. In other words, it is understood that at the output of the first heat exchanger, two branches are formed: a first branch, carrying the at least one expansion member, making it possible to supply a first device consuming evaporated gas and a second branch, devoid of at least one expansion device, making it possible to supply a second device consuming evaporated gas, the first and the second devices consuming evaporated gas being distinguished from each other by the pressure of the evaporated gas which allows to feed them. Thus, the first branch makes it possible to supply a device consuming evaporated gas, at low pressure, and the second branch makes it possible to supply a device consuming evaporated gas, at high pressure. Again, this is only an exemplary embodiment and the first heat exchanger could also supply only low pressure evaporated gas consuming devices without departing from the context of the present invention. In the latter case, the first branch is then devoid of the expansion device.

Selon une caractéristique de la présente invention, l’unité de production de froid comprend un circuit de fluide réfrigérant sur lequel sont agencés au moins un organe de compression du fluide réfrigérant, au moins le premier échangeur thermique, au moins un dispositif de détente et au moins le deuxième échangeur thermique. On comprend ainsi que le premier échangeur thermique est configuré pour opérer un échange de chaleur entre le gaz prélevé dans la cuve à l’état liquide et le fluide réfrigérant et que le deuxième échangeur thermique est quant à lui configuré pour opérer un échange de chaleur entre le gaz prélevé dans la cuve à l’état liquide ou dans le ciel de cuve à l’état gazeux, et le fluide réfrigérant. Par exemple, le fluide réfrigérant comprend de l’azote.According to a feature of the present invention, the cold production unit comprises a refrigerant fluid circuit on which are arranged at least one refrigerant fluid compression member, at least the first heat exchanger, at least one expansion device and at least one minus the second heat exchanger. It is thus understood that the first heat exchanger is configured to effect a heat exchange between the gas withdrawn from the tank in the liquid state and the refrigerant fluid and that the second heat exchanger is configured to effect a heat exchange between the gas taken from the vessel in the liquid state or from the top of the vessel in the gaseous state, and the coolant. For example, the refrigerant includes nitrogen.

Avantageusement, l’unité de production de froid permet ainsi de produire du froid par l’échange de chaleur opéré par le deuxième échangeur thermique et pour, simultanément, produire de la chaleur par l’échange de chaleur opéré par le premier échangeur thermique. Avantageusement, la production de froid est utilisée pour abaisser la pression du ciel de cuve, tandis que la production de chaleur permet d’évaporer le gaz et ainsi d’alimenter les appareils consommateurs de gaz du navire tels que par exemple les moteurs de propulsion.Advantageously, the cold production unit thus makes it possible to produce cold by the heat exchange operated by the second heat exchanger and to, simultaneously, produce heat by the heat exchange operated by the first heat exchanger. Advantageously, the production of cold is used to lower the pressure in the top of the tank, while the production of heat makes it possible to evaporate the gas and thus to supply the gas-consuming devices of the ship such as, for example, the propulsion engines.

La présente invention concerne également un navire de transport de gaz liquéfié, comprenant au moins une cuve d’une cargaison de gaz, au moins un appareil consommateur de gaz évaporé et au moins un système de contrôle de pression dans la cuve selon l’invention.The present invention also relates to a vessel for transporting liquefied gas, comprising at least one gas cargo tank, at least one evaporated gas consuming device and at least one pressure control system in the tank according to the invention.

L’invention concerne également un procédé de gestion d’une pression dans une cuve équipant un navire, le procédé mettant en œuvre un système de contrôle de pression selon le deuxième mode de fonctionnement du système de contrôle de pression selon l’invention, et le procédé comprenant au moins les étapes de :The invention also relates to a method for managing pressure in a tank fitted to a ship, the method implementing a pressure control system according to the second mode of operation of the pressure control system according to the invention, and the method comprising at least the steps of:

- prélèvement du gaz à l’état liquide dans la cuve ;- sampling of the gas in the liquid state in the tank;

- évaporation d’une première partie du gaz prélevé à l’état liquide dans la cuve par échange de chaleur avec un fluide réfrigérant dans le premier échangeur thermique pour alimenter au moins un appareil consommateur de gaz évaporé ;- evaporation of a first part of the gas sampled in the liquid state in the tank by heat exchange with a refrigerant fluid in the first heat exchanger to supply at least one appliance consuming evaporated gas;

- refroidissement d’une deuxième partie du gaz prélevé à l’état liquide dans la cuve par échange de chaleur avec le fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur thermique et pulvérisation d’au moins une partie de ce gaz refroidi dans le ciel de cuve.- cooling of a second part of the gas withdrawn in the liquid state from the vessel by heat exchange with the coolant in the second heat exchanger and spraying of at least part of this cooled gas in the upper part of the vessel.

Tel que précédemment évoqué, la pulvérisation du gaz refroidi dans le ciel de cuve permet de diminuer la température de ce dernier, entrainant ainsi une condensation du gaz présent dans le ciel de cuve, et ainsi une diminution de la pression de ce ciel de cuve.As previously mentioned, the spraying of the cooled gas in the top of the vessel makes it possible to reduce the temperature of the latter, thus causing a condensation of the gas present in the top of the vessel, and thus a reduction in the pressure of this top of the vessel.

L’invention concerne en outre un procédé de gestion d’une pression dans une cuve équipant un navire, le procédé mettant en œuvre un système de contrôle de pression selon le premier mode de fonctionnement du système de contrôle de pression selon l’invention, et le procédé comprend au moins les étapes de :The invention further relates to a method for managing pressure in a tank fitted to a ship, the method implementing a pressure control system according to the first mode of operation of the pressure control system according to the invention, and the method comprises at least the steps of:

- prélèvement de gaz à l’état liquide et à l’état gazeux, respectivement, dans la cuve et dans le ciel de cuve ;- sampling of gas in the liquid state and in the gaseous state, respectively, in the tank and in the top of the tank;

- évaporation du gaz prélevé à l’état liquide dans la cuve par échange de chaleur avec un fluide réfrigérant dans le premier échangeur thermique pour alimenter au moins un appareil consommateur de gaz évaporé;- evaporation of the gas withdrawn in the liquid state from the tank by heat exchange with a refrigerant fluid in the first heat exchanger to supply at least one appliance consuming evaporated gas;

- condensation du gaz prélevé à l’état gazeux dans la cuve par échange de chaleur avec le fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur thermique et injection de ce gaz condensé au fond de la cuve.- condensation of the gas sampled in the gaseous state in the tank by heat exchange with the refrigerant fluid in the second heat exchanger and injection of this condensed gas at the bottom of the tank.

Selon l’un quelconque des premier ou deuxième modes de fonctionnement évoqués ci-dessus, l’étape de prélèvement du gaz peut être précédée des étapes de :According to any one of the first or second modes of operation mentioned above, the gas sampling step can be preceded by the steps of:

- mesure d’une pression d’un ciel de cuve de la cuve, comparaison de la valeur de la pression mesurée par rapport à une valeur de référence et détermination d’une quantité de gaz à prélever à l’état liquide et/ou gazeux dans la cuve pour que la valeur de la pression mesurée soit inférieure ou égale à la valeur de référence ;- measurement of a pressure of a tank roof of the tank, comparison of the value of the pressure measured with respect to a reference value and determination of a quantity of gas to be sampled in the liquid and/or gaseous state in the tank so that the measured pressure value is less than or equal to the reference value;

- détermination d’un besoin en gaz évaporé de l’au moins un appareil consommateur de gaz évaporé.- determination of an evaporated gas requirement of at least one device consuming evaporated gas.

Selon l’invention, si la quantité de gaz à prélever à l’état liquide et/ou gazeux pour que la valeur de la pression mesurée soit inférieure ou égale à la valeur de référence est supérieure à la quantité de gaz évaporé demandée par l’au moins un appareil consommateur de gaz évaporé, alors une première partie du gaz évaporé par le premier échangeur thermique alimente cet au moins un appareil consommateur de gaz évaporé, une deuxième partie du gaz évaporé par le premier échangeur thermique est condensée dans l’échangeur de chaleur par un échange de chaleur avec du gaz prélevé à l’état liquide dans la cuve, et la deuxième partie du gaz évaporé ainsi refroidi est mélangé au gaz prélevé à l’état liquide réchauffé par son passage dans l’échangeur de chaleur avant d’être injecté au fond de la cuve.According to the invention, if the quantity of gas to be sampled in the liquid and/or gaseous state so that the measured pressure value is less than or equal to the reference value is greater than the quantity of evaporated gas requested by the at least one evaporated gas consuming device, then a first part of the gas evaporated by the first heat exchanger feeds this at least one evaporated gas consuming device, a second part of the gas evaporated by the first heat exchanger is condensed in the heat exchanger heat by heat exchange with gas taken off in the liquid state in the tank, and the second part of the evaporated gas thus cooled is mixed with the gas taken off in the liquid state heated by passing it through the heat exchanger before be injected at the bottom of the tank.

