FR3129692A1 - Système d’alimentation d’un consommateur configuré pour être alimenté en un carburant préparé à partir d’un gaz issu de l’évaporation d’un liquide cryogénique comprenant au moins du méthane - Google Patents

Système d’alimentation d’un consommateur configuré pour être alimenté en un carburant préparé à partir d’un gaz issu de l’évaporation d’un liquide cryogénique comprenant au moins du méthane Download PDF

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Titre de l’invention : Système d’alimentation d’un consommateur configuré pour être alimenté en un carburant préparé à partir d’un gaz issu de l’évaporation d’un liquide cryogénique comprenant au moins du méthane La présente invention concerne un système d’alimentation (25) en un carburant préparé à partir d’un gaz (G1, G2) issu de l’évaporation d’un liquide cryogénique (LC1, LC2) stocké dans au moins une cuve (3, 5), le système d’alimentation (25) comprenant un système de préparation (49) du carburant. Selon l’invention, le système de préparation (49) comprend un séparateur de phases (51) et un organe de détente (57) disposé entre une sortie de liquide (55) du séparateur de phases (51) et la cuve (3, 5), et le système d’alimentation (25) comprend au moins un orifice calibré (59) disposé entre l’organe de détente (57) et la cuve (3, 5) sur une conduite (61) qui débouche dans la cuve (3, 5). Figure 1

Description

Système d’alimentation d’un consommateur configuré pour être alimenté en un carburant préparé à partir d’un gaz issu de l’évaporation d’un liquide cryogénique comprenant au moins du méthane
La présente invention se rapporte au domaine du transport et/ou du stockage d’un liquide cryogénique. L’invention concerne plus particulièrement un système d’alimentation d’un consommateur qui est configuré pour être alimenté en un carburant préparé à partir d’un liquide cryogénique comprenant au moins du méthane.
Les hydrocarbures gazeux à température ambiante et à pression atmosphérique sont liquéfiés à des températures cryogéniques, c’est-à-dire des températures inférieures à
- 60 °C, afin de faciliter leur transport et/ou leur stockage. Les hydrocarbures ainsi liquéfiés, aussi appelés liquides cryogéniques, sont alors placés dans des cuves d’un ouvrage, notamment un ouvrage flottant.
De telles cuves ne sont néanmoins jamais parfaitement isolées thermiquement, de sorte qu’une évaporation naturelle du liquide cryogénique est inévitable. Le phénomène d’évaporation naturelle est appeléboil-offen anglais et le gaz issu de cette évaporation naturelle se nommeboil-off gasen anglais, son acronyme étant BOG. Les cuves de l’ouvrage comprennent ainsi à la fois le liquide cryogénique et le gaz issu de l’évaporation naturelle de ce liquide cryogénique.
Une partie du gaz issu de l’évaporation naturelle du liquide cryogénique peut être utilisée comme carburant pour alimenter au moins un consommateur, tel qu’un moteur, prévu pour pourvoir aux besoins énergétiques de fonctionnement de l’ouvrage flottant. Ainsi, il est possible de produire de l’électricité pour des équipements électriques de cet ouvrage.
Il existe à cet effet des systèmes d’alimentation configurés pour être alimentés en un carburant préparé à partir d’un gaz issu de l’évaporation de différents liquides cryogéniques comprenant du méthane stockés et/ou transportés, en même temps ou alternativement, dans au moins une cuve de l’ouvrage. Le type particulier de liquide cryogénique transporté et/ou stocké dans les cuves de l’ouvrage et le gaz issu de l’évaporation naturelle sont alors tous deux adaptés à l’alimentation du consommateur. De tels systèmes présentent généralement deux séparateurs de phases agrémentés d’organes de détente. Un premier séparateur peut ainsi être dédié à l’envoi du gaz issu de l’évaporation du liquide cryogénique, riche en méthane, au consommateur, à une pression qui lui est adaptée. Un deuxième séparateur peut quant à lui être dédié au renvoi dans la cuve du liquide cryogénique, à une pression elle aussi adaptée.
Le recours à une pluralité de séparateurs entraîne cependant une augmentation des coûts, ce deuxième séparateur étant associé à divers éléments tels que des vannes, des capteurs et des conduites dont la multiplication génère des dépenses importantes ainsi que des difficultés d’intégration.
La présente invention vise à pallier ces inconvénients en proposant un système d’alimentation du consommateur omettant le deuxième séparateur, la gestion de pression au retour dans la cuve étant assurée, au moins en partie, par un orifice calibré. Un tel système d’alimentation est donc plus facile à mettre en œuvre et moins coûteux.
