FR3123422A1 - DEVICE AND METHOD FOR COOLING A FLOW OF A TARGET FLUID TO A TEMPERATURE LESS THAN OR EQUAL TO 90 K - Google Patents

DEVICE AND METHOD FOR COOLING A FLOW OF A TARGET FLUID TO A TEMPERATURE LESS THAN OR EQUAL TO 90 K Download PDF

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Abstract

TITRE : DISPOSITIF ET PROCÉDÉ DE REFROIDISSEMENT D’UN FLUX D’UN FLUIDE CIBLE À UNE TEMPÉRATURE INFÉRIEURE OU ÉGALE À 90 K Le dispositif (100) de refroidissement d’un flux (101) d’un fluide cible à une température inférieure ou égale à 90 K comporte :- un groupe (105) d’au moins deux échangeurs (106, 107, 108, 136) de chaleur entre le flux de fluide cible, un flux (102) d’un premier fluide de refroidissement, un flux d’un deuxième fluide de refroidissement et/ou un flux d’un troisième fluide de refroidissement,- un circuit (110) fermé de circulation d’un flux d’un deuxième fluide de refroidissement, ledit fluide comportant au moins du méthane, ledit circuit comportant :- au moins un étage (111, 112) de compression du flux du deuxième fluide,- au moins un étage (115, 116) de séparation liquide-gaz du flux du deuxième fluide pour former une partie liquide et une partie gazeuse, au moins l’une des deux parties étant fournies à au moins un dit échangeur de chaleur et- au moins un étage (120, 121, 122) de détente du flux du deuxième fluide et- un circuit (125, 305) de circulation d’un flux du troisième fluide de refroidissement à travers au moins deux desdits échangeurs de chaleur Figure pour l’abrégé : Figure 1 TITLE: DEVICE AND METHOD FOR COOLING A FLOW OF A TARGET FLUID TO A TEMPERATURE LESS OR EQUAL TO 90 K The device (100) for cooling a flow (101) of a target fluid to a temperature less than or equal to 90 K comprises: - a group (105) of at least two exchangers (106, 107, 108, 136 ) heat between the target fluid flow, a flow (102) of a first cooling fluid, a flow of a second cooling fluid and/or a flow of a third cooling fluid, - a circuit (110 ) closed for circulation of a flow of a second cooling fluid, said fluid comprising at least methane, said circuit comprising: - at least one stage (111, 112) for compressing the flow of the second fluid, - at least one stage (115, 116) of liquid-gas separation of the flow of the second fluid to form a liquid part and a gaseous part, at least one of the two parts being supplied to at least one said heat exchanger and - at least one stage (120, 121, 122) for expanding the flow of the second fluid and - a circuit (125, 305) for circulating a flow of the third cooling fluid through at least two of said heat exchangers Figure for abstract: Figure 1

Description

DISPOSITIF ET PROCÉDÉ DE REFROIDISSEMENT D’UN FLUX D’UN FLUIDE CIBLE À UNE TEMPÉRATURE INFÉRIEURE OU ÉGALE À 90 KDEVICE AND METHOD FOR COOLING A FLOW OF A TARGET FLUID TO A TEMPERATURE LESS THAN OR EQUAL TO 90 K

Domaine technique de l’inventionTechnical field of the invention

La présente invention vise un dispositif de refroidissement d’un flux d’un fluide cible à une température inférieure ou égale à 90 K et un procédé de refroidissement d’un flux d’un fluide cible à une température inférieure ou égale à 90 K. Elle s’applique, par exemple, au domaine de la liquéfaction de l’hydrogène.The present invention relates to a device for cooling a flow of a target fluid to a temperature less than or equal to 90 K and a method for cooling a flow of a target fluid to a temperature less than or equal to 90 K. It applies, for example, to the field of hydrogen liquefaction.

État de la techniqueState of the art

Un procédé de liquéfaction d’un fluide se divise schématiquement en trois grands blocs technologiques de température : la compression, le pré-refroidissement (« pre-cooling », en anglais) et la réfrigération. Le pré-refroidissement a, par exemple, pour but de baisser les températures d'entrée situées entre 273 K et 320 K d’un flux d'hydrogène d'intérêt et du fluide servant à la réfrigération dans le bloc suivant, jusqu'à une température dite de pré-refroidissement située entre 78 K et 120 K.A fluid liquefaction process is schematically divided into three major temperature technological blocks: compression, pre-cooling and refrigeration. The purpose of pre-cooling is, for example, to lower the inlet temperatures situated between 273 K and 320 K of a hydrogen flow of interest and of the fluid used for refrigeration in the following block, down to a so-called pre-cooling temperature between 78 K and 120 K.

Dans des systèmes connus, l’étape de refroidissement est historiquement réalisée à l'aide d'azote liquide s'écoulant à contre-sens dans un échangeur de chaleur. Cet azote entre à une température de 78 K environ, sort à température ambiante et est rejeté dans l'atmosphère. De tels systèmes sont ci-après surnommés « P1 ».In known systems, the cooling step is historically carried out using liquid nitrogen flowing in the opposite direction in a heat exchanger. This nitrogen enters at a temperature of approximately 78 K, exits at ambient temperature and is released into the atmosphere. Such systems are hereinafter referred to as “P1”.

Dans de tels systèmes, la mise en œuvre d’une boucle ouverte d'azote liquide présente les inconvénients d'impliquer une gestion logistique de son approvisionnement, le stockage en grande quantité d’azote et de présenter des performances énergétiques peu élevées (environ de 3,5 à 4,5 kWh/kg LH2). Les atouts économiques et pratiques de ces systèmes sont justifiés dans le cadre de petites productions inférieures à 5 tonnes par jour mais ne sont pas viables ou opérationnellement complexes au-delà. Enfin, ces systèmes ne conviennent pas aux productions situées dans des zones isolées et difficiles d'accès en raison de la nécessité de créer une chaîne d'approvisionnement en azote liquide.In such systems, the implementation of an open loop of liquid nitrogen has the disadvantages of involving a logistical management of its supply, the storage of large quantities of nitrogen and of presenting low energy performance (about 3.5 to 4.5 kWh/kg LH 2 ). The economic and practical advantages of these systems are justified in the context of small productions of less than 5 tons per day but are not viable or operationally complex beyond that. Finally, these systems are not suitable for productions located in isolated and difficult to access areas due to the need to create a liquid nitrogen supply chain.