L’invention comprend aussi un système pour charger ou décharger un gaz liquide qui combine au moins un moyen à terre et au moins un navire de transport de gaz liquide selon l’invention.The invention also comprises a system for loading or unloading a liquid gas which combines at least one means on land and at least one liquid gas transport vessel according to the invention.

L’invention concerne enfin un procédé de chargement ou de déchargement d’un gaz liquide d’un navire de transport de gaz selon l’invention.The invention finally relates to a method for loading or unloading a liquid gas from a gas transport vessel according to the invention.

D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :

  • La figure [Fig. 1] illustre, de façon schématique, un système de contrôle de pression dans une cuve de gaz liquide selon un premier mode de réalisation et selon un premier mode de fonctionnement de la présente invention ;
  • La figure [Fig. 2] illustre, de façon schématique, le système de contrôle de pression dans une cuve de gaz liquide selon le premier mode de réalisation et selon le premier mode de fonctionnement de la présente invention ;
  • La figure [Fig. 3] illustre, de façon schématique, le système de contrôle de pression dans une cuve de gaz liquide selon le premier mode de réalisation et selon un deuxième mode de fonctionnement de la présente invention ;
  • La figure [Fig. 4] illustre, de façon schématique, le système de contrôle de pression dans une cuve de gaz liquide selon un deuxième mode de réalisation et selon le premier mode de fonctionnement de la présente invention ;
  • La figure [Fig. 5] illustre, de façon schématique, le système de contrôle de pression dans une cuve de gaz liquide selon le deuxième mode de réalisation et selon le deuxième mode de fonctionnement de la présente invention.
Other characteristics, details and advantages of the invention will emerge more clearly on reading the following description on the one hand, and several embodiments given by way of indication and not limiting with reference to the appended schematic drawings on the other. part, on which:
  • The figure [Fig. 1] schematically illustrates a pressure control system in a liquid gas tank according to a first embodiment and according to a first mode of operation of the present invention;
  • The figure [Fig. 2] schematically illustrates the pressure control system in a liquid gas tank according to the first embodiment and according to the first mode of operation of the present invention;
  • The figure [Fig. 3] schematically illustrates the pressure control system in a liquid gas tank according to the first embodiment and according to a second mode of operation of the present invention;
  • The figure [Fig. 4] schematically illustrates the pressure control system in a liquid gas tank according to a second embodiment and according to the first mode of operation of the present invention;
  • The figure [Fig. 5] schematically illustrates the pressure control system in a liquid gas tank according to the second embodiment and according to the second mode of operation of the present invention.

Les caractéristiques, variantes et les différentes formes de réalisation de l’invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes aux autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolée des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur.The features, variants and different embodiments of the invention may be associated with each other, in various combinations, insofar as they are not incompatible or exclusive of each other. It is possible in particular to imagine variants of the invention comprising only a selection of characteristics described below in isolation from the other characteristics described, if this selection of characteristics is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention from to the state of the prior art.

Dans la suite de la description, les termes « amont » et « aval » s’entendent selon un sens de circulation d’un gaz naturel ou d’un fluide réfrigérant à travers l’élément concerné. Les traits pleins représentent des conduites de circuit dans lesquelles circule du fluide réfrigérant ou du gaz naturel tandis que les traits pointillés représentent des conduites de circuit dans lesquelles le fluide ne circule pas. Enfin, les traits les plus fins représentent des conduites de circuit dans lesquelles circule le fluide réfrigérant tandis que les traits les plus épais représentent des conduites de circuit dans lesquelles circule le gaz naturel, qu’il soit sous forme gazeuse, liquide ou diphasique.In the rest of the description, the terms “upstream” and “downstream” are understood according to a direction of circulation of a natural gas or a refrigerant fluid through the element concerned. The solid lines represent circuit pipes in which refrigerant fluid or natural gas circulates, while the dotted lines represent circuit pipes in which the fluid does not circulate. Finally, the thinnest lines represent circuit pipes in which the refrigerant fluid circulates, while the thicker lines represent circuit pipes in which the natural gas circulates, whether in gaseous, liquid or diphasic form.

Les figures 1 à 5 illustrent différents modes de réalisation et différents modes de fonctionnement d’un système de contrôle 100 de pression dans une cuve 200 de gaz GN selon la présente invention. Nous allons dans un premier temps décrire les caractéristiques communes à l’ensemble de ces modes de réalisation et modes de fonctionnement de la présente invention. La description qui va suivre donne un exemple particulier d’application de la présente invention dans lequel la cuve 200 contient du gaz naturel GN. Il est entendu qu’il ne s’agit que d’un exemple d’application et que le système de contrôle 100 de pression selon l’invention peut être utilisé avec d’autres types de gaz, tels que par exemple des gaz d’hydrocarbures ou hydrogène.Figures 1 to 5 illustrate different embodiments and different operating modes of a pressure control system 100 in a GN gas tank 200 according to the present invention. We will first describe the characteristics common to all of these embodiments and modes of operation of the present invention. The following description gives a particular example of application of the present invention in which the tank 200 contains natural gas GN. It is understood that this is only an application example and that the pressure control system 100 according to the invention can be used with other types of gas, such as for example hydrocarbons or hydrogen.

Le système de contrôle 100 selon l’invention comprend ainsi une unité de production de froid 110, une unité de condensation 120 et au moins une unité de contrôle 130 configurée, entre autres, pour mesurer une pression dans un ciel de cuve 201 de la cuve 200. On entend par « ciel de cuve » une portion de la cuve 200 dans laquelle le gaz naturel GN est à l’état gazeux. Le gaz naturel GN dans le reste de la cuve 200 est à l’état liquide et la quantité de gaz naturel GN présent à l’état gazeux dans le ciel de cuve 201 dépend du niveau d’évaporation de la partie liquide de ce gaz naturel GN contenu dans la cuve 200.The control system 100 according to the invention thus comprises a cold production unit 110, a condensation unit 120 and at least one control unit 130 configured, among other things, to measure a pressure in a tank top 201 of the tank. 200. The term “vessel head” means a portion of the vessel 200 in which the natural gas GN is in the gaseous state. The natural gas GN in the rest of the tank 200 is in the liquid state and the quantity of natural gas GN present in the gaseous state in the roof of the tank 201 depends on the level of evaporation of the liquid part of this natural gas GN contained in tank 200.

Tel que représenté sur les figures 1 à 5, l’unité de production de froid 110 comprend une boucle de climatisation, c’est-à-dire un circuit 111 de fluide réfrigérant FR sur lequel sont agencés au moins un organe de compression 112, un premier échangeur thermique 113, un dispositif de détente 114 et un deuxième échangeur thermique 115. Selon l’un quelconque des modes de réalisation et/ou modes de fonctionnement illustrés ici, le premier échangeur thermique 113 est configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant FR et du gaz naturel GN prélevé à l’état liquide dans la cuve 200. Ainsi, ce premier échangeur thermique 113 se comporte comme un condenseur à l’égard du fluide réfrigérant, puisque celui-ci transfert ses calories au gaz naturel GN prélevé dans la cuve 200, de sorte à le vaporiser.As shown in Figures 1 to 5, the cold production unit 110 comprises an air conditioning loop, that is to say an FR refrigerant circuit 111 on which are arranged at least one compression member 112, a first heat exchanger 113, an expansion device 114 and a second heat exchanger 115. According to any one of the embodiments and/or modes of operation illustrated here, the first heat exchanger 113 is configured to operate a heat exchange between the refrigerant FR and natural gas GN taken in the liquid state from the tank 200. Thus, this first heat exchanger 113 behaves like a condenser with respect to the refrigerant, since the latter transfers its calories to the natural gas GN taken from tank 200, so as to vaporize it.

Le deuxième échangeur thermique 115 est quant à lui configuré pour opérer un échange de chaleur entre du gaz naturel GN prélevé à l’état liquide ou à l’état gazeux, respectivement, dans la cuve 200 ou dans le ciel de cuve 201, et le fluide réfrigérant FR de sorte à refroidir le gaz naturel GN. Autrement dit, le deuxième échangeur thermique 115 se comporte comme un évaporateur à l’égard du fluide réfrigérant, puisqu’il refroidit le gaz naturel GN et le condense si le gaz naturel est en état gazeux.The second heat exchanger 115 is for its part configured to operate a heat exchange between natural gas GN taken in the liquid state or in the gaseous state, respectively, in the tank 200 or in the top of the tank 201, and the refrigerant fluid FR so as to cool the natural gas GN. In other words, the second heat exchanger 115 behaves like an evaporator with respect to the refrigerant fluid, since it cools the natural gas NG and condenses it if the natural gas is in gaseous state.