La présente invention a ainsi pour principal objet un système d’alimentation d’un consommateur configuré pour être alimenté en un carburant préparé à partir d’un gaz issu de l’évaporation d’un liquide cryogénique comprenant au moins du méthane, ce liquide cryogénique étant stocké dans au moins une cuve, le système d’alimentation comprenant au moins un dispositif de compression, un échangeur thermique, une branche d’alimentation configurée pour amener au moins une portion du gaz depuis la cuve jusqu’au consommateur et une branche de refroidissement configurée pour refroidir le gaz prélevé dans la cuve, l’échangeur thermique comportant une première passe disposée sur la branche d’alimentation et une deuxième passe disposée sur la branche de refroidissement, la deuxième passe étant configurée pour échanger des calories avec la première passe afin de liquéfier au moins en partie le gaz circulant dans la première passe, le système d’alimentation comprenant un système de préparation du carburant disposé entre l’échangeur thermique et le consommateur. Selon l’invention, le système de préparation comprend un séparateur de phases et au moins un organe de détente disposé entre une sortie de liquide du séparateur de phases et la cuve, au moins une sortie de gaz du séparateur de phases étant reliée au consommateur pour lui délivrer le carburant, et le système d’alimentation comprend au moins un orifice calibré disposé entre l’organe de détente et la cuve sur une conduite qui débouche dans la cuve.
Le système d’alimentation selon l’invention est configuré pour fournir un carburant au consommateur, qui peut par exemple être un moteur d’un ouvrage, notamment un ouvrage flottant, que ce système d’alimentation est destiné à équiper. Le système d’alimentation permet à cet effet de compresser le gaz issu de l’évaporation du liquide cryogénique comprenant au moins du méthane et de le liquéfier au moins en partie par un échange de calories au sein de l’échangeur thermique. Le séparateur de phases permet de séparer une phase liquide d’une phase gazeuse, la phase gazeuse correspondant au carburant pour le consommateur. Cette phase gazeuse du gaz au moins en partie liquéfié présente une composition différente du liquide cryogénique contenu dans la cuve ; plus précisément, la phase gazeuse du gaz au moins en partie liquéfié présente une teneur en méthane supérieure à la teneur en méthane du liquide cryogénique. Préférentiellement, la phase gazeuse du gaz au moins en partie liquéfié présente un indice de méthane supérieur ou égale à 70.
Avantageusement, le système d’alimentation comprend un unique séparateur de phases. Une telle configuration du système d’alimentation permet de réduire les difficultés d’installation ainsi que les coûts liés au recours à un séparateur de phases supplémentaire.
Le système de préparation du carburant est raccordé en entrée à la branche d’alimentation, et en sortie soit à la branche de refroidissement soit directement à la cuve, de manière séparée de la branche de refroidissement. Ces deux possibilités correspondent à deux modes de réalisation distincts qui seront détaillés par la suite.
Selon une caractéristique de l’invention, l’orifice calibré est disposé plus proche de l’extrémité de la conduite qui débouche dans la cuve que de l’organe de détente.
Plus particulièrement, l’orifice calibré est disposé à l’extrémité de la conduite qui débouche dans la cuve.
Encore plus particulièrement, l’extrémité de la conduite débouchant dans la cuve se trouve à une hauteur inférieure à 20 % de la hauteur totale de la cuve, mesurée à partir de la paroi de fond de la cuve.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le liquide cryogénique est un gaz naturel liquéfié ou un mélange de méthane liquide et d’un alcane ayant au moins deux atomes de carbone.
Préférentiellement, ce mélange consiste en de l’éthane liquide et du méthane liquide. Plus généralement, l’alcane ayant au moins deux atomes de carbone est choisi parmi l’éthane, le propane, le butane et au moins un de leurs mélanges. « Butane » peut ici désigner le n-butane et l’isobutane, aussi appelé 2-méthylpropane.
Selon une caractéristique de l’invention, un sens de circulation du liquide cryogénique dans la première passe de l’échangeur thermique est orienté dans un même sens qu’un sens de circulation du liquide cryogénique dans la deuxième passe de l’échangeur thermique.
Alternativement, un sens de circulation du liquide cryogénique dans la première passe de l’échangeur thermique est orienté dans un sens opposé à un sens de circulation du liquide cryogénique dans la deuxième passe de l’échangeur thermique.
En d’autres termes, selon différents modes de réalisation la circulation du liquide cryogénique comprenant du méthane dans la première passe de l’échangeur thermique s’effectue soit à co-courant, soit à contre-courant de la circulation du liquide cryogénique comprenant du méthane dans la deuxième passe de l’échangeur thermique.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le système de préparation est raccordé en entrée à une sortie de la première passe et en sortie à une sortie de la deuxième passe.
Selon une caractéristique, le dispositif de compression est disposé sur la branche d’alimentation entre la cuve et l’échangeur thermique.
Le liquide cryogénique peut ainsi être compressé préalablement à son passage dans l’échangeur thermique.
Selon une caractéristique de l’invention, la branche d’alimentation comprend un échangeur de chaleur configuré pour échanger des calories entre d’une part le gaz issu de l’évaporation du liquide cryogénique préalablement à sa compression par le dispositif de compression et d’autre part ce gaz comprimé par le dispositif de compression.