D’autres systèmes connus s'attachent à recycler l'azote dans un cycle (ou circuit) fermé. De tels systèmes sont ci-après surnommés « P2 ».Other known systems attempt to recycle nitrogen in a closed cycle (or circuit). Such systems are hereinafter referred to as "P2".

Ceci est réalisé par une série de compressions et de refroidissements avec une détente finale permettant de diminuer la température de l’azote jusqu'à environ 80 K. À l'aide d'échangeurs de chaleur, les fluides à refroidir sont amenés à environ 80 K également. De tels systèmes sont ci-après surnommés « P2.1 ».This is achieved by a series of compressions and coolings with a final expansion allowing the temperature of the nitrogen to be reduced to about 80 K. Using heat exchangers, the fluids to be cooled are brought to about 80 K also. Such systems are hereinafter referred to as “P2.1”.

Une amélioration de cette boucle effectue plusieurs détentes au cours du refroidissement permettant d'optimiser l'apport de froid au sein des échangeurs. De tels systèmes sont ci-après surnommés « P2.2 ».An improvement of this loop performs several expansions during the cooling allowing to optimize the supply of cold within the exchangers. Such systems are hereinafter referred to as “P2.2”.

Une amélioration de P2.2 peut être obtenu par la mise en place d'un cycle d'azote fermé dit dual car il existe deux pressions d’admission simultanées dans les compresseurs. De tels systèmes sont ci-après surnommés « P2.3 ».An improvement of P2.2 can be obtained by setting up a so-called dual closed nitrogen cycle because there are two simultaneous admission pressures in the compressors. Such systems are hereinafter referred to as “P2.3”.

De tels systèmes sont tous des alternatives de la solution P1 en ce qu'elles opèrent en cycle fermé d’azote, évitant l'ensemble des problématiques cités précédemment. La solution P2.3 est une amélioration des solutions P2.2 et P2.1 permettant d'optimiser l'apport de froid au sein des échangeurs. Néanmoins, ces solutions nécessitent des investissements élevés en équipements, notamment les compresseurs, en raison de leur débit élevé d'azote (environ 8 tonnes par jour pour produire une tonne d'hydrogène liquide par jour).Such systems are all alternatives to the P1 solution in that they operate in a closed nitrogen cycle, avoiding all the problems mentioned above. The P2.3 solution is an improvement of the P2.2 and P2.1 solutions allowing to optimize the supply of cold within the exchangers. Nevertheless, these solutions require high investments in equipment, in particular compressors, due to their high nitrogen flow (about 8 tons per day to produce one ton of liquid hydrogen per day).

D’autres systèmes connus sous la dénomination de "MRC" (pour « Mixed-Refrigerant Cycle », traduit pour cycles à réfrigérant-mixte) utilisent comme réfrigérant un mélange d'hydrocarbures et d'azote dont la composition varie selon les solutions. Par le même principe opératoire de compression, refroidissement, détente, le réfrigérant est refroidi jusqu'à environ 90 à 130 K. A l'aide d'échangeurs de chaleur, les fluides à refroidir sont amenés à environ 90 à 130 K également. De tels systèmes sont ci-après surnommés « P3 ».Other systems known under the name of "MRC" (for "Mixed-Refrigerant Cycle", translated for mixed-refrigerant cycles) use as refrigerant a mixture of hydrocarbons and nitrogen whose composition varies according to the solutions. By the same operating principle of compression, cooling, expansion, the refrigerant is cooled down to about 90 to 130 K. Using heat exchangers, the fluids to be cooled are also brought to about 90 to 130 K. Such systems are hereinafter referred to as “P3”.

Une variante de cette solution produit du froid dans l’intervalle 90-110K à l’aide d’un réfrigérant mixte composé d’azote, de méthane, d’éthane et de propane. De tels systèmes sont ci-après surnommés « P3.1 ».A variant of this solution produces cold in the 90-110K range using a mixed refrigerant composed of nitrogen, methane, ethane and propane. Such systems are hereinafter referred to as “P3.1”.

Une variante de cette solution applique le concept à la liquéfaction de l’hydrogène avec un pré-refroidissement à trois étages de détente réalisée au travers de vanne de Joule-Thomson (dites « J-T »). De tels systèmes sont ci-après surnommés « P3.2 ».A variant of this solution applies the concept to the liquefaction of hydrogen with pre-cooling with three expansion stages carried out through a Joule-Thomson valve (known as “J-T”). Such systems are hereinafter referred to as “P3.2”.

Une variante prévoit un cycle similaire mais où des turbines venaient remplacer les vannes J-T. Par ailleurs, la composition incluait alors l’azote, les hydrocarbures C1à C5, l’éthylène, du tétrafluorométhane R14et le néon. De tels systèmes sont ci-après surnommés « P3.3 ».A variant provides for a similar cycle but where turbines came to replace the JT valves. Furthermore, the composition then included nitrogen, C 1 to C 5 hydrocarbons, ethylene, tetrafluoromethane R 14 and neon. Such systems are hereinafter referred to as “P3.3”.

Une variante simplifie le cycle de mélange réfrigérant à un seul étage de détente et cinq composants (N2et C1à C4). De tels systèmes sont ci-après surnommés « P3.4 ».A variant simplifies the refrigerant mixing cycle to a single expansion stage and five components (N 2 and C 1 to C 4 ). Such systems are hereinafter referred to as “P3.4”.

Une autre variante aboutit également à une composition simplifiée (H2, N2, C1, C2et C4) dans un système à trois étages de détente et ajoute un étage de compression effectuée en partie par une pompe. De tels systèmes sont ci-après surnommés « P3.5 ».Another variant also results in a simplified composition (H 2 , N 2 , C 1 , C 2 and C 4 ) in a system with three expansion stages and adds a compression stage carried out in part by a pump. Such systems are hereinafter referred to as “P3.5”.

Une autre variante met en œuvre un système de mélange réfrigérant à deux étages de détente, où la compression est effectuée en partie à l’aide d’une pompe et dont la composition se limite à quatre composants (N2, C1, C2, iC4). De tels systèmes sont ci-après surnommés « P3.6 ».Another variant implements a refrigerant mixture system with two expansion stages, where the compression is carried out partly using a pump and whose composition is limited to four components (N 2 , C 1 , C 2 , iC 4 ). Such systems are hereinafter referred to as “P3.6”.