Lorsque le système de contrôle 100 de pression est en fonctionnement, le fluide réfrigérant FR quitte le deuxième échangeur thermique 115, après avoir capté des calories du gaz naturel GN, à l’état gazeux ou diphasique avant de rejoindre le premier échangeur thermique 113. Le fluide réfrigérant FR quitte alors le premier échangeur thermique 113 à l’état gazeux puis il rejoint l’organe de compression 112 dans lequel sa pression augmente. Le fluide réfrigérant FR retourne ensuite dans le premier échangeur thermique 113 dans lequel il cède notamment des calories au gaz naturel GN liquide acheminé jusqu’au premier échangeur thermique 113. Le fluide réfrigérant FR quitte donc, cette fois, le premier échangeur thermique 113 à l’état liquide, il passe par le dispositif de détente 114 dans lequel sa pression est diminuée et il rejoint enfin le deuxième échangeur thermique 115 dans lequel il peut à nouveau capter des calories du gaz naturel GN gazeux ou liquide qui circule dans ce deuxième échangeur thermique 115.When the pressure control system 100 is in operation, the refrigerant fluid FR leaves the second heat exchanger 115, after having captured calories from the natural gas GN, in the gaseous or diphasic state before joining the first heat exchanger 113. The refrigerant fluid FR then leaves the first heat exchanger 113 in the gaseous state then it joins the compression member 112 in which its pressure increases. The refrigerant fluid FR then returns to the first heat exchanger 113 in which it notably transfers calories to the liquid natural gas GN routed to the first heat exchanger 113. The refrigerant fluid FR therefore leaves, this time, the first heat exchanger 113 at the liquid state, it passes through the expansion device 114 in which its pressure is reduced and it finally joins the second heat exchanger 115 in which it can again capture calories from the gaseous or liquid natural gas GN which circulates in this second heat exchanger 115.

Le cycle décrit ci-dessus prévoit un passage du fluide réfrigérant dans le premier échangeur thermique 113 directement après son passage dans le deuxième échangeur thermique 115. Autrement dit, une passe dans le premier échangeur thermique 113 est prévue avant l’entrée du fluide réfrigérant dans le dispositif de compression 112.The cycle described above provides for a passage of the refrigerant fluid in the first heat exchanger 113 directly after its passage in the second heat exchanger 115. In other words, a pass in the first heat exchanger 113 is provided before the entry of the refrigerant fluid in the compression device 112.

L’invention couvre également un cycle où le fluide réfrigérant qui sort du deuxième échangeur thermique 115 entre directement dans le dispositif de compression 112, sans passer par le premier échangeur thermique 113.The invention also covers a cycle where the coolant which leaves the second heat exchanger 115 enters directly into the compression device 112, without passing through the first heat exchanger 113.

Le gaz naturel GN évaporé par le premier échangeur thermique 113 est ensuite dirigé vers au moins un appareil 210, 220 consommateur de gaz naturel évaporé. Selon les exemples illustrés ici, le gaz naturel GN évaporé par le premier échangeur thermique 113 permet d’alimenter deux appareils 210, 220 consommateurs de gaz évaporé.The natural gas GN evaporated by the first heat exchanger 113 is then directed to at least one appliance 210, 220 consuming evaporated natural gas. According to the examples illustrated here, the natural gas NG evaporated by the first heat exchanger 113 makes it possible to supply two appliances 210, 220 consumers of evaporated gas.

Tel que cela sera plus amplement détaillé ci-dessous, un premier appareil 210 consommateur de gaz évaporé est configuré pour être alimenté par du gaz à basse pression, c’est-à-dire une pression comprise entre 6 bars et 40 bars, avantageusement entre 6 bars et 17 bars, et un deuxième appareil 220 consommateur de gaz évaporé est quant à lui configuré pour être alimenté par du gaz à haute pression, c’est-à-dire une pression d’au moins 300 bars. Il est entendu qu’il ne s’agit que d’exemples de réalisation et que d’autres types d’appareils consommateur de gaz évaporé pourraient être utilisés sans sortir du contexte de la présente invention. Par exemple, un unique appareil consommateur de gaz naturel évaporé pourrait être alimenté en gaz naturel évaporé par le premier échangeur thermique ou bien les deux appareils consommateurs de gaz naturel évaporé pourraient consommer du gaz naturel évaporé à basse pression.As will be more fully detailed below, a first device 210 consuming evaporated gas is configured to be supplied with gas at low pressure, that is to say a pressure between 6 bars and 40 bars, advantageously between 6 bars and 17 bars, and a second evaporated gas consumer device 220 is itself configured to be supplied with high pressure gas, that is to say a pressure of at least 300 bars. It is understood that these are only exemplary embodiments and that other types of evaporated gas consumer devices could be used without departing from the context of the present invention. For example, a single evaporated natural gas consuming device could be supplied with evaporated natural gas by the first heat exchanger or both evaporated natural gas consuming devices could consume evaporated natural gas at low pressure.

Afin de prélever du gaz naturel GN à l’état liquide dans la cuve 200 et de l’acheminer vers le premier échangeur thermique 113, le système de contrôle 100 comprend au moins une pompe basse pression 140, c’est-à-dire une pompe à la sortie de laquelle le gaz naturel GN à l’état liquide est pressurisé à une pression comprise entre 6 bars et 40 bars, avantageusement entre 6 bars et 17 bars.In order to take NG natural gas in the liquid state from the tank 200 and to route it to the first heat exchanger 113, the control system 100 comprises at least one low-pressure pump 140, that is to say a pump at the outlet of which the natural gas NG in the liquid state is pressurized to a pressure of between 6 bars and 40 bars, advantageously between 6 bars and 17 bars.

Le deuxième échangeur thermique 115 est quant à lui configuré pour opérer un échange de chaleur entre du gaz naturel GN prélevé à l’état liquide ou à l’état gazeux, respectivement, dans la cuve 200 ou dans le ciel de cuve 201, et le fluide réfrigérant FR. Ainsi, tel que cela sera plus amplement détaillé ci-dessous, selon un premier mode de fonctionnement de la présente invention le gaz naturel GN acheminé jusqu’au deuxième échangeur thermique 115 est prélevé à l’état gazeux dans le ciel de cuve 201 et selon un deuxième mode de fonctionnement de la présente invention, le gaz naturel GN acheminé jusqu’au deuxième échangeur thermique 115 est prélevé à l’état liquide dans la cuve 200.The second heat exchanger 115 is for its part configured to operate a heat exchange between natural gas GN taken in the liquid state or in the gaseous state, respectively, in the tank 200 or in the top of the tank 201, and the refrigerant fluid FR. Thus, as will be more fully detailed below, according to a first mode of operation of the present invention, the natural gas GN routed to the second heat exchanger 115 is taken in the gaseous state from the top of the tank 201 and according to a second mode of operation of the present invention, the natural gas GN routed to the second heat exchanger 115 is taken in the liquid state from the tank 200.

Selon l’un ou l’autre de ces modes de fonctionnement, le gaz naturel GN quitte le deuxième échangeur thermique 115 à une température inférieure à la température de ce gaz naturel GN lorsqu’il entre dans le deuxième échangeur thermique 115. Selon l’un quelconque des modes de réalisation ou des modes de fonctionnement décrits et illustrés ici, une conduite 119 est agencée entre une sortie du deuxième échangeur thermique 115 et l’intérieur de la cuve 200 de sorte que le gaz naturel GN refroidi par le deuxième échangeur thermique 115 est réinjecté dans la cuve 200 et ainsi mélangé au gaz naturel GN à l’état liquide déjà présent dans cette cuve 200.According to either of these modes of operation, the natural gas GN leaves the second heat exchanger 115 at a temperature lower than the temperature of this natural gas GN when it enters the second heat exchanger 115. According to the any of the embodiments or modes of operation described and illustrated herein, a pipe 119 is arranged between an outlet of the second heat exchanger 115 and the interior of the vessel 200 so that the natural gas GN cooled by the second heat exchanger 115 is reinjected into the tank 200 and thus mixed with the natural gas GN in the liquid state already present in this tank 200.

Tel que précédemment mentionné, le système de contrôle 100 de pression selon l’invention comprend une unité de contrôle 130. Cette unité de contrôle 130 est configurée pour mesurer une pression dans le ciel de cuve 201, par exemple grâce à un capteur de pression 132, pour comparer la valeur de la pression ainsi mesurée avec une valeur de référence et pour déterminer une quantité de gaz naturel GN à prélever dans la cuve 200 à l’état liquide et/ou gazeux afin que la valeur mesurée de la pression dans le ciel de cuve 201 soit inférieure ou égale à la valeur de référence.As previously mentioned, the pressure control system 100 according to the invention comprises a control unit 130. This control unit 130 is configured to measure a pressure in the top of the tank 201, for example thanks to a pressure sensor 132 , to compare the value of the pressure thus measured with a reference value and to determine a quantity of natural gas GN to be taken from the tank 200 in the liquid and/or gaseous state so that the measured value of the pressure in the sky tank 201 is less than or equal to the reference value.