Un tel échangeur de chaleur peut ainsi être disposé entre la cuve et le dispositif de compression. Il comprend un premier passage disposé entre une sortie de la cuve et une entrée du dispositif de compression, et un deuxième passage disposé entre la sortie du dispositif de compression et une entrée de la première passe de l’échangeur thermique. Une circulation du liquide cryogénique comprenant du méthane dans le premier passage de l’échangeur de chaleur est orienté dans un sens opposé à une circulation du liquide cryogénique comprenant du méthane dans le deuxième passage de l’échangeur de chaleur. En d’autres termes, la circulation du liquide cryogénique comprenant du méthane dans le premier passage de l’échangeur de chaleur s’effectue à contrecourant la circulation du liquide cryogénique comprenant du méthane dans le deuxième passage de l’échangeur de chaleur.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la sortie de liquide du séparateur de phases est raccordée à la branche de refroidissement, la conduite étant constitutive de la branche de refroidissement.
Selon une caractéristique, l’organe de détente est disposé entre la sortie de liquide du séparateur de phases et la branche de refroidissement.
Dans une telle configuration, le séparateur de phases et l’organe de détente sont raccordés à la branche de refroidissement. La conduite sur laquelle est disposée l’orifice calibré est alors intégrée à cette branche de refroidissement.
Selon un autre mode de réalisation, la sortie de liquide du séparateur de phases est raccordée à la cuve directement via la conduite.
Selon cet autre mode de réalisation, le séparateur de phases n’est plus raccordé à la branche de refroidissement ; il est directement raccordé à la cuve via la conduite, sur laquelle est placé l’organe de détente.
Selon une caractéristique de l’invention, la branche de refroidissement comprend un dispositif de refroidissement du gaz prélevé dans la cuve, le dispositif de refroidissement étant disposé entre ladite cuve et une entrée de la deuxième passe de l’échangeur thermique.
Ce dispositif de refroidissement permet d’améliorer l’échange de calories entre la première passe de l’échangeur thermique et la deuxième passe de l’échangeur thermique. Un tel dispositif de refroidissement permet notamment d’abaisser encore plus la température de la deuxième passe, par exemple en recourant à un cycle thermodynamique à l’azote.
L’invention concerne en outre un ouvrage flottant destiné au transport et/ou au stockage de liquide cryogénique, comprenant au moins une cuve qui contient le liquide cryogénique, au moins un consommateur qui consomme un carburant préparé à partir d’un gaz issu de l’évaporation du liquide cryogénique et au moins un système d’alimentation tel que décrit précédemment, le système d’alimentation comprenant au moins une canalisation reliant la sortie de gaz du séparateur de phases au consommateur.
Selon une caractéristique, l’ouvrage flottant comprend une première cuve et une deuxième cuve, le système de préparation comprenant un premier détendeur disposé entre l’organe de détente et la première cuve et un deuxième détendeur disposé entre l’organe de détente et la deuxième cuve, l’organe de détente, le premier détendeur et le deuxième détendeur étant fluidiquement reliés par un point de raccordement, un premier orifice calibré étant disposé sur une première conduite entre le premier détendeur et la première cuve et un deuxième orifice calibré étant disposé sur une deuxième conduite entre le deuxième détendeur et la deuxième cuve.
Chacune de la première et de la deuxième cuve peut participer à l’alimentation en carburant d’un consommateur différent. Le système d’alimentation de l’un de ces consommateurs peut par ailleurs prélever du liquide cryogénique dans la première cuve mais rejeter une portion non utilisée de ce liquide cryogénique dans la deuxième cuve. Une sortie de la première passe et une sortie la deuxième passe de l’échangeur thermique sont chacune connectées au point de raccordement.
L’invention est par ailleurs relative à un procédé de préparation d’un carburant à partir d’un gaz issu de l’évaporation du liquide cryogénique stocké dans au moins une cuve par un système d’alimentation tel que décrit précédemment, le procédé comprenant une étape de compression du gaz par le dispositif de compression, une étape d’échange de calories dans l’échangeur thermique entre le gaz comprimé et le liquide cryogénique refroidi afin de liquéfier au moins en partie le gaz comprimé, une étape de séparation d’une phase liquide et d’une phase gazeuse du gaz au sein du séparateur de phases et une étape de fourniture de ladite phase gazeuse en tant que carburant au consommateur.
D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit d’une part, et d’exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins annexés d’autre part, sur lesquels :
illustre, schématiquement, un ouvrage flottant comprenant un système d’alimentation selon l’invention, selon un premier mode de réalisation ;
illustre, schématiquement, une partie du système d’alimentation de la selon un deuxième mode de réalisation ;
illustre, schématiquement, la partie du système d’alimentation de la selon un troisième mode de réalisation particulier.
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 par rapport 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 et/ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur.
Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.
La illustre ainsi, schématiquement, un ouvrage flottant 1 selon l’invention. L’ouvrage flottant 1 comprend ici deux cuves 3, 5, parmi lesquelles une première cuve 3 et une deuxième cuve 5. Ces cuves 3, 5 sont aptes à stocker et/ou à transporter au moins un liquide cryogénique LC1, LC2 comprenant du méthane. Un tel liquide cryogénique LC1, LC2 peut être du gaz naturel liquéfié LC1 ou un mélange LC2 de méthane et d’un alcane ayant au moins deux atomes de carbone. L’alcane peut être choisi parmi l’éthane, le propane, le butane et au moins un de leurs mélanges. Préférentiellement, le mélange consiste en de l’éthane et du méthane. Le mélange LC2 présente un indice de méthane inférieur à 70.
