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"PRDCEDE ET INSTAILATION DE TRAITE~ENT D'UN SITE DE STCCKAOE "
La presente invention est relative à un procede et une instal-
lation de traitement d'un site de stockage, notan~nt de purge et
d'inertage de reservoir. Elle s'applique en particulier à la purge et à
l'inertage des citernes des navires de transport de gaz naturel liquefié
(GNL) ou de gaz de petrole liquefie (GPL). Cepenclant, elle peut egalement
s'appliquer à la purge et à l'inertage d'autres types de reservoirs
contenant des prcduits volatils infla~mables, polluants et/ou coûteux.
On sait que de nombreux reservoirs contenant des produits
volatils doivent periodiquement être purges, et qu'il est alors neces-
saire de les inerter pour des raisons de securite. C'est le cas notammentdes cuves ou citernes des navires de transport de GNL ou de GæL après la
livraison de la cargaison.
Dans la technique classique, cette operation de purge, que L'on
appelle souvent "deballastage", s'effectue en deux temps : mise à tempé-
lS rature a~biante des citernes, en mer, puis, ~ quai, injection d'un gazneutre tel que l'azote. Pendant cette derniere opération, le gaz ccmbus-
tible expulse des citernes sous la poussée de l'aæote, constitué d'hydro-
carbures legers; est envoyé à la torchere. En ~in d'operation de debal-
lastage, on proct~de en outre à une injection de gaz ccmbustible dans le
melange sortant des citernes de fason à obte~Lr à la torchere un melange
combustible stable jusqu'à l'arr8t complet du deballastage.
Cette technique, actuellement tres generalisee, n'est pas
satisfaisante car elle conduit d'une part à des pertes de temps et
d'argent (circulation inutile de navires), d'autre part à des pertes de
2s ccmbustible evaluees entre 2 % et 5 ~ de la cargaison selon la pression
de stockage des gaz liquefies. Des inconvenients analogues se presentent
dans les autres cas evoques plus haut.
L'invention a pour but de fournir un procede et une instal-
lation permettant de façon econcmique de recuperer l'essentiel ~es
produits gazeux eYpulses du site de stockage Fendant la purge.
A~cet effet, elle a pour objet un procede de traitement ~'un
site de stockage, notamment de purge et d'ir.ertage de reservoir, du type
dans 1equel on expulse un produit gazeux contenu dans ledit site en y
injectant de l'azote, caracterise en ce qu'on effectue un echange de
chaleur ir,~rect entre le gaz sortant dudit site et de l'azote licuide,
de manière à condenser partiellem~nt ce gaz, et en ce qu'on injecte dans
ledit site l'azote gazeux résultant de cette vaporisation d'azote
liquide.
L'invention a egalem~ent pour ob~et une installation de
traitement d'un site de stockage, nota~ent de purge et d'inertage de
reservoir, destinee c~ la mise en oeuvre d'un tel procédé. Cette
installation ccmprend : un separateur de phases ; un récipient de
stockage ccmmuniq~r~nt avec le separateur de phases ; et un échangeur de
chaleur indirect ccmpartant des premiers passages destinés à etre reliés
en amont audit site et relies en aval au separateur, et des deuxiemes
passages relies en amont à une source d'azote liquide et destines à être
relies en aval audit site.
Quelques exemples de realisation de l'invention vont maintenant
etre dëcrits en regard des dessins annexés, sur lesquels les figures 1 à
4 illustre~t schematiquement quatre variantes de mise en oeuvre du
procede suivant l'invention.
Dans tous les modes de re.alisatlon repxésentés, on voit une
installation destinee à p~urger en vue de son inertage un reservoir 1 qui
est par exemple une cuve de navire de transport de GNL ou de GPL. I.'ins-
tallation compre~d un echa-ngeur de chaleur indirect 2 à contre-
courant,,un separateur de phases 3 et un recipient 4 de stockage desproduits liquides recuperes.
A la figure 1, l'echangeur 2 comprend des premiers passages 5
relies en amont au reservoir 1 et en aval au separateur 3, et des deuxie-
mes passages 6 relies en amont à une source d'azote liquide et en aval au
reservoir 1 par l'intermediaire d'une conduite 7. Sur la conduite 7 est
piquee une conduite d'event 8 pour,vue d'une vanne 9 pilotee par la
pression regnant dans la conduite 7. Une conduite 10 d'amlenee d'azote
gazeux auxiliaire pourvue d'une vanne 11 et alimentee par une source
d'azote exterieure debouche dans la même conduite 7 e~ aval de l'event 8.
La base du separateur 3 est reliee à celle du recipient 4 par
une conduite 12, et le scmmet du separateur est e~uipe d'un event 13 muni
d'un limiteur de pression non represente. De plus, une ccnduite 14
pourvue dlune vanne 15 permet d'amener de l'azote gazeux dans la partie,
superieure du recipient 4 à partir d'une source d'azote exterieure.
