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WO 2023/280549 PCT/EP2022/066597
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Description
Titre de l'invention : Installation et procédé de liquéfaction
d'hydrogène.
r000li L'invention concerne une installation et un procédé de
liquéfaction d'hydrogène.
[0002] L'invention concerne plus particulièrement une installation
de liquéfaction
d'hydrogène comprenant un circuit d'hydrogène à refroidir comprenant une
extrémité
amont destinée à être reliée à une source d'hydrogène et une extrémité aval
reliée à au
moins un stockage cryogénique d'hydrogène liquéfié, le stockage cryogénique
étant
muni d'une conduite de soutirage configurée pour permettre la fourniture
d'hydrogène
liquéfié à au moins un réservoir à remplir, notamment un réservoir mobile,
l'installation comprenant un ensemble d'échangeur(s) de chaleur en échange
thermique
avec le circuit d'hydrogène à refroidir, l'installation comprenant un
dispositif de refroi-
dissement en échange thermique avec l'ensemble d'échangeur(s) de chaleur,
ledit
dispositif de refroidissement comprenant un réfrigérateur à cycle de
réfrigération d'un
gaz de cycle dans un circuit de travail, le gaz de cycle comprenant au moins
l'un
parmi : de l'hydrogène, de l'hélium, le circuit de travail du réfrigérateur
comprenant un
organe de compression du gaz de cycle, un organe de refroidissement du gaz de
cycle,
un organe de détente du gaz de cycle et un organe de réchauffage du gaz de
cycle,
l'installation comprenant au moins une première conduite de récupération de
gaz de
vaporisation comprenant une première extrémité destinée à être reliée à un
réservoir.
[0003] La liquéfaction d'hydrogène au sein d'une installation de
liquéfaction utilise géné-
ralement un flux d'hydrogène gazeux sous pression à une pression typiquement
comprise entre 10 et 30 bar absolu.
[0004] Pour atteindre sa température de liquéfaction, ce flux peut
subir une étape de pré-
refroidissement par échange de chaleur avec un premier cycle de réfrigération.
Ce
premier cycle de réfrigération peut utiliser un réfrigérant tel que de l'azote
et/ou un ré-
frigérant constitué d'un mélange ( MR pour mixed refrigerant ).
[0005] Le flux à liquéfier est ensuite refroidi dans une boîte
froide jusqu'à un état liquide par
un cycle de réfrigération utilisant un réfrigérant constitué ou comprenant de
l'hélium
et/ou de l'hydrogène. A noter qu'une ou plusieurs étape(s) de refroidissement
inter-
médiaire(s) peuvent éventuellement être prévues entre le pré-refroidissement
et le re-
froidissement précitées.
[0006] L'hydrogène liquide produit est typiquement déversé dans au
moins un stockage
cryogénique servant par exemple à remplir des réservoirs mobiles (camions ou
autres
réservoirs mobiles par exemple).
[0007] Un problème de ce type d'installation est la gestion des gaz
de vaporisation
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( BOG pour Boil Off Gas ).
[0008] Le stockage cryogénique est une première source potentielle
de gaz de vaporisation
de l'hydrogène précédemment liquéfié. Le stockage d'hydrogène liquéfié produit
en
effet généralement un flux relativement constant de gaz de vaporisation à
relative basse
pression et relative basse température (typiquement autour de 20K mais poten-
tiellement beaucoup plus haut) qui est le résultat d'entrées thermiques sur
ledit
stockage. Ce flux peut être ponctuellement fortement augmenté par effet piston
du
liquide provenant du liquéfacteur, dans le cas où peu ou pas de liquide est
soutiré du
stockage.
[0009] Le recyclage de ces gaz de vaporisation est généralement
réalisé dans le cycle de ré-
frigération à hydrogène (à relative basse pression) et à froid (c'est-à-dire
qu'il y a
recyclage des molécules d'hydrogène et de leur frigories) lorsque le
différentiel de
pression entre la pression dans le stockage cryogénique et le cycle de
réfrigération est
suffisante et que les vannes de redistribution de gaz froid ont été prévues
sur l'usine de
liquéfaction.
[0010] Une autre solution consiste à annuler ou réduire ce flux de
gaz de vaporisation en
produisant de l'hydrogène liquide sous-refroidi à la sortie du liquéfacteur
(en par-
ticulier dans la configuration utilisant un cycle de réfrigération à base
d'hélium).
[0011] Les réservoirs destinés à être remplis avec l'hydrogène
liquide produit par
l'installation sont une autre source de gaz de vaporisation. En effet, ces
réservoirs ou
conteneurs mobiles d'hydrogène liquide génèrent généralement des gaz de vapo-
risation à relative basse ou moyenne pression (typiquement entre 7 à 1,1 bara)
et à des
températures un peu plus élevées (typiquement entre 20 et 40K voire
ponctuellement
au-dessus de 40K). Cette autre source de gaz de vaporisation est plus
discontinue et
même très variable en quantité et en conditions thermodynamiques selon l'état
des ré-
servoirs. Les gaz de vaporisation récupérés dans cette seconde source de gaz
de vapo-
risation sont généralement réchauffés autour de la température ambiante et
sont
recyclés dans le cycle de réfrigération à hydrogène. Lorsque le différentiel
de pression
entre la pression de ces gaz et le cycle est suffisant, ce recyclage peut être
réalisé sans
équipement supplémentaire prévu à cet effet. Sinon, un équipement
supplémentaire est
nécessaire (par exemple un surpresseur tel qu'un éjecteur cryogénique, un
booster, un
compresseur...).