L’isolation thermique des cuves 3, 5 n’étant pas parfaite, une partie du liquide cryogénique LC1, LC2 s’évapore naturellement. Par conséquent, les cuves 3, 5 de l’ouvrage 70 comprennent à la fois le liquide cryogénique LC1, LC2 et un gaz G1, G2 issu de l’évaporation de ce liquide cryogénique LC1, LC2, une séparation entre ce liquide cryogénique LC1, LC2 et ce gaz G1, G2 au sein des cuves 3, 5 étant illustrée sur les figures par des lignes en pointillés.
L’ouvrage flottant 1 comprend au moins un appareil propulseur 7 alimenté en un carburant. À titre d’exemple, l’au moins un appareil propulseur 7 peut être un moteur de propulsion de l’ouvrage, tel qu’un moteur ME-GI ou XDF. Il est entendu qu’il ne s’agit que d’un exemple de réalisation de la présente invention et qu’on pourra prévoir l’installation d’appareils propulseurs différents sans sortir du contexte de la présente invention.
L’ouvrage flottant 1 comprend un système de fourniture 9 de carburant à l’appareil propulseur 7, qui comprend une branche de prélèvement 11 du liquide cryogénique LC1, LC2 contenu dans la première cuve 3 de l’ouvrage flottant 1.
Une entrée de liquide 13 de la branche de prélèvement 11 est immergée dans le liquide cryogénique LC1, LC2 de manière à pouvoir le ponctionner, tandis qu’une sortie de gaz 15 de la branche de prélèvement 11 est reliée à l’appareil propulseur 7 pour lui délivrer le carburant.
La branche de prélèvement 11 peut comprendre au moins une pompe 17 pour alimenter l’appareil propulseur 7 en carburant à une pression adéquate, ainsi qu’un évaporateur-surchauffeur 19 pour porter le carburant à une température adéquate. Le carburant est sous forme gazeuse ou supercritique en sortie de gaz 15 de la branche de prélèvement 11.
La branche de prélèvement 11 peut comprendre au moins une pompe de prélèvement 21 de manière à contrôler la ponction du liquide cryogénique LC1, LC2 contenu dans la première cuve 3. En d’autres termes, cette pompe de prélèvement 21 permet d’autoriser la ponction, d’interdire la ponction et/ou de réguler le débit de ponction du liquide cryogénique LC1, LC2. La pompe de prélèvement 21 est à cet effet agencée entre l’entrée de liquide 13 de la branche de prélèvement 11 et une entrée de l’évaporateur-surchauffeur 19.
Additionnellement à l’appareil de propulsion 7, l’ouvrage flottant 1 comprend au moins un consommateur 23 d’un carburant préparé à partir d’un gaz G1, G2 contenu dans les cuves 3, 5 de l’ouvrage flottant 1, ce gaz G1, G2 étant issu de l’évaporation naturelle du liquide cryogénique LC1, LC2 stocké et/ou transporté ces cuves 3, 5. Le consommateur 23 peut être une génératrice électrique de type DFDE (Dual Fuel Diesel Electric), c’est-à-dire un consommateur de gaz configuré pour assurer l’alimentation électrique de l’ouvrage flottant 1. Il est entendu qu’il ne s’agit que d’un exemple de réalisation de la présente invention et qu’on pourra prévoir l’installation de consommateurs de gaz différents sans sortir du contexte de la présente invention.
L’ouvrage flottant 1 comprend un système d’alimentation 25 pour fournir le carburant au consommateur 23, représenté en selon un premier mode de réalisation. Le système d’alimentation 25 comprend notamment une branche d’alimentation 27 qui permet de relier fluidiquement la première cuve 3 au consommateur 23, c'est-à-dire qu’elle est configurée pour amener au moins une portion du gaz G1, G2 depuis cette première cuve 3 jusqu’au consommateur 23. La branche d’alimentation comprend une entrée de gaz 29, qui est disposée dans la première cuve 3 de façon à être au sein du gaz G1, G2 à prélever. Cette entrée de gaz 29 est reliée à un échangeur de chaleur 31 par au moins une canalisation, cet échangeur de chaleur 31 étant ici disposé entre la première cuve 3 et un dispositif de compression 33 appartenant lui aussi à la branche d’alimentation 27. L’échangeur de chaleur 31 comprend un premier passage disposé entre l’entrée de gaz 29 de la première cuve 3 et une entrée du dispositif de compression 33, et un deuxième passage disposé entre une sortie de ce dispositif de compression 33 et un échangeur thermique 35 dont le fonctionnement sera décrit plus précisément par la suite. L’échangeur de chaleur 31 est configuré pour échanger des calories entre d’une part le gaz G1, G2 issu de l’évaporation du liquide cryogénique LC1, LC2 préalablement à sa compression par le dispositif de compression 33 et d’autre part ce gaz G1, G2 une fois qu’il a été comprimé par le dispositif de compression 33. On comprend que le premier passage où circule le gaz G1, G2 en sortie de la première cuve 3 permet de refroidir le deuxième passage où circule le gaz G1, G2 après sa compression. Ainsi, la circulation de gaz G1, G2 dans le premier passage s’effectue à contrecourant de la circulation de gaz G1, G2 dans le deuxième passage.