En fonctionnement,, de l'azote liquide est vaporise dans
l'échangeur 2 à contre-courant du gaz sortant du reservoir 1. Ce gaz est
ainsi partielle~ent condense, et le liquide obtenu est recueilli dans le
separ2teur 3 et transfere dans le recipient 4 par la conduite 12.
L'azote gazeux vaporisé dans l'echanqeur 2 est envoye par la
conduite 7 dans le reservoir 1, à l'oppose de l'orifice de sortie des gaz
de ce reservoir, et pousse le contenu gazeux du reservoir vers les
passages 5 de l'échangeur 2. Ainsi, l'azo-te est utilise une première rois
pour son pouvoir frigorifique, puis une deuxieme fois pour son energie
mecanique et pour ses proprietes d'inertage.
Au fur et à mesure de l'avancement de l'operation, la teneur en
gaz ccmbustible du gaz sortant du reservoir diminue. Par suite, la
quantité d'azote liquide necessaire pour recuFerer le gaz combustible
diminue elle aussi, et il arrive un moment où le debit d'azote vaporsie
ne suffit plus pour purger efficacement le reservoir. Or injec-te alors de
l'azote gazeux supplementaire par la conduite 10.
Cc~e represente à la fi~ure 2, si la pression qui ~gne dans
le reservoir 1 est insuffisante et que l'on ne peut pas envisager de
lS l'augmenter notablement, on peut monter u~ compresseur 16 entre la sortie
du reservoir 1 et l'entree des passages 5. Le gaz forme dans le separa-
teur 3 peut alors etre reinjecte dans les passages 6 de l'echangeur 2 qui
ve~iculent l'azo~e liquide par une conduite 17, laquelle est munie d'une
vanne 18 pilotee par la pression du separateur. Une telle reinjectlon
20- suppose toutefois que la teneur du gaz du separateur en produit à
recuperer est suffisa~ment faible, de sorte qu'elle n'intervient qu'à un
stade déjà avance de l'operation de purge, dans ~me phase où,precisement,
le debit d'azote necessaire pour la condensation ne suffit plus pour
assurer une purge efficace. ~'event 13 est equipe d'une vanne de cc~mande
18A.
Si le gaz contenu dans le reservoir 1 est très frold, le schema
de la figure 2 suppose que l'on dispose d'un ccmpresseur 16 de type cryo-
genique. Suivant la variante de la figure 3, il peut être plus interes-
sant de faire appel à un cc~presseur ordinaire, moins couteux, et à un
echangeur auxiliaire 19 assurant un echange thermique indirect à contre-
cou ~nt entre le gaz entrant dans le compresseur ei le gaz qui en sort. A
part cette difference, l'agencement de la figure 3 est identique ~ celui
de la figure 2.
La figure 4 illustre une variante du schema de la figure 1 qui
permet de pousser à un degre eleve la recuperation sans augmenter ia
pression du gaz sortant du reservoir, et donc sans raire appel à un
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compresseur et à un echangeur de chaleur adapte pour supporter des
pressions élevees. Pour cela, il faut abaisser la ten~érature dans
l'echangeur 2, ce qui conduit à la presence d'un liquide sous-refroidi
dans le séparateur 3. On procède donc à un rechauffage de ce liquide dans
la conduite 12 en lui faisant ceder des frigories au gaz sortant du
reservoir 1 avant que ce dernier ne penètre dcms les passages S de
1'echangeur principal 2. En d'autres ter~es, 1'echangeur de chaleur
auxiliaire 20 assure un echange de chaleur à contre-courant entre la
conduite de sortie du reservoir et la conduite 12, et le gaz traite est
prerefroidi avant d'echanger de la chaleur avec l'azo-te liquide. On cc~-
prend que cette variante c~meliore le bilan thernLique de l'insatllation.
On a egalement représente à la figure 4 un by-pass 21 reliant
les tronçons de la conduite de sortie du réservoir situés avant et après
l'éc~angeur 20. Ce by-pass est equipe d'une vanne 22 pilotée par la
ten~erature régnant dans la conduite 12 en aval de l'échar.geur 20~ Ainsi,
le debit de gaz qui traverse effectivement cet échangeur est pilote par
la quantite de chaleur qui est echangée.
Dans chaque m~de de réalisation, il est possible de renvoyer du
gaz issu du separateur 3 dans la partie superieure du recipient 4 pour
inerter ce dernier, ccmme representé par une conduite 23 munle d'une
vanne 24 aux figures 2 et 3.
Il est clair que le procédé et l'installation suiyant l'inven-
tion peuvent s'appliquer à de nGmbreux cas où il est necessaire de purger
un reservoir d'un contenu gazeux coûteux, polluant, etc, par exemple un
reservoir dlanmoniac, d'acide, d'hydrocarbures, etc.