Ces systèmes P3 recourent à un cycle réfrigérant mixte et optimisent l'efficacité énergétique du cycle par rapport aux précédents systèmes en permettant d’adapter les échanges de chaleur entre fluides froids et chauds grâce aux évaporations partielles successives des différents composés. Les variations entre ces solutions tiennent à la modification des compositions, du nombre d’étages de détente et l’ajout d’un étage de compression en partie assurée par une pompe.These P3 systems use a mixed refrigerant cycle and optimize the energy efficiency of the cycle compared to previous systems by allowing heat exchange between cold and hot fluids to be adapted thanks to the successive partial evaporations of the various compounds. The variations between these solutions are due to the modification of the compositions, the number of expansion stages and the addition of a compression stage partly provided by a pump.

Cependant, les pré-refroidissements utilisant un réfrigérant mixte décrits précédemment permettent de refroidir le fluide cible jusqu’à une température limitée à environ 90K sans risque de cristallisation. Cette limite impose au cycle de refroidissement de réaliser le refroidissement à une valeur supérieure à 90 K ou à prendre le risque de la cristallisation, augmentant le besoin en puissance de compression de ce dernier par rapport à un cycle utilisant de l’azote pur.However, the pre-coolings using a mixed refrigerant described previously make it possible to cool the target fluid down to a temperature limited to approximately 90K without risk of crystallization. This limit imposes on the cooling cycle to carry out the cooling at a value higher than 90 K or to take the risk of crystallization, increasing the need for compression power of the latter compared to a cycle using pure nitrogen.


Objet de l’invention
Object of the invention

La présente invention vise à remédier à tout ou partie de ces inconvénients.The present invention aims to remedy all or part of these drawbacks.

À cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise un dispositif de refroidissement d’un flux d’un fluide cible à une température inférieure ou égale à 90 K, qui comporte :
- un groupe d’au moins deux échangeurs de chaleur entre le flux de fluide cible, un flux d’un premier fluide de refroidissement, un flux d’un deuxième fluide de refroidissement et/ou un flux d’un troisième fluide de refroidissement,
- un circuit fermé de circulation d’un flux d’un deuxième fluide de refroidissement, ledit fluide comportant au moins du méthane, ledit circuit comportant :
- au moins un étage de compression du flux du deuxième fluide,
- au moins un étage de séparation liquide-gaz du flux du deuxième fluide pour former une partie liquide et une partie gazeuse, au moins l’une des deux parties étant fournies à au moins un dit échangeur de chaleur et
- au moins un étage de détente du flux du deuxième fluide et
- un circuit de circulation d’un flux du troisième fluide de refroidissement à travers au moins deux desdits échangeurs de chaleurTo this end, according to a first aspect, the present invention relates to a device for cooling a flow of a target fluid to a temperature less than or equal to 90 K, which comprises:
- a group of at least two heat exchangers between the target fluid flow, a flow of a first cooling fluid, a flow of a second cooling fluid and/or a flow of a third cooling fluid,
- a closed circulation circuit for a flow of a second cooling fluid, said fluid comprising at least methane, said circuit comprising:
- at least one compression stage of the flow of the second fluid,
- at least one stage of liquid-gas separation of the flow of the second fluid to form a liquid part and a gaseous part, at least one of the two parts being supplied to at least one said heat exchanger and
- at least one stage for expanding the flow of the second fluid and
- a circulation circuit for a flow of third cooling fluid through at least two of said heat exchangers

Grâce à ces dispositions, il est possible d’atteindre des températures de pré-refroidissement inférieures à 90K à faible coût énergétique et économique tout en conservant des échanges optimisés accrus entre le mélange réfrigérant et les fluides à refroidir sans risque de cristallisation.Thanks to these provisions, it is possible to reach pre-cooling temperatures below 90K at low energy and economic cost while maintaining increased optimized exchanges between the refrigerant mixture and the fluids to be cooled without risk of crystallization.

La présente invention se distingue par un pré-refroidissement permettant de surmonter le compromis entre efficacité énergétique et température de pré-refroidissement que l’on retrouve dans les solutions existantes. En effet le procédé proposé est à la fois très efficace énergétiquement grâce à l’utilisation d’un mix de réfrigérants et à la fois capable d’atteindre les températures les plus froides usuellement atteintes sans risque de cristallisation par un circuit de pré-refroidissement dans la liquéfaction d’un fluide cible, notamment de l’hydrogène, grâce à la boucle azote.The present invention is distinguished by a pre-cooling that overcomes the trade-off between energy efficiency and pre-cooling temperature found in existing solutions. Indeed, the proposed process is both very energy efficient thanks to the use of a mix of refrigerants and both capable of reaching the coldest temperatures usually reached without risk of crystallization by a pre-cooling circuit in the liquefaction of a target fluid, in particular hydrogen, thanks to the nitrogen loop.

La présente invention permet ainsi de réduire significativement la consommation énergétique du circuit de refroidissement du procédé entier.The present invention thus makes it possible to significantly reduce the energy consumption of the cooling circuit of the entire process.

Dans des modes de réalisation, le circuit de circulation d’un flux est un circuit fermé de circulation d’un flux d’un troisième fluide de refroidissement à travers au moins deux desdits échangeurs de chaleur, comportant :
- au moins un étage de compression du flux du troisième fluide entre une sortie pour troisième fluide d’un échangeur de chaleur et une entrée pour troisième fluide d’un échangeur de chaleur et
- au moins un étage de détente du flux du troisième fluide entre une sortie pour troisième fluide d’un échangeur de chaleur et une entrée pour troisième fluide d’un échangeur de chaleur.In embodiments, the circulation circuit of a flow is a closed circuit for the circulation of a flow of a third cooling fluid through at least two of said heat exchangers, comprising:
- at least one stage of compression of the flow of the third fluid between an outlet for the third fluid of a heat exchanger and an inlet for the third fluid of a heat exchanger and
- At least one stage for expanding the flow of the third fluid between an outlet for the third fluid of a heat exchanger and an inlet for the third fluid of a heat exchanger.

Ces modes de réalisation permettent de former un pré-refroidissement à deux boucles intégrées, optimisant davantage encore le fonctionnement du dispositif.These embodiments make it possible to form a pre-cooling with two integrated loops, further optimizing the operation of the device.

Dans des modes de réalisation :
- le fluide cible traverse successivement au moins un premier échangeur de chaleur et un deuxième échangeur de chaleur,
- le circuit fermé de circulation du flux du troisième fluide de refroidissement traverse également au moins le premier échangeur de chaleur et le deuxième échangeur de chaleur et
- au moins un étage de compression du circuit fermé de circulation du flux du troisième fluide de refroidissement est positionné entre une sortie pour troisième fluide du premier échangeur de chaleur et une entrée pour troisième fluide comprimé dudit premier échangeur de chaleur.In embodiments:
- the target fluid successively passes through at least a first heat exchanger and a second heat exchanger,
- the closed circulation circuit for the flow of the third cooling fluid also passes through at least the first heat exchanger and the second heat exchanger and
- At least one compression stage of the closed circulation circuit of the flow of the third cooling fluid is positioned between an outlet for the third fluid of the first heat exchanger and an inlet for the third compressed fluid of the said first heat exchanger.