Comme évoqué précédemment, une sortie du dispositif de compression 33 est raccordée à l’échangeur thermique 35. De cette façon, le gaz G1, G2 issu de l’évaporation naturelle du liquide cryogénique LC1, LC2 peut être compressé préalablement à son passage dans cet échangeur thermique 35. L’échangeur thermique 35 présente une première passe, disposée sur la branche d’alimentation 27, et une deuxième passe disposée sur une branche de refroidissement 37. Cette branche de refroidissement 37 va maintenant être décrite plus en détail.
La branche de refroidissement 37 est configurée pour participer au refroidissement du gaz G1, G2 issu de l’évaporation du liquide cryogénique LC1, LC2, de sorte que ce gaz G1, G2 soit liquéfié et retourne à un état liquide. Une telle liquéfaction se produit au sein de l’échangeur thermique 35, dont la deuxième passe correspond à une portion de la branche de refroidissement 37. Cette deuxième passe est ainsi alimentée par du liquide cryogénique LC1, LC2 prélevé dans la première cuve 3. À cet effet, la branche de refroidissement 37 présente une entrée de liquide 39 disposée dans la première cuve 3, cette entrée de liquide 39 étant immergée dans le liquide cryogénique LC1, LC2. Cette entrée de liquide 39 peut présenter, à l’instar de la branche de prélèvement 11, au moins une pompe de régulation de prélèvement 41 similaire à la pompe de prélèvement 21, de manière à contrôler la ponction du liquide cryogénique LC1, LC2 contenu dans la première cuve 3. Cette pompe de régulation de prélèvement 41 peut de ce fait autoriser la ponction, interdire la ponction et/ou réguler le débit de ponction du liquide cryogénique LC1, LC2 par la branche de refroidissement 37. Selon une variante de réalisation non représentée ici, la pompe de prélèvement 21 et la pompe de régulation de prélèvement 41 peuvent être confondues.
L’entrée de liquide 39 est fluidiquement reliée à un dispositif de refroidissement 43, qui est donc disposé entre cette entrée de liquide 39 et l’échangeur thermique 35. Ce dispositif de refroidissement 43 participe à abaisser la température du liquide cryogénique LC1, LC2 circulant au sein de la branche de refroidissement 37. Un tel dispositif de refroidissement 43 peut notamment faire intervenir un cycle thermodynamique à l’azote, qui permet de refroidir le liquide cryogénique LC1, LC2 avant son entrée dans la deuxième passe de l’échangeur thermique 35. Entre le dispositif de refroidissement 43 et l’échangeur thermique 35, la branche de refroidissement 37 peut présenter un point de déviation 45. À ce point de déviation 45, le liquide cryogénique LC1, LC2 refroidi par le dispositif de refroidissement 43 peut alternativement être fourni à l’échangeur thermique 35 ou bien être renvoyé dans la première cuve 3, une telle déviation pouvant être contrôlée par une vanne non représentée ici. Lorsque ce liquide cryogénique LC1, LC2 est renvoyé dans la première cuve 3, il peut participer au fonctionnement d’une rampe de pulvérisation 47, qui permet de refroidir le gaz G1, G2 contenu dans cette première cuve 3 et ainsi de faire diminuer la pression au sein de la première cuve 3. À l’inverse, lorsque le liquide cryogénique LC1, LC2 refroidi est envoyé vers l’échangeur thermique 35 et circule dans la deuxième passe, il peut échanger des calories avec le gaz G1, G2 circulant dans la première passe et ainsi le liquéfier au moins en partie. Un sens de circulation du gaz G1, G2 dans la première passe de l’échangeur thermique 35 est ici orienté dans le même sens qu’un sens de circulation du liquide cryogénique LC1, LC2 dans la deuxième passe de cet échangeur thermique 35 ; autrement dit, la circulation dans la première et la deuxième passe de l’échangeur thermique 35 sont à co-courant. Bien que non représenté, le sens de circulation du gaz G1, G2 dans la première passe de l’échangeur thermique 35 pourrait alternativement être orienté dans un sens opposé au sens de circulation du liquide cryogénique LC1, LC2 dans la deuxième passe de cet échangeur thermique 35, c'est-à-dire à contre-courant. Entre le point de déviation 45 et la deuxième passe de l’échangeur thermique 35, la branche de refroidissement peut être équipée d’une valve 46, dont le fonctionnement est conditionné au contrôle d’un capteur de température 48 disposé en sortie de la première passe de l’échangeur thermique 35.