Tel que schématiquement représenté, cette unité de contrôle 130 reçoit également une information 133 de la part des appareils 210, 220 consommateurs de gaz naturel évaporé concernant leur besoin en gaz naturel GN évaporé.As shown schematically, this control unit 130 also receives information 133 from the devices 210, 220 consumers of evaporated natural gas concerning their need for evaporated natural gas GN.

L’unité de contrôle 130 est configurée pour commander la mise en fonctionnement de l’unité de production de froid 110, lorsque la valeur de la pression mesurée dans le ciel de cuve 201 est supérieure à la valeur de référence ou qu’au moins l’un des appareils 210, 220 consommateurs de gaz naturel évaporé a un besoin non nul en gaz naturel GN évaporé, quel que soit le mode de fonctionnement ou le mode de réalisation de la présente invention.The control unit 130 is configured to control the operation of the cold production unit 110, when the value of the pressure measured in the top of the tank 201 is higher than the reference value or when at least the one of the appliances 210, 220 consuming evaporated natural gas has a non-zero need for evaporated natural gas NG, whatever the mode of operation or the embodiment of the present invention.

L’unité de condensation 120 comprend quant à elle au moins un échangeur de chaleur 121 configuré pour opérer un échange de chaleur entre au moins une partie du gaz naturel GN évaporé par le premier échangeur thermique 113 et du gaz naturel GN prélevé à l’état liquide dans la cuve 200. Selon l’invention, le gaz naturel GN est prélevé à l’état liquide dans la cuve 200 puis acheminé jusqu’à l’échangeur de chaleur 121 grâce à une pompe basse pression 141. Selon les exemples illustrés ici, cette pompe basse pression 141 est distincte de la pompe basse pression 140 de l’unité de production de froid 110 qui permet d’acheminer le gaz naturel GN liquide jusqu’au premier échangeur thermique 113, mais il est entendu que ces deux pompes basse pression 140, 141 pourraient, sans sortir du contexte de la présente invention, être une seule et unique pompe basse pression.The condensing unit 120 comprises for its part at least one heat exchanger 121 configured to operate a heat exchange between at least a part of the natural gas GN evaporated by the first heat exchanger 113 and the natural gas GN taken off in the state liquid in the tank 200. According to the invention, the natural gas GN is withdrawn in the liquid state from the tank 200 then conveyed to the heat exchanger 121 thanks to a low pressure pump 141. According to the examples illustrated here , this low-pressure pump 141 is separate from the low-pressure pump 140 of the cold production unit 110 which makes it possible to convey the liquid natural gas GN to the first heat exchanger 113, but it is understood that these two low-pressure pumps pressure 140, 141 could, without departing from the context of the present invention, be a single low-pressure pump.

On comprend donc que le gaz naturel GN prélevé à l’état liquide dans la cuve 200 et acheminé jusqu’à l’échangeur de chaleur 121 capte des calories cédées par le gaz naturel GN évaporé par le premier échangeur thermique 113. Cet échange de chaleur s’opère de sorte que le gaz naturel GN quitte l’échangeur de chaleur 121 à l’état liquide ou diphasique.It is therefore understood that the natural gas GN withdrawn in the liquid state from the tank 200 and routed to the heat exchanger 121 captures the calories released by the natural gas GN evaporated by the first heat exchanger 113. This heat exchange takes place so that the natural gas GN leaves the heat exchanger 121 in the liquid or two-phase state.

Un canal 123 est en outre agencé entre une sortie de l’échangeur de chaleur 121 et le fond de cuve 200, permettant au gaz naturel GN ainsi condensé de retourner dans cette cuve 200. On note par ailleurs qu’un canal additionnel 124 est en outre agencé entre une autre sortie de l’échangeur de chaleur 121 et le canal 123. Ainsi, le gaz naturel GN réchauffé par l’échangeur de chaleur 121 et le gaz naturel GN refroidi par cet échangeur de chaleur 121 sont réunis et renvoyé, simultanément, au fond de la cuve 200.A channel 123 is also arranged between an outlet of the heat exchanger 121 and the bottom of the tank 200, allowing the natural gas GN thus condensed to return to this tank 200. It is also noted that an additional channel 124 is in further arranged between another outlet of the heat exchanger 121 and the channel 123. Thus, the natural gas GN heated by the heat exchanger 121 and the natural gas GN cooled by this heat exchanger 121 are combined and returned, simultaneously , at the bottom of the tank 200.

Tel que cela sera plus amplement détaillé ci-dessous, une vanne 122 est agencée en amont de l’échangeur de chaleur 121 afin de diriger ou d’interdire la circulation du gaz naturel GN évaporé par le premier échangeur thermique 113 vers cet échangeur de chaleur 121. Autrement dit, cette vanne 122 est agencée entre le premier échangeur thermique 113 et l’échangeur de chaleur 121 et contrôle au moins en partie le fonctionnement de l’unité de condensation 120. Cette vanne 122 est par exemple pilotée par l’unité de contrôle 130 par une ligne de commande 134. Ainsi, cette unité de contrôle 130 est en outre configurée pour déterminer la plus grande des deux valeurs entre le besoin minimum en gaz naturel GN évaporé des appareils 210, 220 consommateurs de gaz naturel évaporé et la quantité minimum de gaz naturel GN à prélever dans la cuve 200 pour revenir à une pression dite de référence. Selon l’invention, lorsque la quantité de gaz naturel GN à prélever à l’état liquide et/ou gazeux pour que la valeur de la pression mesurée soit inférieure ou égale à la valeur de référence est supérieure à la quantité de gaz naturel GN évaporé demandée par les appareils 210, 220 consommateurs de gaz naturel évaporé, alors l’unité de contrôle 130 ouvre la vanne 122 pour permettre la condensation du gaz naturel GN excessivement évaporé grâce à l’unité de condensation 120, et ainsi permettre le retour de ce gaz naturel GN condensé dans la cuve 200. A contrario, lorsque la quantité de gaz naturel GN évaporé demandée par les appareils 210, 220 consommateurs de gaz naturel évaporé est inférieure à la quantité de gaz naturel GN à prélever dans la cuve 200 pour revenir à la pression de référence, alors l’unité de contrôle 130 ferme la vanne 122, forçant ainsi la totalité du gaz naturel GN évaporé par le premier échangeur thermique 113 à rejoindre les appareils 210, 220 consommateurs de gaz naturel évaporé.As will be more fully detailed below, a valve 122 is arranged upstream of the heat exchanger 121 in order to direct or prevent the circulation of the natural gas GN evaporated by the first heat exchanger 113 towards this heat exchanger. 121. In other words, this valve 122 is arranged between the first heat exchanger 113 and the heat exchanger 121 and at least partially controls the operation of the condensing unit 120. This valve 122 is for example controlled by the unit control unit 130 by a command line 134. Thus, this control unit 130 is further configured to determine the greater of the two values between the minimum need for evaporated GN natural gas of the appliances 210, 220 consumers of evaporated natural gas and the minimum quantity of natural gas GN to be taken from tank 200 to return to a so-called reference pressure. According to the invention, when the quantity of natural gas GN to be withdrawn in the liquid and/or gaseous state so that the value of the measured pressure is less than or equal to the reference value is greater than the quantity of natural gas GN evaporated requested by the devices 210, 220 consumers of evaporated natural gas, then the control unit 130 opens the valve 122 to allow the condensation of the excessively evaporated natural gas GN thanks to the condensing unit 120, and thus allow the return of this natural gas GN condensed in the tank 200. Conversely, when the quantity of evaporated natural gas GN requested by the appliances 210, 220 consumers of evaporated natural gas is less than the quantity of natural gas GN to be taken from the tank 200 to return to the reference pressure, then the control unit 130 closes the valve 122, thus forcing all of the natural gas GN evaporated by the first heat exchanger 113 to join the appliances 210, 220 gas consumers na evaporated turel.

Les figures 1 à 3 représentent de façon schématique un système de contrôle 100 de pression dans une cuve 200 de gaz naturel GN selon un premier mode de réalisation de la présente invention, les figures 1 et 2 représentant un premier mode de fonctionnement de ce système de contrôle 100 et la figure 3 représentant un deuxième mode de fonctionnement de ce système de contrôle 100.Figures 1 to 3 schematically represent a pressure control system 100 in a GN natural gas tank 200 according to a first embodiment of the present invention, Figures 1 and 2 representing a first mode of operation of this system of control 100 and FIG. 3 representing a second mode of operation of this control system 100.