Ces modes de réalisation permettent de conditionner, en pression, le troisième fluide réfrigérant en amont de l’injection de ce fluide dans le groupe d’échangeurs réalisant le pré-refroidissement du fluide cible.These embodiments make it possible to condition, in pressure, the third refrigerant fluid upstream of the injection of this fluid into the group of exchangers carrying out the pre-cooling of the target fluid.

Dans des modes de réalisation :
- le fluide cible traverse successivement au moins un premier échangeur de chaleur et un deuxième échangeur de chaleur,
- le circuit fermé de circulation du flux du troisième fluide de refroidissement traverse également le premier échangeur de chaleur et le deuxième échangeur de chaleur et
- au moins un étage de détente du circuit fermé de circulation du flux du troisième fluide de refroidissement est positionné en aval du deuxième échangeur de chaleur.In embodiments:
- the target fluid successively passes through at least a first heat exchanger and a second heat exchanger,
- the closed circulation circuit for the flow of the third cooling fluid also passes through the first heat exchanger and the second heat exchanger and
- at least one expansion stage of the closed circulation circuit of the flow of the third cooling fluid is positioned downstream of the second heat exchanger.

Ces modes de réalisation permettent de régénérer des frigories dans le troisième fluide, en amont notamment d’une traversée inverse du groupe d’échangeurs de chaleur.These embodiments make it possible to regenerate cold temperatures in the third fluid, in particular upstream of a reverse crossing of the group of heat exchangers.

Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de la présente invention comporte un échangeur dédié de chaleur entre le flux du troisième fluide comprimé et au moins une partie du flux du troisième fluide issu d’un échangeur de chaleur.In some embodiments, the device that is the subject of the present invention comprises a dedicated heat exchanger between the flow of the compressed third fluid and at least part of the flow of the third fluid coming from a heat exchanger.

L'avantage de ces modes de réalisation est de réduire le nombre de fluides passant dans le groupe d'échangeurs de chaleur afin de faciliter leurs fabrications.The advantage of these embodiments is to reduce the number of fluids passing through the group of heat exchangers in order to facilitate their manufacture.

Dans des modes de réalisation, le circuit de circulation d’un flux d’un troisième fluide est un circuit ouvert de circulation d’un flux d’un troisième fluide de refroidissement à travers au moins un échangeur de chaleur.In some embodiments, the circuit for circulating a flow of a third fluid is an open circuit for circulating a flow of a third cooling fluid through at least one heat exchanger.

Ces modes de réalisations permettent de réduire le nombre de canaux d’échangeur et de diminuer la complexité du cycle de réfrigération en cas de circuit ouvert de troisième fluide.These embodiments make it possible to reduce the number of exchanger channels and to reduce the complexity of the refrigeration cycle in the event of an open circuit of the third fluid.

Dans des modes de réalisation, le circuit ouvert de circulation du flux du troisième fluide est configuré pour traverser au moins deux des échangeurs de chaleur du groupe d’échangeurs de chaleur.In embodiments, the open circulation circuit for the flow of the third fluid is configured to pass through at least two of the heat exchangers of the group of heat exchangers.

Ces modes de réalisations permettent de réduire le nombre de canaux d’échangeur et de diminuer la complexité du cycle de réfrigération en cas de circuit ouvert de troisième fluide.These embodiments make it possible to reduce the number of exchanger channels and to reduce the complexity of the refrigeration cycle in the event of an open circuit of the third fluid.

Dans des modes de réalisation, le flux de troisième fluide de refroidissement est un flux d’azote.In embodiments, the third coolant flow is a nitrogen flow.

Dans des modes de réalisation, flux d’azote est contraint par au moins l’une des conditions opératoires suivantes :
- une pression haute comprise entre 22 et 100 bara,
- une pression basse comprise entre 1 et 2,2 bara,
- un ratio massique d’azote sur fluide cible compris entre 1 et 8 et/ou
- une température en entrée dans au moins un échangeur de chaleur comprise entre 78 K et 88 K.In embodiments, nitrogen flow is constrained by at least one of the following operating conditions:
- a high pressure between 22 and 100 bara,
- a low pressure between 1 and 2.2 bara,
- a mass ratio of nitrogen to target fluid between 1 and 8 and/or
- an inlet temperature in at least one heat exchanger of between 78 K and 88 K.

Ces conditions opératoires présentent les meilleurs rendements de pré-refroidissement.These operating conditions have the best pre-cooling yields.

Dans des modes de réalisation :
- le fluide cible traverse successivement un premier échangeur de chaleur et un deuxième échangeur de chaleur,
- le circuit fermé de circulation du flux du deuxième fluide de refroidissement traverse également le premier échangeur de chaleur et le deuxième échangeur de chaleur et
- au moins un étage de détente du circuit fermé de circulation du flux du deuxième fluide de refroidissement est positionné en aval d’une sortie pour deuxième fluide d’un échangeur de chaleur.In embodiments:
- the target fluid successively passes through a first heat exchanger and a second heat exchanger,
- the closed circulation circuit for the flow of the second cooling fluid also passes through the first heat exchanger and the second heat exchanger and
- at least one expansion stage of the closed circulation circuit of the flow of the second cooling fluid is positioned downstream of an outlet for the second fluid of a heat exchanger.

Ces modes de réalisation permettent une restauration d’une partie des frigories du deuxième fluide de refroidissement en amont de la traversée à rebours, totale ou partielle, du groupe d’échangeurs de chaleur.These embodiments allow a restoration of part of the negative calories of the second cooling fluid upstream of the reverse crossing, total or partial, of the group of heat exchangers.

Dans des modes de réalisation :
- le fluide cible traverse successivement un premier échangeur de chaleur et un deuxième échangeur de chaleur,
- le circuit fermé de circulation du flux du deuxième fluide de refroidissement traverse également le premier échangeur de chaleur et le deuxième échangeur de chaleur et
- au moins un étage de compression du circuit fermé de circulation du flux du deuxième fluide de refroidissement est positionné entre une sortie pour deuxième fluide du premier échangeur de chaleur et une entrée pour deuxième fluide comprimé dudit premier échangeur de chaleur.In embodiments:
- the target fluid successively passes through a first heat exchanger and a second heat exchanger,
- the closed circulation circuit for the flow of the second cooling fluid also passes through the first heat exchanger and the second heat exchanger and
- At least one compression stage of the closed circulation circuit of the flow of the second cooling fluid is positioned between an outlet for the second fluid of the first heat exchanger and an inlet for the second compressed fluid of the said first heat exchanger.