[0012] Lorsque le réfrigérant constituant le gaz de cycle n'est pas
de l'hydrogène pur
(hélium ou autre(s) par exemple), le recyclage de cet hydrogène gazeux de vapo-
risation dans le cycle n'est pas possible (risque de contamination du
réfrigérant). Dans
ce cas, les gaz de vaporisation doivent être évités (par une production
d'hydrogène
liquide sous-refroidi) ou récupérés via un équipement de compression à
température
ambiante.
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[0013] La gestion des gaz de vaporisation est donc problématique.
[0014] Un but de la présente invention est de pallier tout ou
partie des inconvénients de l'art
antérieur relevés ci-dessus.
[0015] A cette fin, l'installation selon l'invention, par ailleurs
conforme à la définition
générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisée
en ce
que la première conduite dc récupération de gaz de vaporisation comprend une
seconde
extrémité reliée à l'extrémité aval du circuit d'hydrogène à refroidir, ladite
première
conduite de récupération comprenant au moins un compresseur cryogénique et une
portion en échange thermique avec au moins une partie de l'ensemble
d'échangeur(s)
de chaleur, la première conduite de récupération étant configurée pour
permettre la ré-
cupération d'hydrogène vaporisé, sa compression puis son refroidissement et
son
mélange avec l'hydrogène liquéfié au niveau de l'extrémité aval du circuit
d'hydrogène.
[0016] Par ailleurs, des modes de réalisation de l'invention
peuvent comporter l'une ou
plusieurs des caractéristiques suivantes :
[00171 ¨ la portion de la première conduite de récupération en
échange thermique avec
au moins une partie de l'ensemble d'échangeur(s) de chaleur comprend au
moins un passage dédié pour le gaz de vaporisation dans le ou les
échangeur(s) de chaleur, ledit passage étant disposé en parallèle d'un passage
de refroidissement pour le circuit d'hydrogène dans l'échangeur,
l'installation comprend une seconde conduite de récupération de gaz de vapo-
risation comprenant une première extrémité reliée extrémité reliée au stockage
(8) cryogénique et une seconde extrémité reliée à l'extrémité aval du circuit
d'hydrogène à refroidir, ladite seconde conduite de récupération comprenant
un compresseur cryogénique et une portion en échange thermique avec au
moins une partie de l'ensemble d'échangeur(s) de chaleur, la seconde
conduite de récupération étant configurée pour permettre la récupération
d'hydrogène vaporisé, sa compression son refroidissement puis son mélange
avec l'hydrogène liquéfié au niveau de l'extrémité aval,
les première et seconde conduites de récupération de gaz de vaporisation
comportent une portion commune en aval de leur première extrémité et en
particulier les première et seconde conduites de récupération de gaz de vapo-
risation partagent un même compresseur cryogénique commun et un même
passage dans l'ensemble d'échangeur(s) de chaleur formant la portion en
échange thermique et la même seconde extrémité,
le circuit d'hydrogène à refroidir comprend, en aval du dernier échange de
chaleur avec l'ensemble d'échangeur(s) de chaleur, au moins un organe de
détente finale, par exemple une turbine ou une vanne de détente, la seconde
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extrémité de la première conduite de récupération de gaz de vaporisation étant
raccordée en aval de l'organe de détente finale, c'est-à-dire entre l'organe
de
détente finale et le stockage cryogénique,
l'installation comprend une ligne de dérivation du compresseur cryogénique
comprenant une première extrémité reliée à la au moins première conduite de
récupération en aval du compresseur cryogénique et en aval d'une portion en
échange thermique avec au moins une partie de l'ensemble d'échangeur(s) de
chaleur, la ligne de dérivation comprenant une seconde extrémité reliée à une
entrée d'aspiration du compresseur cryogénique, l'installation comprenant un
organe de régulation de débit de fluide dans la ligne de dérivation configuré
pour contrôler le flux dc dc gaz de vaporisation réinjoeté dans le compresseur
cryogénique,
l'installation comporte un organe de pilotage de l'organe de régulation de
débit pour maintenir la pression ou le débit à l'entrée d'aspiration du com-
presseur cryogénique au-dessus d'une valeur déterminée,
la première conduite de récupération comprend, entre sa première extrémité et
le compresseur cryogénique, au moins l'un parmi : un organe d'analyse de la
composition du gaz de vaporisation et notamment un dispositif de mesure
d'impureté(s), un organe de purification du gaz de vaporisation configuré
pour retirer au moins une impureté,
la première conduite de récupération comprend plusieurs compresseurs cryo-
géniques disposés en série et/ou en parallèle,
l'installation comprend une conduite de dérivation prévue entre d'une part la
conduite de récupération et un ensemble de vanne(s) prévu pour réguler le
flux de gaz admis à passer ou non par cette conduite de dérivation,
l'étape de compression du gaz de vaporisation utilisant le au moins un com-
presseur cryogénique de l'installation, lorsque la pression et/ou le débit à
l'admission dudit compresseur cryogénique est inférieur(e) à un seuil
déterminé, le procédé comprenant une étape de recirculation d'au moins une
partie de du flux de gaz de de vaporisation comprimé à l'admission du com-
presseur cryogénique.