Une sortie de la première passe de l’échangeur thermique 35 est fluidiquement reliée à un système de préparation 49, dont au moins une portion constitue la branche d’alimentation 27. On comprend que le système de préparation 49 est donc au moins en partie disposé entre l’échangeur thermique 35 et le consommateur 23. Selon l’invention, ce système de préparation 49 comprend un unique séparateur de phases 51. Ce séparateur de phases 51 permet, au sein du système d’alimentation 25, de séparer une phase gazeuse d’une phase liquide du liquide cryogénique LC1, LC2, cette phase gazeuse étant le gaz G1, G2. Une telle phase gazeuse correspond ainsi au carburant destiné au consommateur 23. Le séparateur de phases 51 comprend donc une sortie de gaz 53 par laquelle du gaz G1, G2 quitte le séparateur de phases 51 pour alimenter le consommateur 23 en empruntant au moins une canalisation 54, et une sortie de liquide 55 par laquelle du liquide cryogénique LC1, LC2 peut être renvoyé vers la branche de refroidissement 37 ou directement vers l’une et/ou l’autre de la première cuve 3 et de la deuxième cuve 5. Des modes de réalisation particuliers faisant intervenir cette deuxième cuve 5 seront décrits par la suite en relation avec les figures 2 et 3. Le système de préparation 49 comprend en outre au moins un organe de détente 57, qui est disposé entre la sortie de liquide 55 du séparateur de phases 51 et soit la branche de refroidissement 37, soit les cuves 3, 5.
Sur l’ouvrant flottant 1 représenté à la , le système de préparation 49 est raccordé en sortie à la branche de refroidissement 37 et l’organe de détente 57 se trouve entre le séparateur de phases 51 et cette branche de refroidissement 37. Ici, le système d’alimentation 25 comprend un orifice calibré 59 disposé entre cet organe de détente 57 et la première cuve 3, sur une conduite 61 qui débouche dans cette première cuve 3. Un tel orifice calibré 59 permet de contrôler la pression du liquide cryogénique LC1, LC2 qui retourne dans la première cuve 3 ; à cet effet, il peut par exemple être disposé à l’extrémité de la conduite 61. On comprend qu’ici la conduite 61 sur laquelle est disposé l’orifice calibré 59 est intégrée à la branche de refroidissement 37.
Plus précisément, l’extrémité de la conduite 61 où se trouve l’orifice calibré 57 peut être disposée à une hauteur inférieure à 20 % d’une hauteur totale de la première cuve 3, mesurée à partir d’une paroi de fond de cette première cuve 3. Une telle hauteur est figurée à la par une ligne en traits interrompus.
Les figures 2 et 3 illustrent de façon simplifiée des modes de réalisation particuliers d’une partie de l’ouvrage flottant 1, avec un deuxième mode de réalisation illustré à la et un troisième mode de réalisation représenté en .
Sur l’ouvrage flottant 1 de la , l’organe de détente 57 est raccordé à la première passe de l’échangeur thermique 35. Il est disposé sur un conduit 63 qui rejoint la branche de refroidissement 37, qui comprend la deuxième passe de cet échangeur thermique 35, au niveau d’un point de raccordement 65. La sortie de la première passe et une sortie de la deuxième passe de l’échangeur thermique 35 sont donc toutes deux connectées au point de raccordement 65. Ce point de raccordement 65 permet également le raccordement de deux conduites 67, 69 étant chacune reliée à l’une des cuves 3, 5, avec une première conduite 67 débouchant dans la première cuve 3 et une deuxième conduite 69 débouchant dans la deuxième cuve 5. La première conduite 67 est porteuse d’un premier détendeur 71 tandis que la deuxième conduite 69 est porteuse d’un deuxième détendeur 73, qui sont donc fluidiquement reliés par le point de raccordement 65. Selon l’invention, un premier orifice calibré 75 est disposé sur la première conduite 67 entre le premier détendeur 71 et la première cuve 3, et un deuxième orifice calibré 77 est disposé sur la deuxième conduite 69 entre le deuxième détendeur 73 et la deuxième cuve 5. Le système d’alimentation 25 peut ainsi prélever du gaz G1, G2 dans la première cuve 3 et rejeter du liquide cryogénique LC1, LC2 n’ayant pas servi à l’alimentation du consommateur 23 à la fois dans la première cuve 3 et dans la deuxième cuve 5. De la même façon que pour l’ouvrage flottant de la , dans le deuxième mode de réalisation les première et deuxième conduites 67, 69 porteuses des premier et deuxième orifices calibrés sont intégrés à la branche de refroidissement 37. À titre d’exemples de ce deuxième mode de réalisation, pour un débit de liquide cryogénique LC1, LC2 renvoyé vers l’une des cuves 3, 5 de 3,5 m3/h et avec un orifice calibré 75, 77 d’un diamètre de 7,5 millimètres, la diminution de la pression sera de 2,2 bars. Pour un débit de 2,3 m3/h et avec un orifice calibré 75, 77 d’un diamètre de 6,5 millimètres, la diminution de la pression sera de 1,9 bar, et pour un débit de 1,15 m3/h avec un orifice calibré 75, 77 d’un diamètre de 4,9 millimètres, elle sera de 2,1 bars.