Ces modes de réalisation permettent de conditionner le deuxième fluide de refroidissement en amont de l’étape de pré-refroidissement.These embodiments make it possible to condition the second cooling fluid upstream of the pre-cooling step.

Dans des modes de réalisation :
- le fluide cible traverse successivement un premier échangeur de chaleur et un deuxième échangeur de chaleur,
- le circuit fermé de circulation du flux du deuxième fluide de refroidissement traverse également le premier échangeur de chaleur et le deuxième échangeur de chaleur et
- au moins un étage de séparation liquide-gaz du flux du deuxième fluide est positionné en amont du premier échangeur de chaleur, au moins l’une des parties liquide et gazeuse étant fournies au dit premier échangeur de chaleur.In embodiments:
- the target fluid successively passes through a first heat exchanger and a second heat exchanger,
- the closed circulation circuit for the flow of the second cooling fluid also passes through the first heat exchanger and the second heat exchanger and
- at least one liquid-gas separation stage of the flow of the second fluid is positioned upstream of the first heat exchanger, at least one of the liquid and gaseous parts being supplied to said first heat exchanger.

Les séparations permettent de constituer des flux composés majoritairement d’espèces légères se vaporisant à basse température et des flux composés majoritairement d’espèces lourdes se vaporisant à moyenne ou haute température (référentiel cryogénique).The separations make it possible to form flows composed mainly of light species vaporizing at low temperature and flows mainly composed of heavy species vaporizing at medium or high temperature (cryogenic reference).

L’intérêt est multiple :
- affiner les paliers de température d’ébullition pour avoir une vaporisation partielle optimisée et
- diminuer les risques de cristallisation des composés lourds à basse température.The interest is multiple:
- refine the boiling temperature stages to have an optimized partial vaporization and
- reduce the risk of crystallization of heavy compounds at low temperature.

Dans des modes de réalisation :
- le groupe d’échangeurs de chaleur comporte un échangeur de chaleur intermédiaire,
- le fluide cible traverse successivement un premier échangeur de chaleur, l’échangeur de chaleur intermédiaire et un deuxième échangeur de chaleur,
- le circuit fermé de circulation du flux du deuxième fluide de refroidissement traverse également le premier échangeur de chaleur, l’échangeur de chaleur intermédiaire de chaleur et le deuxième échangeur de chaleur et
- au moins un étage de séparation liquide-gaz du flux du deuxième fluide est positionné en aval du premier échangeur de chaleur et amont de l’échangeur de chaleur intermédiaire, au moins l’une des parties liquide et gazeuse étant fournies au dit échangeur de chaleur intermédiaire.In embodiments:
- the group of heat exchangers comprises an intermediate heat exchanger,
- the target fluid successively passes through a first heat exchanger, the intermediate heat exchanger and a second heat exchanger,
- the closed circulation circuit for the flow of the second cooling fluid also passes through the first heat exchanger, the intermediate heat exchanger and the second heat exchanger and
- at least one stage of liquid-gas separation of the flow of the second fluid is positioned downstream of the first heat exchanger and upstream of the intermediate heat exchanger, at least one of the liquid and gaseous parts being supplied to said heat exchanger intermediate heat.

Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de la présente invention comporte, en aval d’un étage de compression du deuxième fluide de refroidissement :
- un étage de séparation liquide-gaz du deuxième fluide de refroidissement pour former une partie gaz et une partie liquide,
- un étage de compression de la partie gazeuse,
- un moyen de compression de la partie liquide et
- un moyen de mélange de la partie gazeuse comprimée et de la partie liquide comprimée.In some embodiments, the device that is the subject of the present invention comprises, downstream of a compression stage of the second cooling fluid:
- a liquid-gas separation stage of the second cooling fluid to form a gas part and a liquid part,
- a compression stage of the gaseous part,
- a means of compressing the liquid part and
- A means for mixing the compressed gaseous part and the compressed liquid part.

Dans des modes de réalisation, le flux de deuxième fluide réfrigérant est contraint par au moins l’une des conditions opératoires suivantes :
- une pression haute comprise entre 20 et 36 bara,
- une pression basse comprise entre 1 et 2 bara,
- un ratio massique d’azote sur fluide cible compris entre 17,5 et 28,
- une température en entrée du groupe d’échangeurs de chaleur comprise entre 86 K et 100 K,
- une température en entrée d’un échangeur intermédiaire du groupe d’échangeurs de chaleur comprise entre 166 K et 210 K et/ou
- une température en entrée d’un deuxième échangeur de chaleur du groupe d’échangeurs de chaleur comprise entre 95 K et 132 K.In embodiments, the flow of second refrigerant fluid is constrained by at least one of the following operating conditions:
- a high pressure between 20 and 36 bara,
- a low pressure between 1 and 2 bara,
- a mass ratio of nitrogen to target fluid between 17.5 and 28,
- a temperature at the heat exchanger group inlet of between 86 K and 100 K,
- a temperature at the inlet of an intermediate exchanger of the group of heat exchangers of between 166 K and 210 K and/or
- a temperature at the inlet of a second heat exchanger of the group of heat exchangers of between 95 K and 132 K.

Ces conditions opératoires présentent les meilleurs rendements de pré-refroidissement.These operating conditions have the best pre-cooling yields.

Dans des modes de réalisation, le flux de fluide cible est un flux d’hydrogène et/ou d’hélium.In embodiments, the target fluid stream is a hydrogen and/or helium stream.

Dans des modes de réalisation, le flux de premier fluide réfrigérant est un flux comportant au moins ou constitué :
- de dihydrogène,
- de néon, d’hélium ou d’un mélange de néon et d’hélium ou
- d’un mélange de néon, d’hélium et de dihydrogène.In some embodiments, the flow of first refrigerant fluid is a flow comprising at least or consisting of:
- dihydrogen,
- neon, helium or a mixture of neon and helium or
- a mixture of neon, helium and dihydrogen.