Selon ce premier mode de réalisation, le premier échangeur thermique 113 comprend deux passes 116, 117. Une première passe 116 de ce premier échangeur thermique 113 est configurée pour alimenter le premier appareil 210 consommateur de gaz évaporé et une deuxième passe 117 de ce deuxième échangeur thermique 113 étant configurée pour alimenter le deuxième appareil 220 consommateur de gaz évaporé. Tel que précédemment évoqué, selon un exemple d’application de la présente invention, le deuxième appareil 220 consommateur de gaz évaporé peut être un appareil consommateur de gaz à haute pression. Ainsi, selon les exemples illustrés ici, une pompe haute pression 118 est agencée en amont de la deuxième passe 117 du premier échangeur thermique 113, c’est-à-dire entre la pompe basse pression 140 et une entrée du premier échangeur thermique 113. Autrement dit, selon les exemples illustrés sur les figures 1 à 3, le gaz naturel GN quitte la première passe 116 du premier échangeur thermique 113 à une pression inférieure ou égale à 40 bars, avantageusement à une pression inférieure ou égale à 17 bars, tandis que le gaz naturel GN quitte la deuxième passe 117 de ce premier échangeur thermique 113 à une pression supérieure ou égale à 300 bars.According to this first embodiment, the first heat exchanger 113 comprises two passes 116, 117. A first pass 116 of this first heat exchanger 113 is configured to supply the first device 210 consuming evaporated gas and a second pass 117 of this second exchanger thermal 113 being configured to supply the second device 220 consuming evaporated gas. As mentioned previously, according to an example of application of the present invention, the second device 220 consuming evaporated gas can be a device consuming high pressure gas. Thus, according to the examples illustrated here, a high pressure pump 118 is arranged upstream of the second pass 117 of the first heat exchanger 113, that is to say between the low pressure pump 140 and an inlet of the first heat exchanger 113. In other words, according to the examples illustrated in FIGS. 1 to 3, the natural gas GN leaves the first pass 116 of the first heat exchanger 113 at a pressure less than or equal to 40 bars, advantageously at a pressure less than or equal to 17 bars, while that the natural gas GN leaves the second pass 117 of this first heat exchanger 113 at a pressure greater than or equal to 300 bars.

Il est entendu qu’il ne s’agit que d’un exemple d’application de la présente invention et que le premier échangeur thermique 113 pourrait être configuré pour alimenter uniquement des appareils consommateurs de gaz à basse pression sans sortir du contexte de la présente invention, la deuxième passe étant alors dépourvue de pompe haute pression.It is understood that this is only an example of application of the present invention and that the first heat exchanger 113 could be configured to supply only low-pressure gas-consuming appliances without departing from the context of the present invention. invention, the second pass then being devoid of a high-pressure pump.

Les figures 1 et 2 illustrent un premier mode de fonctionnement du système de contrôle 100 de pression selon le premier mode de réalisation qui vient d’être décrit. Selon ce premier mode de fonctionnement, un dispositif de compression 131 est agencé en amont du deuxième échangeur thermique 115, c’est-à-dire entre le ciel de cuve 201 et ce deuxième échangeur thermique 115. Ce dispositif de compression 131 permet ainsi de prélever du gaz naturel GN à l’état gazeux dans le ciel de cuve 201, en l’aspirant, pour l’acheminer jusqu’au deuxième échangeur thermique 115.Figures 1 and 2 illustrate a first mode of operation of the pressure control system 100 according to the first embodiment which has just been described. According to this first mode of operation, a compression device 131 is arranged upstream of the second heat exchanger 115, that is to say between the vessel head 201 and this second heat exchanger 115. This compression device 131 thus makes it possible to take natural gas GN in the gaseous state from the top of the tank 201, by sucking it in, to convey it to the second heat exchanger 115.

Ainsi, selon le premier mode de fonctionnement du système de contrôle 100 de pression selon le premier mode de réalisation de la présente invention, l’unité de contrôle 130 qui détecte une pression trop élevée dans le ciel de cuve 201, active l’unité de production de froid 110 et le dispositif de compression 131 de sorte à abaisser cette pression en prélevant du gaz naturel GN gazeux présent dans ce ciel de cuve 201. Ce gaz naturel GN gazeux rejoint alors le deuxième échangeur thermique 115 dans lequel il cède des calories au fluide réfrigérant FR qui circule également dans ce deuxième échangeur thermique 115 tel que précédemment décrit. Le gaz naturel GN ressort ainsi du deuxième échangeur thermique 115 à l’état liquide ou diphasique et il est injecté au fond de la cuve 200 grâce à la conduite 119 évoqué ci-dessus.Thus, according to the first mode of operation of the pressure control system 100 according to the first embodiment of the present invention, the control unit 130 which detects too high a pressure in the head of the vessel 201, activates the cold production 110 and the compression device 131 so as to lower this pressure by withdrawing gaseous natural gas GN present in this top of the tank 201. This gaseous natural gas GN then joins the second heat exchanger 115 in which it yields calories to the refrigerant fluid FR which also circulates in this second heat exchanger 115 as previously described. The natural gas GN thus emerges from the second heat exchanger 115 in the liquid or two-phase state and is injected into the bottom of the tank 200 through the pipe 119 mentioned above.

Tel que précédemment décrit, le gaz naturel GN évaporé par le premier échangeur thermique 113 est envoyé vers les appareils 210, 220 consommateurs de gaz. On distingue alors deux situations respectivement illustrées sur les figures 1 et 2.As previously described, the natural gas GN evaporated by the first heat exchanger 113 is sent to the devices 210, 220 gas consumers. We then distinguish two situations respectively illustrated in Figures 1 and 2.

Dans une première situation illustrée sur la figure 1, les appareils 210, 220 consommateurs de gaz évaporé ont une demande en gaz évaporé inférieure à la quantité de gaz naturel effectivement évaporé par le premier échangeur thermique 113, cette dernière étant par ailleurs dépendante de la pression dans le ciel de cuve 201 tel que précédemment évoqué. Dans cette situation, la vanne 122 de l’unité de condensation 120 est ouverte et la pompe basse pression 141 de l’unité de condensation 120 est mise en fonctionnement afin de permettre de condenser une partie du gaz naturel évaporé et ainsi pouvoir renvoyer ce gaz naturel condensé dans la cuve 200 grâce au canal 123, tel que précédemment décrit. On note que l’unité de condensation 120 du système de contrôle 100 de pression selon le premier mode de réalisation est raccordée à la première passe 116 du premier échangeur thermique 113. En d’autres termes, l’échangeur de chaleur 121 est alimenté par du gaz naturel GN évaporé et à basse pression.In a first situation illustrated in FIG. 1, the devices 210, 220 consumers of evaporated gas have a demand for evaporated gas that is less than the quantity of natural gas actually evaporated by the first heat exchanger 113, the latter being moreover dependent on the pressure. in the top of the tank 201 as previously mentioned. In this situation, the valve 122 of the condensing unit 120 is open and the low pressure pump 141 of the condensing unit 120 is put into operation in order to make it possible to condense part of the evaporated natural gas and thus be able to return this gas natural condensed in the tank 200 through the channel 123, as previously described. It is noted that the condensing unit 120 of the pressure control system 100 according to the first embodiment is connected to the first pass 116 of the first heat exchanger 113. In other words, the heat exchanger 121 is supplied by NG natural gas evaporated and at low pressure.

Dans une deuxième situation illustrée sur la figure 2, les appareils 210, 220 consommateurs de gaz évaporé ont une consommation de gaz naturel évaporé supérieure ou égale à la quantité de gaz effectivement évaporé par le premier échangeur thermique 113. La vanne 122 est ainsi, dans cette deuxième situation, fermée et la pompe basse pression 141 de l’unité de condensation 120 est arrêtée. Autrement dit, dans cette deuxième situation, aucun fluide ne circule dans l’unité de condensation 120.In a second situation illustrated in FIG. 2, the devices 210, 220 evaporated gas consumers have a consumption of evaporated natural gas greater than or equal to the quantity of gas actually evaporated by the first heat exchanger 113. The valve 122 is thus, in this second situation, closed and the low pressure pump 141 of the condensing unit 120 is stopped. In other words, in this second situation, no fluid circulates in the condensing unit 120.

La figure 3 illustre un deuxième mode de fonctionnement du système de contrôle 100 de pression selon le premier mode de réalisation décrit ci-dessus. Selon ce deuxième mode de fonctionnement, le gaz naturel GN acheminé jusqu’au deuxième échangeur thermique 115 est prélevé dans la cuve 200 à l’état liquide par une pompe basse pression 142. Selon l’exemple illustré ici, cette pompe basse pression 142 est distincte de la pompe basse pression 140 de l’unité de production de froid 110 et de la pompe basse pression 141 de l’unité de condensation 120 mais il est entendu qu’il pourrait s’agir d’une seule et unique pompe basse pression, sans sortir du contexte de la présente invention.FIG. 3 illustrates a second mode of operation of the pressure control system 100 according to the first embodiment described above. According to this second mode of operation, the natural gas GN routed to the second heat exchanger 115 is taken from the tank 200 in the liquid state by a low pressure pump 142. According to the example illustrated here, this low pressure pump 142 is distinct from the low pressure pump 140 of the cold production unit 110 and from the low pressure pump 141 of the condensing unit 120 but it is understood that it could be a single and unique low pressure pump , without departing from the context of the present invention.