La correspond au troisième mode de réalisation, dans lequel l’organe de détente 57 n’est pas raccordé à la branche de refroidissement 37 mais directement aux cuves 3, 5 par la première conduite 67 ou la deuxième conduite 69. L’organe de détente 57 est ainsi disposé entre la deuxième passe de l’échangeur thermique 35 et le point de raccordement 65, qui relie ici la première conduite 67 et la deuxième conduite 69. Comme dans le deuxième mode de réalisation, le premier orifice calibré 75 est disposé sur la première conduite 67 entre le premier détendeur 71 et la première cuve 3, et le deuxième orifice calibré 77 est disposé sur la deuxième conduite 69 entre le deuxième détendeur 73 et la deuxième cuve 5. À titre d’exemples de ce troisième mode de réalisation, pour un débit de liquide cryogénique LC1, LC2 renvoyé vers l’une des cuves 3, 5 de 30 m3/h et avec un orifice calibré 75, 77 d’un diamètre de 13 millimètres, la diminution de la pression sera de 2,1 bars. Pour un débit de 20 m3/h et avec un orifice calibré 75, 77 d’un diamètre de 11,5 millimètres, la diminution de la pression sera de 2,2 bars, et pour un débit de 10 m3/h avec un orifice calibré 75, 77 d’un diamètre de 8,5 millimètres, elle sera de 2,3 bars.
Que ce soit dans le premier, dans le deuxième ou dans le troisième mode de réalisation, le système d’alimentation 25 peut comprendre un dispositif de conversion, non représenté ici, configuré pour alterner entre une première configuration dans laquelle le carburant fourni au consommateur 23 est préparé à partir du gaz G1 issu de l’évaporation du gaz naturel liquéfié LC1, et une deuxième configuration dans laquelle ce carburant est préparé à partir d’un gaz G2 issu de l’évaporation du mélange LC2. L’invention est également relative à un procédé de préparation d’un tel carburant. Ce procédé comprend notamment une étape au cours de laquelle le gaz G1, G2 prélevé dans la ou les cuves 3,5 est compressé par le dispositif de compression 33. Il y a ensuite une étape d’échange de calories dans l’échangeur thermique 35 entre le gaz comprimé G1, G2 et le liquide cryogénique LC1, LC2 refroidi par la branche de refroidissement 37, afin de liquéfier au moins en partie ce gaz G1, G2 comprimé. Le procédé de préparation se poursuit par une étape de séparation de la phase liquide et de la phase gazeuse du gaz G1, G2 au sein du séparateur de phases 51, et s’achève par une étape de fourniture de ladite phase gazeuse en tant que carburant au consommateur 23, ce carburant empruntant à cet effet la canalisation 54.
Par ailleurs, l’ouvrage flottant 1 peut également comprendre une unité de commande 79 du consommateur 23, visible en . Une telle unité de commande 79 peut notamment effectuer des opérations de régulation et de contrôle. À cet effet, elle peut être alimentée par un système d’approvisionnement 81, par lequel du gaz G1, G2 issu de l’évaporation naturelle du liquide cryogénique LC1, LC2 est prélevé à la fois dans la première cuve 3 et dans la deuxième cuve 5.
La présente invention propose ainsi un système d’alimentation d’un consommateur d’un ouvrage flottant faisant intervenir un unique séparateur de phases, une gestion de pression au retour dans une cuve de cet ouvrage flottant étant assurée, au moins en partie, par un orifice calibré.
La présente invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations décrits et illustrés ici et elle s’étend également à tout moyen et toute configuration équivalents ainsi qu’à toute combinaison techniquement opérante de tels moyens.

Claims (14)

  1. Système d’alimentation (25) d’un consommateur (23) configuré pour être alimenté en un carburant préparé à partir d’un gaz (G1, G2) issu de l’évaporation d’un liquide cryogénique (LC1, LC2) comprenant au moins du méthane, ce liquide cryogénique (LC1, LC2) étant stocké dans au moins une cuve (3, 5), le système d’alimentation (25) comprenant au moins un dispositif de compression (33), un échangeur thermique (35), une branche d’alimentation (27) configurée pour amener au moins une portion du gaz (G1, G2) depuis la cuve (3, 5) jusqu’au consommateur (23) et une branche de refroidissement (37) configurée pour refroidir le gaz (G1, G2) prélevé dans la cuve (3, 5), l’échangeur thermique (35) comportant une première passe disposée sur la branche d’alimentation (27) et une deuxième passe disposée sur la branche de refroidissement (37), la deuxième passe étant configurée pour échanger des calories avec la première passe afin de liquéfier au moins en partie le gaz (G1, G2) circulant dans la première passe, le système d’alimentation (25) comprenant un système de préparation (49) du carburant disposé entre l’échangeur thermique (35) et le consommateur (23), caractérisé en ce que le système de préparation (49) comprend un séparateur de phases (51) et au moins un organe de détente (57) disposé entre une sortie de liquide (55) du séparateur de phases (51) et la cuve (3, 5), au moins une sortie de gaz (53) du séparateur de phases (51) étant reliée au consommateur (23) pour lui délivrer le carburant, et en ce que le système d’alimentation (25) comprend au moins un orifice calibré (59, 75, 77) disposé entre l’organe de détente (57) et la cuve (3, 5) sur une conduite (61, 67, 69) qui débouche dans la cuve (3, 5).