Dans des modes de réalisation, le flux de deuxième fluide réfrigérant est un flux comportant au moins ou constitué :
- d’azote, de méthane, d’éthylène ou d’éthane, de propane ou de propène et de n-butane ou de i-butane ou de but-1-ène,
- de méthane, d’éthylène ou d’éthane, de propane ou de propène et de n-butane ou de i-butane ou de but-1-ène ou
- d’azote, de méthane, d’éthylène ou d’éthane, de propane ou de propène, de n-butane ou de i-butane ou de but-1-ène et de n-pentane ou de i-pentane.In some embodiments, the flow of second refrigerant fluid is a flow comprising at least or consisting of:
- nitrogen, methane, ethylene or ethane, propane or propene and n-butane or i-butane or but-1-ene,
- methane, ethylene or ethane, propane or propene and n-butane or i-butane or but-1-ene or
- Nitrogen, methane, ethylene or ethane, propane or propene, n-butane or i-butane or but-1-ene and n-pentane or i-pentane.

Selon un deuxième aspect, la présente invention vise un procédé de refroidissement d’un flux d’un fluide cible à une température inférieure ou égale à 90 K, qui comporte :
- une étape de traversée, par le flux de fluide cible, d’un groupe d’au moins deux échangeurs de chaleur entre le flux de fluide cible, un flux d’un premier fluide de refroidissement et un flux d’un troisième fluide de refroidissement,
- une étape de circulation d’un flux d’un troisième fluide de refroidissement à travers au moins deux desdits échangeurs de chaleur et
- une étape de circulation en circuit fermé d’un flux d’un deuxième fluide de refroidissement, ledit fluide comportant au moins du méthane, ladite étape de circulation comportant :
- au moins une étape de compression du flux du deuxième fluide,
- au moins une étape de séparation liquide-gaz du flux du deuxième fluide pour former une partie liquide et une partie gazeuse, au moins l’une des deux parties étant fournies à au moins un dit échangeur de chaleur et
- au moins une étape de détente du flux du deuxième fluide.According to a second aspect, the present invention relates to a method for cooling a flow of a target fluid to a temperature less than or equal to 90 K, which comprises:
- a step of crossing, by the flow of target fluid, a group of at least two heat exchangers between the flow of target fluid, a flow of a first cooling fluid and a flow of a third cooling fluid cooling,
- a step of circulation of a flow of a third cooling fluid through at least two of said heat exchangers and
- a closed circuit circulation step of a flow of a second cooling fluid, said fluid comprising at least methane, said circulation step comprising:
- at least one stage of compression of the flow of the second fluid,
- at least one stage of liquid-gas separation of the flow of the second fluid to form a liquid part and a gaseous part, at least one of the two parts being supplied to at least one said heat exchanger and
- at least one step of expanding the flow of the second fluid.

Le procédé objet de la présente invention présente les mêmes avantages que le dispositif objet de la présente invention.The method which is the subject of the present invention has the same advantages as the device which is the subject of the present invention.

Brève description des figuresBrief description of figures

D’autres avantages, buts et caractéristiques particulières de l’invention ressortiront de la description non limitative qui suit d’au moins un mode de réalisation particulier du dispositif et du procédé objets de la présente invention, en regard des dessins annexés, dans lesquels :Other advantages, aims and particular characteristics of the invention will emerge from the non-limiting description which follows of at least one particular embodiment of the device and of the method which are the subject of the present invention, with reference to the appended drawings, in which:

représente, schématiquement, un premier mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention, represents, schematically, a first particular embodiment of the device which is the subject of the present invention,

représente, schématiquement, un deuxième mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention, represents, schematically, a second particular embodiment of the device which is the subject of the present invention,

représente, schématiquement, un troisième mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention, represents, schematically, a third particular embodiment of the device which is the subject of the present invention,

représente, schématiquement, un quatrième mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention, represents, schematically, a fourth particular embodiment of the device which is the subject of the present invention,

représente, schématiquement et sous forme d’un logigramme, une première succession d’étapes particulière du procédé objet de la présente invention, represents, schematically and in the form of a flowchart, a first particular succession of steps of the method which is the subject of the present invention,

représente, schématiquement et sous forme d’un logigramme, une deuxième succession d’étapes particulière du procédé objet de la présente invention, represents, schematically and in the form of a flowchart, a second succession of particular steps of the method which is the subject of the present invention,

représente, schématiquement et sous forme d’un logigramme, une troisième succession d’étapes particulière du procédé objet de la présente invention et represents, schematically and in the form of a flowchart, a third succession of particular steps of the method which is the subject of the present invention and

représente, schématiquement et sous forme d’un logigramme, une quatrième succession d’étapes particulière du procédé objet de la présente invention. represents, schematically and in the form of a flowchart, a fourth particular succession of steps of the method which is the subject of the present invention.

Claims (16)