Le gaz naturel GN à l’état liquide cède des calories au fluide réfrigérant FR circulant dans le deuxième échangeur thermique 115 tel que précédemment décrit de sorte que le gaz naturel GN est refroidi par ce deuxième échangeur thermique 115. La conduite 119 agencée entre la sortie du deuxième échangeur thermique 115 et l’intérieur de la cuve 200 où le gaz naturel à l’état liquide est contenu, présente une dérivation 150 qui s’étend entre la conduite 119 et le ciel de cuve 201, c’est-à-dire qu’une extrémité de cette dérivation 150 débouche dans le ciel de cuve 201. Tel que schématiquement représenté, cette extrémité de la dérivation 150 porte une rampe de pulvérisation 151. Ainsi, au moins une partie du gaz naturel GN refroidi par le deuxième échangeur thermique 115 est pulvérisé dans le ciel de cuve 201. La circulation de gaz naturel GN refroidi vers la rampe de pulvérisation 151 est placée sous la dépendance d’une vanne 152, par exemple trois voies, disposée à la naissance de la dérivation 150 sur la conduite 119.The natural gas GN in the liquid state yields calories to the refrigerant fluid FR circulating in the second heat exchanger 115 as previously described so that the natural gas GN is cooled by this second heat exchanger 115. The pipe 119 arranged between the outlet of the second heat exchanger 115 and the interior of the tank 200 where the natural gas in the liquid state is contained, has a bypass 150 which extends between the pipe 119 and the top of the tank 201, i.e. say that one end of this bypass 150 opens into the top of the tank 201. As shown schematically, this end of the bypass 150 carries a spray ramp 151. Thus, at least part of the natural gas GN cooled by the second exchanger 115 is sprayed into the top of the tank 201. The circulation of cooled GN natural gas to the spray ramp 151 is placed under the control of a valve 152, for example three-way, arranged at the birth of the derivative ation 150 on pipe 119.

On comprend alors que lorsque l’unité de contrôle 130 mesure une pression du ciel de cuve 201 trop élevée par rapport à la valeur de référence, elle met la pompe basse pression 142 en fonctionnement de sorte que du gaz naturel GN liquide soit pulvérisé par la rampe de pulvérisation 151 dans le ciel de cuve 201. Cette pulvérisation permet d’abaisser la température du ciel de cuve 201, entrainant ainsi la condensation d’une partie du gaz naturel GN présent à l’état gazeux dans ce ciel de cuve 201, ce qui permet de diminuer la pression de ce ciel de cuve 201 jusqu’à une valeur inférieure à la valeur de référence.It is then understood that when the control unit 130 measures a pressure in the top of the tank 201 that is too high compared to the reference value, it puts the low pressure pump 142 into operation so that liquid natural gas GN is sprayed by the spray bar 151 in the top of the tank 201. This spraying makes it possible to lower the temperature of the top of the tank 201, thus causing the condensation of part of the natural gas GN present in the gaseous state in this top of the tank 201, which makes it possible to reduce the pressure of this vessel head 201 to a value lower than the reference value.

Selon une variante non illustrée du deuxième mode de fonctionnement du système de contrôle de pression selon l’invention, la rampe de pulvérisation peut être remplacée par un échangeur de chaleur gravitaire tel que décrit dans le document FR3049331. Le contenu de ce document FR3049331 est incorporé par référence, eu égard à l’échangeur de chaleur gravitaire. Selon cette variante, le gaz naturel présent à l’état gazeux dans le ciel de cuve est alors aspiré par cet échangeur de chaleur gravitaire d’une part et d’autre part le gaz naturel refroidi par le deuxième échangeur thermique rejoint cet échangeur de chaleur gravitaire. Le gaz naturel à l’état gazeux aspiré par cet échangeur de chaleur gravitaire est ainsi refroidi par le gaz naturel refroidi par le deuxième échangeur thermique, de sorte qu’il se condense avant de retomber dans le ciel de cuve, puis dans la cuve, abaissant ainsi la pression du ciel de cuve.According to a non-illustrated variant of the second mode of operation of the pressure control system according to the invention, the spray boom can be replaced by a gravity heat exchanger as described in document FR3049331. The content of this document FR3049331 is incorporated by reference, with regard to the gravity heat exchanger. According to this variant, the natural gas present in the gaseous state in the top of the vessel is then sucked in by this gravity heat exchanger on the one hand and on the other hand the natural gas cooled by the second heat exchanger reaches this heat exchanger gravity. The gaseous natural gas sucked in by this gravity heat exchanger is thus cooled by the natural gas cooled by the second heat exchanger, so that it condenses before falling back into the top of the tank, then into the tank, thus lowering the pressure in the top of the tank.

La description du fonctionnement de l’unité de condensation selon ce deuxième mode de fonctionnement du système de contrôle de pression selon le premier mode de réalisation de la présente invention est identique à ce qui vient d’être décrit en référence au premier mode de fonctionnement et la description qui en est faite en référence aux figures 1 et 2 s’applique mutatis mutandis à ce deuxième mode de fonctionnement.The description of the operation of the condensing unit according to this second mode of operation of the pressure control system according to the first embodiment of the present invention is identical to what has just been described with reference to the first mode of operation and the description given with reference to FIGS. 1 and 2 applies mutatis mutandis to this second mode of operation.

Les figures 4 et 5 illustrent le système de contrôle 100 de pression selon le deuxième mode de réalisation de la présente invention, ces figures 4 et 5 illustrant, respectivement, le premier mode de fonctionnement du système de contrôle 100 de et le deuxième mode de fonctionnement de ce système de contrôle 100 de pression.Figures 4 and 5 illustrate the pressure control system 100 according to the second embodiment of the present invention, these Figures 4 and 5 illustrating, respectively, the first mode of operation of the control system 100 and the second mode of operation of this pressure control system 100.

Le système de contrôle 100 de pression selon le deuxième mode de réalisation de la présente invention diffère du système de contrôle 100 de pression selon le premier mode de réalisation en ce que le premier échangeur thermique 113 est dépourvu de la première passe. Ainsi, le gaz naturel GN est prélevé dans la cuve 200 à l’état liquide par la pompe basse pression 140 et sa pression est augmentée en amont du premier échangeur thermique 113 par la pompe haute pression 118. Toutefois, tel que précédemment évoqué, le gaz naturel GN évaporé par le premier échangeur thermique 113 doit pouvoir alimenter, à la fois, le premier appareil 210 consommateur de gaz évaporé basse pression et le deuxième appareil 220 consommateur de gaz évaporé haute pression.The pressure control system 100 according to the second embodiment of the present invention differs from the pressure control system 100 according to the first embodiment in that the first heat exchanger 113 does not have the first pass. Thus, the natural gas GN is taken from the tank 200 in the liquid state by the low pressure pump 140 and its pressure is increased upstream of the first heat exchanger 113 by the high pressure pump 118. However, as previously mentioned, the natural gas NG evaporated by the first heat exchanger 113 must be able to supply both the first appliance 210 consuming low pressure evaporated gas and the second appliance 220 consuming high pressure evaporated gas.

Selon le deuxième mode de réalisation de la présente invention, le premier appareil 210 et le deuxième appareil 220 sont donc alimentés par deux branches 211, 221 distinctes qui se séparent en aval du premier échangeur thermique 113. Ainsi la première branche 211 permet d’alimenter le premier appareil 210 et la deuxième branche 221 permet, quant à elle, d’alimenter le deuxième appareil 220. Afin d’alimenter le premier appareil 210 avec du gaz naturel évaporé basse pression, la première branche 211 porte un organe de détente 212 qui permet de réduire la pression du gaz naturel GN évaporé pour le porter à une pression compatible avec le fonctionnement du premier appareil 210.According to the second embodiment of the present invention, the first device 210 and the second device 220 are therefore supplied by two distinct branches 211, 221 which separate downstream from the first heat exchanger 113. Thus the first branch 211 makes it possible to supply the first device 210 and the second branch 221 makes it possible, in turn, to supply the second device 220. In order to supply the first device 210 with low-pressure evaporated natural gas, the first branch 211 carries an expansion device 212 which makes it possible to reduce the pressure of the evaporated NG natural gas to bring it to a pressure compatible with the operation of the first device 210.