  2. Système d’alimentation (25) selon la revendication précédente, dans lequel l’orifice calibré (59, 75, 77) est disposé plus proche de l’extrémité de la conduite (61, 67, 69) qui débouche dans la cuve (3, 5) que de l’organe de détente (57).
  3. Système d’alimentation (25) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le liquide cryogénique (LC1, LC2) est un gaz naturel liquéfié (LC1) ou un mélange (LC2) de méthane liquide et d’un alcane ayant au moins deux atomes de carbone.
  4. Système d’alimentation (25) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel un sens de circulation du liquide cryogénique (LC1, LC2) dans la première passe de l’échangeur thermique (35) est orienté dans un même sens ou dans un sens opposé à un sens de circulation du liquide cryogénique (LC1, LC2) dans la deuxième passe de l’échangeur thermique (35).
  5. Système d’alimentation (25) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système de préparation (49) est raccordé en entrée à une sortie de la première passe et en sortie à une sortie de la deuxième passe.
  6. Système d’alimentation (25) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de compression (33) est disposé sur la branche d’alimentation (27) entre la cuve (3, 5) et l’échangeur thermique (35).
  7. Système d’alimentation (25) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la branche d’alimentation (27) comprend un échangeur de chaleur (31) configuré pour échanger des calories entre d’une part le gaz (G1, G2) issu de l’évaporation du liquide cryogénique (LC1, LC2) préalablement à sa compression par le dispositif de compression (33) et d’autre part ce gaz (G1, G2) comprimé par le dispositif de compression (33).
  8. Système d’alimentation (25) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la sortie de liquide (55) du séparateur de phases (51) est raccordée à la branche de refroidissement (37), la conduite (61, 67, 69) étant constitutive de la branche de refroidissement (37).
  9. Système d’alimentation (25) selon la revendication précédente, dans lequel l’organe de détente (57) est disposé entre la sortie de liquide (55) du séparateur de phases (51) et la branche de refroidissement (37).
  10. Système d’alimentation (25) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la sortie de liquide (55) du séparateur de phases (51) est raccordée à la cuve (3, 5) directement via la conduite (67, 69).
  11. Système d’alimentation (25) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la branche de refroidissement (37) comprend un dispositif de refroidissement (43) du gaz (G1, G2) prélevé dans la cuve (3, 5), le dispositif de refroidissement (43) étant disposé entre ladite cuve (3, 5) et une entrée de la deuxième passe de l’échangeur thermique (35).
  12. Ouvrage flottant (1) destiné au transport et/ou au stockage de liquide cryogénique (LC1, LC2), comprenant au moins une cuve (3, 5) qui contient le liquide cryogénique (LC1, LC2), au moins un consommateur (23) qui consomme un carburant préparé à partir d’un gaz (G1, G2) issu de l’évaporation du liquide cryogénique (LC1, LC2) et au moins un système d’alimentation (25) selon l’une quelconque des revendications précédentes, le système d’alimentation (25) comprenant au moins une canalisation (54) reliant la sortie de gaz (53) du séparateur de phases (51) au consommateur (23).
  13. Ouvrage flottant (1) selon la revendication précédente, comprenant une première cuve (3) et une deuxième cuve (5), le système de préparation (49) comprenant un premier détendeur (71) disposé entre l’organe de détente (57) et la première cuve (3) et un deuxième détendeur (73) disposé entre l’organe de détente (57) et la deuxième cuve (5), l’organe de détente (57), le premier détendeur (71) et le deuxième détendeur (73) étant fluidiquement reliés par un point de raccordement (65), un premier orifice calibré (75) étant disposé sur une première conduite (67) entre le premier détendeur (71) et la première cuve (3) et un deuxième orifice calibré (77) étant disposé sur une deuxième conduite (69) entre le deuxième détendeur (73) et la deuxième cuve (5).
  14. Procédé de préparation d’un carburant à partir d’un gaz (G1, G2) issu de l’évaporation du liquide cryogénique (LC1, LC2) stocké dans au moins une cuve (3, 5) par un système d’alimentation (25) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, le procédé comprenant une étape de compression du gaz (G1, G2) par le dispositif de compression (33), une étape d’échange de calories dans l’échangeur thermique (35) entre le gaz (G1, G2) comprimé et le liquide cryogénique (LC1, LC2) refroidi afin de liquéfier au moins en partie le gaz (G1, G2) comprimé, une étape de séparation d’une phase liquide et d’une phase gazeuse du gaz au sein du séparateur de phases (51) et une étape de fourniture de ladite phase gazeuse en tant que carburant au consommateur (23).
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