Dispositif (100, 200, 300, 400) de refroidissement d’un flux (101) d’un fluide cible à une température inférieure ou égale à 90 K, caractérisé en ce qu’il comporte :
- un groupe (105) d’au moins deux échangeurs (106, 107, 108, 136) de chaleur entre le flux de fluide cible, un flux (102) d’un premier fluide de refroidissement, un flux d’un deuxième fluide de refroidissement et/ou un flux d’un troisième fluide de refroidissement,
- un circuit (110) fermé de circulation d’un flux d’un deuxième fluide de refroidissement, ledit fluide comportant au moins du méthane, ledit circuit comportant :
- au moins un étage (111, 112) de compression du flux du deuxième fluide,
- au moins un étage (115, 116) de séparation liquide-gaz du flux du deuxième fluide pour former une partie liquide et une partie gazeuse, au moins l’une des deux parties étant fournies à au moins un dit échangeur de chaleur et
- au moins un étage (120, 121, 122) de détente du flux du deuxième fluide et
- un circuit (125, 305) de circulation d’un flux du troisième fluide de refroidissement à travers au moins deux desdits échangeurs de chaleur.Device (100, 200, 300, 400) for cooling a stream (101) of a target fluid to a temperature less than or equal to 90 K, characterized in that it comprises:
- a group (105) of at least two heat exchangers (106, 107, 108, 136) between the flow of target fluid, a flow (102) of a first cooling fluid, a flow of a second fluid cooling fluid and/or a flow of a third cooling fluid,
- a closed circuit (110) for circulating a flow of a second cooling fluid, said fluid comprising at least methane, said circuit comprising:
- at least one stage (111, 112) for compressing the flow of the second fluid,
- at least one stage (115, 116) of liquid-gas separation of the flow of the second fluid to form a liquid part and a gaseous part, at least one of the two parts being supplied to at least one said heat exchanger and
- at least one stage (120, 121, 122) for expanding the flow of the second fluid and
- a circuit (125, 305) for circulating a flow of third cooling fluid through at least two of said heat exchangers. Dispositif (100, 200) selon la revendication 1, dans lequel le circuit (125) de circulation d’un flux est un circuit (125) fermé de circulation d’un flux d’un troisième fluide de refroidissement à travers au moins deux desdits échangeurs de chaleur, comportant :
- au moins un étage (130) de compression du flux du troisième fluide entre une sortie pour troisième fluide d’un échangeur de chaleur et une entrée pour troisième fluide d’un échangeur de chaleur et
- au moins un étage (135) de détente du flux du troisième fluide entre une sortie pour troisième fluide d’un échangeur de chaleur et une entrée pour troisième fluide d’un échangeur de chaleur.Device (100, 200) according to claim 1, in which the circuit (125) for circulating a flow is a closed circuit (125) for circulating a flow of a third cooling fluid through at least two of said heat exchangers, comprising:
- at least one stage (130) for compressing the flow of the third fluid between an outlet for the third fluid of a heat exchanger and an inlet for the third fluid of a heat exchanger and
- at least one stage (135) for expanding the flow of the third fluid between an outlet for the third fluid of a heat exchanger and an inlet for the third fluid of a heat exchanger. Dispositif (200) selon la revendication 2, qui comporte un échangeur (205) dédié de chaleur entre le flux du troisième fluide comprimé et au moins une partie du flux du troisième fluide issu d’un échangeur (136) de chaleur.Device (200) according to claim 2, which comprises a dedicated heat exchanger (205) between the flow of the compressed third fluid and at least a part of the flow of the third fluid coming from a heat exchanger (136). Dispositif (300, 400) selon la revendication 1, dans lequel le circuit (305) de circulation d’un flux d’un troisième fluide est un circuit ouvert de circulation d’un flux d’un troisième fluide de refroidissement à travers au moins un échangeur (136) de chaleur.Device (300, 400) according to claim 1, in which the circuit (305) for circulating a flow of a third fluid is an open circuit for circulating a flow of a third cooling fluid through at least a heat exchanger (136). Dispositif (400) selon la revendication 4, dans lequel le circuit (305) ouvert de circulation du flux du troisième fluide est configuré pour traverser au moins deux des échangeurs (106, 107, 108, 136) de chaleur du groupe (105) d’échangeurs de chaleur.Device (400) according to Claim 4, in which the open circuit (305) for circulating the flow of the third fluid is configured to pass through at least two of the heat exchangers (106, 107, 108, 136) of the group (105) of heat exchangers. Dispositif (100, 200, 300, 400) selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel le flux de troisième fluide de refroidissement est un flux d’azote.Device (100, 200, 300, 400) according to one of Claims 1 to 5, in which the flow of third cooling fluid is a flow of nitrogen. Dispositif (100, 200, 300, 400) selon la revendication 6, dans lequel le flux d’azote est contraint par au moins l’une des conditions opératoires suivantes :
- une pression haute comprise entre 22 et 100 bara,
- une pression basse comprise entre 1 et 2,2 bara,
- un ratio massique d’azote sur fluide cible compris entre 1 et 8 et/ou
- une température en entrée dans au moins un échangeur de chaleur comprise entre 78 K et 88 K.Device (100, 200, 300, 400) according to claim 6, in which the flow of nitrogen is constrained by at least one of the following operating conditions:
- a high pressure between 22 and 100 bara,
- a low pressure between 1 and 2.2 bara,
- a mass ratio of nitrogen to target fluid between 1 and 8 and/or
- an inlet temperature in at least one heat exchanger of between 78 K and 88 K. Dispositif (100, 200, 300, 400) selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel :
- le fluide cible (101) traverse successivement un premier échangeur (106) de chaleur et un deuxième échangeur (108) de chaleur,
- le circuit (110) fermé de circulation du flux du deuxième fluide de refroidissement traverse également le premier échangeur de chaleur et le deuxième échangeur de chaleur et
- au moins un étage (115) de séparation liquide-gaz du flux du deuxième fluide est positionné en amont du premier échangeur de chaleur, au moins l’une des parties liquide et gazeuse étant fournies au dit premier échangeur de chaleur.Device (100, 200, 300, 400) according to one of Claims 1 to 7, in which:
- the target fluid (101) successively passes through a first heat exchanger (106) and a second heat exchanger (108),
- the closed circulation circuit (110) for the flow of the second cooling fluid also passes through the first heat exchanger and the second heat exchanger and
- at least one stage (115) of liquid-gas separation of the flow of the second fluid is positioned upstream of the first heat exchanger, at least one of the liquid and gaseous parts being supplied to said first heat exchanger. Dispositif (100, 200, 300, 400) selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel :
- le groupe (105) d’échangeurs de chaleur comporte un échangeur (107) de chaleur intermédiaire,
- le fluide cible traverse successivement un premier échangeur (106) de chaleur, l’échangeur de chaleur intermédiaire et un deuxième échangeur (108) de chaleur,
- le circuit (110) fermé de circulation du flux du deuxième fluide de refroidissement traverse également le premier échangeur de chaleur, l’échangeur de chaleur intermédiaire de chaleur et le deuxième échangeur de chaleur et