Il est entendu qu’il ne s’agit là que d’un exemple de réalisation et que l’on pourra par exemple prévoir que les deux appareils consommateurs de gaz évaporé consomment du gaz à basse pression, auquel cas l’unité de production de froid sera dépourvue de pompe haute pression.It is understood that this is only an exemplary embodiment and that it could for example be provided that the two appliances consuming evaporated gas consume gas at low pressure, in which case the production unit of cold will be without a high pressure pump.

De façon similaire à ce qui a été précédemment décrit, lorsque les appareils 210, 220 consommateurs de gaz évaporés ne consomment pas la totalité du gaz naturel effectivement évaporé par le premier échangeur thermique 113, la vanne 122 est ouverte et la pompe basse pression 141 de l’unité de condensation 120 est mise en fonctionnement afin de permettre la condensation du surplus de gaz évaporé et ainsi permettre son retour dans la cuve 200, sans augmenter la pression du ciel de cuve 201. Tel que précédemment décrit, l’échangeur de chaleur 121 est également alimenté par du gaz naturel GN évaporé et à basse pression. Autrement dit, l’unité de condensation 120 est raccordée à la première branche 211, en aval de l’organe de détente 212, c’est-à-dire entre cet organe de détente 212 et le premier appareil 210.Similarly to what was previously described, when the devices 210, 220 evaporated gas consumers do not consume all of the natural gas actually evaporated by the first heat exchanger 113, the valve 122 is open and the low pressure pump 141 of the condensing unit 120 is put into operation in order to allow the condensation of the excess evaporated gas and thus allow its return to the vessel 200, without increasing the pressure of the vessel head 201. As previously described, the heat exchanger 121 is also powered by evaporated, low-pressure NG natural gas. In other words, the condensing unit 120 is connected to the first branch 211, downstream of the expansion device 212, that is to say between this expansion device 212 and the first device 210.

Par ailleurs, le système de contrôle 100 de pression illustré sur la figure 4 fonctionne selon le premier mode de fonctionnement décrit et illustré sur la figure 3, c’est-à-dire que le deuxième échangeur thermique 115 est alimenté par du gaz naturel GN prélevé à l’état gazeux. La description de ce premier mode de fonctionnement donnée en référence à cette figure 3 est donc directement transposable au système de contrôle 100 de pression illustré sur la figure 4.Furthermore, the pressure control system 100 illustrated in FIG. 4 operates according to the first mode of operation described and illustrated in FIG. 3, that is to say that the second heat exchanger 115 is supplied with natural gas GN taken in the gaseous state. The description of this first mode of operation given with reference to this figure 3 is therefore directly transposable to the pressure control system 100 illustrated in figure 4.

Enfin, la figure 5 illustre le deuxième mode de fonctionnement du système de contrôle 100 de pression selon le deuxième mode de réalisation qui vient d’être décrit. La description qui vient d’être donnée de ce deuxième mode de réalisation en référence à la figure 4 s’applique mutatis mutandis au système de contrôle 100 de pression illustré sur la figure 5.Finally, FIG. 5 illustrates the second mode of operation of the pressure control system 100 according to the second embodiment which has just been described. The description which has just been given of this second embodiment with reference to FIG. 4 applies mutatis mutandis to the pressure control system 100 illustrated in FIG. 5.

La description du deuxième mode de fonctionnement du système de contrôle 100 de pression a également été décrit précédemment et la description donnée à ce sujet en référence à la figure 3 s’applique mutatis mutandis à la figure 5.The description of the second mode of operation of the pressure control system 100 has also been described previously and the description given on this subject with reference to FIG. 3 applies mutatis mutandis to FIG. 5.

Bien sûr, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrit et de nombreux aménagements peuvent être apportés à cet exemple sans sortir du cadre de l’invention.Of course, the invention is not limited to the examples which have just been described and many adjustments can be made to this example without departing from the scope of the invention.

L’invention, telle qu’elle vient d’être décrite, atteint bien le but qu’elle s’était fixé, et permet de proposer un système de contrôle de la pression dans une cuve de gaz naturel destinée à un navire. Des variantes non décrites ici pourraient être mises en œuvre sans sortir du contexte de l’invention, dès lors que, conformément à l’invention, elles comprennent un dispositif de vérification conforme à l’aspect de l’invention.The invention, as it has just been described, achieves the goal it had set itself, and makes it possible to propose a system for controlling the pressure in a natural gas tank intended for a ship. Variants not described here could be implemented without departing from the context of the invention, provided that, in accordance with the invention, they include a verification device in accordance with the aspect of the invention.

Claims (17)