- au moins un étage (116) de séparation liquide-gaz du flux du deuxième fluide est positionné en aval du premier échangeur de chaleur et amont de l’échangeur de chaleur intermédiaire, au moins l’une des parties liquide et gazeuse étant fournies au dit échangeur de chaleur intermédiaire.Device (100, 200, 300, 400) according to one of Claims 1 to 8, in which:
- the group (105) of heat exchangers comprises an intermediate heat exchanger (107),
- the target fluid successively passes through a first heat exchanger (106), the intermediate heat exchanger and a second heat exchanger (108),
- the closed circulation circuit (110) for the flow of the second cooling fluid also passes through the first heat exchanger, the intermediate heat exchanger and the second heat exchanger and
- at least one stage (116) of liquid-gas separation of the flow of the second fluid is positioned downstream of the first heat exchanger and upstream of the intermediate heat exchanger, at least one of the liquid and gaseous parts being supplied to the said intermediate heat exchanger. Dispositif (100, 200, 300, 400) selon l’une des revendications 1 à 9, qui comporte, en aval d’un étage (111) de compression du deuxième fluide de refroidissement :
- un étage (140) de séparation liquide-gaz du deuxième fluide de refroidissement pour former une partie gaz et une partie liquide,
- un moyen (112) de compression de la partie gazeuse,
- un moyen (150) de compression de la partie liquide et
- un moyen (155) de mélange de la partie gazeuse comprimée et de la partie liquide comprimée.Device (100, 200, 300, 400) according to one of Claims 1 to 9, which comprises, downstream of a second cooling fluid compression stage (111):
- a stage (140) for liquid-gas separation of the second cooling fluid to form a gas part and a liquid part,
- a means (112) for compressing the gaseous part,
- a means (150) for compressing the liquid part and
- a means (155) for mixing the compressed gaseous part and the compressed liquid part. Dispositif (100, 200, 300, 400) selon l’une des revendications 1 à 10, dans lequel le flux de deuxième fluide réfrigérant est contraint par au moins l’une des conditions opératoires suivantes :
- une pression haute comprise entre 20 et 36 bara,
- une pression basse comprise entre 1 et 2 bara,
- un ratio massique d’azote sur fluide cible compris entre 17,5 et 28,
- une température en entrée du groupe d’échangeurs de chaleur comprise entre 86 K et 100 K,
- une température en entrée d’un échangeur intermédiaire du groupe d’échangeurs de chaleur comprise entre 166 K et 210 K et/ou
- une température en entrée d’un deuxième échangeur de chaleur du groupe d’échangeurs de chaleur comprise entre 95 K et 132 K.Device (100, 200, 300, 400) according to one of Claims 1 to 10, in which the flow of second refrigerant fluid is constrained by at least one of the following operating conditions:
- a high pressure between 20 and 36 bara,
- a low pressure between 1 and 2 bara,
- a mass ratio of nitrogen to target fluid between 17.5 and 28,
- a temperature at the heat exchanger group inlet of between 86 K and 100 K,
- a temperature at the inlet of an intermediate exchanger of the group of heat exchangers of between 166 K and 210 K and/or
- a temperature at the inlet of a second heat exchanger of the group of heat exchangers of between 95 K and 132 K. Dispositif (100, 200, 300, 400) selon l’une des revendications 1 à 11, dans lequel le flux (101) de fluide cible est un flux d’hydrogène et/ou d’hélium.Device (100, 200, 300, 400) according to one of Claims 1 to 11, in which the flow (101) of target fluid is a flow of hydrogen and/or helium. Dispositif (100, 200, 300, 400) selon l’une des revendications 1 à 12, dans lequel le flux de premier fluide réfrigérant est un flux comportant au moins ou constitué :
- de dihydrogène,
- de néon, d’hélium ou d’un mélange de néon et d’hélium ou
- d’un mélange de néon, d’hélium et de dihydrogène.Device (100, 200, 300, 400) according to one of Claims 1 to 12, in which the flow of first refrigerant fluid is a flow comprising at least or consisting of:
- dihydrogen,
- neon, helium or a mixture of neon and helium or
- a mixture of neon, helium and dihydrogen. Dispositif (100, 200, 300, 400) selon l’une des revendications 1 à 13, dans lequel le flux de deuxième fluide réfrigérant est un flux comportant ou constitué :
- d’azote, de méthane, d’éthylène ou d’éthane, de propane ou de propène et de n-butane ou de i-butane ou de but-1-ène,
- de méthane, d’éthylène ou d’éthane, de propane ou de propène et de n-butane ou de i-butane ou de but-1-ène où
d’azote, de méthane, d’éthylène ou d’éthane, de propane ou de propène, de n-butane ou de i-butane ou de but-1-ène et de n-pentane ou de i-pentane.Device (100, 200, 300, 400) according to one of Claims 1 to 13, in which the flow of second refrigerant fluid is a flow comprising or consisting of:
- nitrogen, methane, ethylene or ethane, propane or propene and n-butane or i-butane or but-1-ene,
- methane, ethylene or ethane, propane or propene and n-butane or i-butane or but-1-ene where
nitrogen, methane, ethylene or ethane, propane or propene, n-butane or i-butane or but-1-ene and n-pentane or i-pentane. Dispositif (100, 200, 300, 400) selon l’une des revendications 1 à 14, dans lequel le flux de deuxième fluide réfrigérant est constitué, en répartition de masse molaire, de :
- entre 4% et 14% d’azote,
- entre 26,4% et 40% de méthane,
- entre 14.9 % et 36.4 % d’éthylène,
- entre 21.5 % et 35 % de propane et
- entre 14.8 % et 25 % de butane.Device (100, 200, 300, 400) according to one of Claims 1 to 14, in which the flow of second refrigerant fluid consists, in molar mass distribution, of:
- between 4% and 14% nitrogen,
- between 26.4% and 40% methane,
- between 14.9% and 36.4% ethylene,
- between 21.5% and 35% propane and
- between 14.8% and 25% butane. Procédé (500) de refroidissement d’un flux d’un fluide cible à une température inférieure ou égale à 90 K, caractérisé en ce qu’il comporte :
- une étape (505) de traversée, par le flux de fluide cible, d’un groupe d’au moins deux échangeurs de chaleur entre le flux de fluide cible, un flux d’un premier fluide de refroidissement et un flux d’un troisième fluide de refroidissement,
- une étape (506) de circulation d’un flux d’un troisième fluide de refroidissement à travers au moins deux desdits échangeurs de chaleur et
- une étape (510) de circulation en circuit fermé d’un flux d’un deuxième fluide de refroidissement, ledit fluide comportant au moins du méthane, ladite étape de circulation comportant :
- au moins une étape (515) de compression du flux du deuxième fluide,
- au moins une étape (520) de séparation liquide-gaz du flux du deuxième fluide pour former une partie liquide et une partie gazeuse, au moins l’une des deux parties étant fournies à au moins un dit échangeur de chaleur et
- au moins une étape (525) de détente du flux du deuxième fluide.Method (500) for cooling a flow of a target fluid to a temperature less than or equal to 90 K, characterized in that it comprises:
- a step (505) of crossing, by the flow of target fluid, a group of at least two heat exchangers between the flow of target fluid, a flow of a first cooling fluid and a flow of a third coolant,
- a step (506) of circulating a flow of a third cooling fluid through at least two of said heat exchangers and
- a closed circuit circulation step (510) of a flow of a second cooling fluid, said fluid comprising at least methane, said circulation step comprising:
- at least one step (515) of compressing the flow of the second fluid,
- at least one stage (520) of liquid-gas separation of the flow of the second fluid to form a liquid part and a gaseous part, at least one of the two parts being supplied to at least one said heat exchanger and
- at least one step (525) for expanding the flow of the second fluid.
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