Système de contrôle (100) de la pression dans une cuve (200) équipant un navire, la cuve (200) étant configurée pour contenir une cargaison de gaz (GN) à l’état liquide et le système de contrôle (100) de la pression comprenant :
  • au moins une unité de production de froid (110) comprenant au moins un premier échangeur thermique (113) configuré pour évaporer le gaz (GN) reçu par le premier échangeur thermique (113) à l’état liquide et au moins un deuxième échangeur thermique (115) configuré pour refroidir le gaz (GN) et ajuster la pression dans la cuve (200), le premier échangeur thermique (113) étant configuré pour alimenter en gaz (GN) évaporé un appareil (210, 220) consommateur de gaz (GN) ;
  • au moins une unité de condensation (120) du gaz (GN) évaporé par le premier échangeur thermique (113) et qui comprend au moins un échangeur de chaleur (121) configuré pour opérer un échange de chaleur entre une partie du gaz (GN) évaporé par le premier échangeur thermique (113) et du gaz (GN) prélevé à l’état liquide dans la cuve (200).
Pressure control system (100) in a tank (200) fitted to a ship, the tank (200) being configured to contain a cargo of gas (GN) in the liquid state and the control system (100) of the pressure including:
  • at least one cold production unit (110) comprising at least one first heat exchanger (113) configured to evaporate the gas (GN) received by the first heat exchanger (113) in the liquid state and at least one second heat exchanger (115) configured to cool the gas (GN) and adjust the pressure in the tank (200), the first heat exchanger (113) being configured to supply evaporated gas (GN) to a device (210, 220) consuming gas ( GN);
  • at least one condensing unit (120) for the gas (GN) evaporated by the first heat exchanger (113) and which comprises at least one heat exchanger (121) configured to effect a heat exchange between a part of the gas (GN) evaporated by the first heat exchanger (113) and gas (GN) taken in the liquid state in the tank (200).
Système de contrôle (100) selon la revendication précédente, comprenant au moins une conduite (119) qui s’étend depuis une sortie du deuxième échangeur thermique (115) jusqu’à l’intérieur de la cuve (200) de stockage.Control system (100) according to the preceding claim, comprising at least one pipe (119) which extends from an outlet of the second heat exchanger (115) to the interior of the storage tank (200). Système de contrôle (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le gaz (GN) acheminé jusqu’à une entrée du deuxième échangeur thermique (115) est prélevé dans le ciel de cuve (201) par un dispositif de compression (131).Control system (100) according to any one of the preceding claims, in which the gas (GN) conveyed to an inlet of the second heat exchanger (115) is taken from the top of the vessel (201) by a compression device (131). Système de contrôle (100) selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel la cuve (200) comprend une rampe de pulvérisation (151) raccordée à une sortie du deuxième échangeur thermique (115).Control system (100) according to any one of claims 1 or 2, in which the tank (200) comprises a spray boom (151) connected to an outlet of the second heat exchanger (115). Système de contrôle (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins un canal (123) agencé entre une sortie de l’échangeur de chaleur (121) et un fond de la cuve (200).Control system (100) according to any one of the preceding claims, comprising at least one channel (123) arranged between an outlet of the heat exchanger (121) and a bottom of the tank (200). Système de contrôle (100) selon la revendication précédente, dans lequel le gaz (GN) réchauffé par l’échangeur de chaleur (121) et le gaz (GN) évaporé refroidi par l’échangeur de chaleur (121) sont mélangés avant d’être distribués dans le fond de la cuve (200).Control system (100) according to the preceding claim, in which the gas (NG) heated by the heat exchanger (121) and the evaporated gas (NG) cooled by the heat exchanger (121) are mixed before be distributed in the bottom of the tank (200). Système de contrôle (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins une pompe basse pression (140) est agencée en amont du premier échangeur thermique (113).Control system (100) according to any one of the preceding claims, in which at least one low pressure pump (140) is arranged upstream of the first heat exchanger (113). Système de contrôle (100) selon la revendication précédente, comprenant au moins une pompe haute pression (118) agencée entre la pompe basse pression (140) et une entrée du premier échangeur thermique (113).Control system (100) according to the preceding claim, comprising at least one high pressure pump (118) arranged between the low pressure pump (140) and an inlet of the first heat exchanger (113). Système de contrôle (100) selon la revendication précédente, dans lequel le premier échangeur thermique (113) comprend au moins une première passe (116) et une deuxième passe (117), la première passe (116) étant alimentée directement par la pompe basse pression (140) et la deuxième passe (117) étant alimentée par la pompe haute pression (118) agencée entre la pompe basse pression (140) et l’entrée du premier échangeur thermique (113).Control system (100) according to the preceding claim, in which the first heat exchanger (113) comprises at least a first pass (116) and a second pass (117), the first pass (116) being supplied directly by the low pump pressure (140) and the second pass (117) being supplied by the high pressure pump (118) arranged between the low pressure pump (140) and the inlet of the first heat exchanger (113). Système de contrôle (100) selon la revendication 8, dans lequel le premier échangeur thermique (113) est configuré pour alimenter deux appareils (210, 220) consommateurs de gaz (GN), au moins un organe de détente (212) étant agencé entre le premier échangeur thermique (113) et l’un des appareils (210, 220) consommateurs de gaz (GN) évaporé.Control system (100) according to claim 8, in which the first heat exchanger (113) is configured to supply two devices (210, 220) consuming gas (GN), at least one expansion member (212) being arranged between the first heat exchanger (113) and one of the appliances (210, 220) consuming evaporated gas (GN). Système de contrôle (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’unité de production de froid (110) comprend un circuit (111) de fluide réfrigérant (FR) sur lequel sont agencés au moins un organe de compression (112) du fluide réfrigérant (FR), au moins le premier échangeur thermique (113), au moins un dispositif de détente (114) et au moins le deuxième échangeur thermique (115).Control system (100) according to any one of the preceding claims, in which the cold production unit (110) comprises a circuit (111) of refrigerant fluid (FR) on which are arranged at least one compression member ( 112) of the refrigerant fluid (FR), at least the first heat exchanger (113), at least one expansion device (114) and at least the second heat exchanger (115). Navire de transport de gaz (GN) liquéfié, comprenant au moins une cuve (200) d’une cargaison de gaz (GN) liquéfié, au moins un appareil (210, 220) consommateur de gaz (GN) évaporé et au moins un système de contrôle (100) de la pression dans la cuve (200) selon l’une quelconque des revendications précédentes.Vessel for transporting liquefied gas (NG), comprising at least one tank (200) of a cargo of liquefied gas (NG), at least one appliance (210, 220) consuming evaporated gas (NG) and at least one system control (100) of the pressure in the tank (200) according to any one of the preceding claims. Procédé de gestion d’une pression dans une cuve (200) équipant un navire, le procédé mettant en œuvre un système de contrôle (100) de pression selon l’une quelconque des revendications 1, 2 ou 4 à 11 et le procédé comprenant au moins les étapes de :
  • prélèvement du gaz (GN) à l’état liquide dans la cuve (200) ;
  • évaporation d’une première partie du gaz (GN) prélevé à l’état liquide dans la cuve (200) par échange de chaleur avec un fluide réfrigérant dans le premier échangeur thermique (113) pour alimenter au moins un appareil (210, 220) consommateur de gaz (GN) évaporé ;
  • refroidissement d’une deuxième partie du gaz (GN) prélevé à l’état liquide dans la cuve (200) par échange de chaleur avec le fluide réfrigérant (FR) dans le deuxième échangeur thermique (115) et pulvérisation d’au moins une partie de ce gaz (GN) refroidi dans le ciel de cuve (201).
Method for managing pressure in a tank (200) fitted to a ship, the method implementing a pressure control system (100) according to any one of Claims 1, 2 or 4 to 11 and the method comprising at minus the steps of:
  • withdrawal of the gas (NG) in the liquid state from the tank (200);
  • evaporation of a first part of the gas (NG) withdrawn in the liquid state from the tank (200) by heat exchange with a refrigerant fluid in the first heat exchanger (113) to supply at least one device (210, 220) gas consumer (NG) evaporated;
  • cooling of a second part of the gas (NG) withdrawn in the liquid state from the tank (200) by heat exchange with the refrigerant fluid (FR) in the second heat exchanger (115) and spraying of at least a part of this gas (NG) cooled in the top of the vessel (201).
Procédé de gestion d’une pression dans une cuve (200) équipant un navire, le procédé mettant en œuvre un système de contrôle (100) de pression selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 ou 5 à 11 et le procédé comprenant au moins les étapes de :
  • prélèvement de gaz (GN) à l’état liquide et à l’état gazeux dans la cuve (200) ;
  • évaporation du gaz (GN) prélevé à l’état liquide dans la cuve (200) par échange de chaleur avec un fluide réfrigérant (FR) dans le premier échangeur thermique (113) pour alimenter au moins un appareil consommateur (210, 220) de gaz (GN) évaporé;
  • condensation du gaz (GN) prélevé à l’état gazeux dans la cuve (200) par échange de chaleur avec le fluide réfrigérant (FR) dans le deuxième échangeur thermique (115) et injection de ce gaz (GN) condensé à l’intérieur de la cuve (200).
Method for managing pressure in a tank (200) fitted to a ship, the method implementing a pressure control system (100) according to any one of claims 1 to 3 or 5 to 11 and the method comprising at minus the steps of:
  • withdrawal of gas (NG) in the liquid state and in the gaseous state in the tank (200);
  • evaporation of the gas (GN) taken in the liquid state from the tank (200) by heat exchange with a refrigerant fluid (FR) in the first heat exchanger (113) to supply at least one consuming appliance (210, 220) of gas (NG) evaporated;
  • condensation of the gas (GN) withdrawn in the gaseous state from the vessel (200) by heat exchange with the refrigerant fluid (FR) in the second heat exchanger (115) and injection of this condensed gas (GN) inside of the tank (200).
Procédé selon l’une quelconque des revendications 13 ou 14 dans lequel l’étape de prélèvement du gaz (GN) est précédée des étapes de :
  • mesure d’une pression d’un ciel de cuve (201) de la cuve (200) et comparaison de la valeur de la pression mesurée par rapport à une valeur de référence et détermination d’une quantité de gaz à prélever à l’état liquide et/ou gazeux dans la cuve pour que la valeur de la pression mesurée soit inférieure ou égale à la valeur de référence;
  • détermination d’un besoin en gaz évaporé de l’au moins un appareil consommateur de gaz évaporé ;
et dans lequel si la quantité de gaz à prélever à l’état liquide et/ou gazeux pour que la valeur de la pression mesurée soit inférieure ou égale à la valeur de référence est supérieure à la quantité de gaz évaporé demandée par l’au moins un appareil consommateur de gaz évaporé, alors une première partie du gaz (GN) évaporé par le premier échangeur thermique (113) alimente cet au moins un appareil (210, 220) consommateur de gaz (GN) évaporé, une deuxième partie du gaz (GN) évaporé par le premier échangeur thermique (113) est condensée dans l’échangeur de chaleur (121) par un échange de chaleur avec du gaz (GN) prélevé à l’état liquide dans la cuve (200), et la deuxième partie du gaz (GN) évaporé ainsi refroidi est mélangé au gaz (GN) prélevé à l’état liquide réchauffé par son passage dans l’échangeur de chaleur (121) avant d’être injecté au fond de la cuve (200).Process according to either of Claims 13 and 14, in which the gas (NG) withdrawal step is preceded by the steps of:
  • measurement of a pressure of a vessel head (201) of the vessel (200) and comparison of the measured pressure value with a reference value and determination of a quantity of gas to be sampled in the state liquid and/or gaseous in the tank so that the measured pressure value is less than or equal to the reference value;
  • determination of an evaporated gas requirement of the at least one evaporated gas consuming device;
and in which if the quantity of gas to be sampled in the liquid and/or gaseous state so that the value of the measured pressure is less than or equal to the reference value is greater than the quantity of evaporated gas requested by the at least a device consuming evaporated gas, then a first part of the gas (GN) evaporated by the first heat exchanger (113) supplies this at least one device (210, 220) consuming evaporated gas (GN), a second part of the gas ( GN) evaporated by the first heat exchanger (113) is condensed in the heat exchanger (121) by heat exchange with gas (GN) taken in the liquid state from the tank (200), and the second part gas (GN) evaporated in this way cooled is mixed with the gas (NG) withdrawn in the heated liquid state by passing it through the heat exchanger (121) before being injected into the bottom of the tank (200). Système pour charger ou décharger un gaz (GN) liquide qui combine au moins un moyen à terre et au moins un navire de transport de gaz (GN) liquide selon la revendication 12.System for loading or unloading a liquid gas (NG) which combines at least one shore means and at least one liquid gas (NG) transport vessel according to claim 12. Procédé de chargement ou de déchargement d’un gaz (GN) liquide d’un navire de transport de gaz (GN) selon la revendication 12.A method of loading or unloading a liquid gas (NG) from a gas (NG) transport vessel according to claim 12.
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