[0018] L'invention concerne également un procédé de liquéfaction
d'hydrogène utilisant
une installation selon l'une quelconque des caractéristiques ci-dessus ou ci-
dessous,
comprenant une étape de récupération de gaz de vaporisation au sein d'au moins
réservoir cryogénique d'hydrogène, une étape de compression de ce gaz de vapo-
risation récupéré, une étape de refroidissement de ce gaz comprimé et une
étape de
transfert de ce gaz refroidi dans le stockage cryogénique.
[0019] Selon d'autres particularités possibles :
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[0020] - le procédé comporte une étape de récupération de gaz
de vaporisation du
stockage cryogénique, une étape de compression de ce gaz de vaporisation
récupéré, une étape de refroidissement de ce gaz comprimé et une étape de
transfert de ce gaz refroidi dans le stockage cryogénique,
le gaz de vaporisé récupéré lors de l'étape de récupération a une pression
comprise entre 1 et 7 bar absolu et de préférence entre 1 et 2 bar absolu et
une
température comprise entre 20K et 50K, le gaz de vaporisation,
lors de l'étape de compression la pression du gaz de vaporisation est
augmentée pour atteindre une valeur comprise entre 1,3 et 6 hara et
notamment 2bara et une température augmentée, par exemple de 5 à 10K.
[0021] L'invention peut concerner également tout dispositif ou
procédé alternatif
comprenant toute combinaison des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous dans
le
cadre des revendications.
[0022] D'autres particularités et avantages apparaîtront à la
lecture de la description ci-
après, faite en référence aux figures dans lesquelles :
[0023] [Fig.1] représente une vue schématique et partielle
illustrant la structure et le fonc-
tionnement d'un exemple d'installation selon l'invention.
[0024] L'installation 1 de liquéfaction d'hydrogène illustrée
comprenant un circuit 2
d'hydrogène à refroidir comprenant une extrémité amont 21 destinée à être
reliée à une
source 23 d'hydrogène gazeux. La source 21 peut par exemple fournir un flux
d'hydrogène gazeux pur et sec à température ambiante et ayant une pression
comprise
entre 10 et 80 absolu par exemple.
[0025] Le circuit 2 d'hydrogène à refroidir possède au moins une
extrémité aval 22 reliée à
au moins un stockage 8 cryogénique d'hydrogène liquéfié pour y stocker
l'hydrogène
liquéfié produit.
[0026] Le stockage 8 cryogénique est par exemple un réservoir
cryogénique isolé sous vide
qui stocke l'hydrogène liquéfié par exemple à une pression d'environ 1,5 bar
absolu et
une température autour de 20K.
[0027] Le stockage 8 cryogénique peut être muni d'une conduite 11
ou orifice de soutirage
configurée pour permettre la fourniture d'hydrogène liquéfié à un ou des
réservoirs 19
à remplir, notamment un ou des réservoirs mobiles. Ce transfert d'hydrogène
liquéfié
peut être réalisé par différentiel de pression et/ou gravité et/ou via un
organe de
transfert tel qu'une pompe par exemple.
[0028] L'installation 1 comprend un ensemble d'échangeur(s) 3, 4, 5
de chaleur en échange
thermique avec le circuit 2 d'hydrogène à refroidir et un dispositif de
refroidissement
en échange thermique avec l'ensemble d'échangeur(s) 3, 4. 5 de chaleur pour
refroidir
le circuit 2 d'hydrogène.
[0029] Le dispositif de refroidissement comprend au moins un
réfrigérateur 7 à cycle de ré-
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frigération d'un gaz de cycle dans un circuit de travail, le gaz de cycle
comprenant au
moins l'un parmi : de l'hydrogène, de l'hélium. Le circuit de travail du
réfrigérateur 7
comprend un organe 9 de compression du gaz de cycle (un ou plusieurs
compresseurs
par exemple), un organe 3, 4 de refroidissement du gaz de cycle (un ou
plusieurs
échangeurs de refroidissement par exemple), un organe 10 de détente du gaz de
cycle
(une ou plusieurs turbine(s) et/ou vanne(s)) de détente et un organe 5, 4, 3
de ré-
chauffage du gaz de cycle (un ou plusieurs échangeurs de chaleur). Le
réchauffage et
le refroidissement peuvent notamment être assurés au moins en partie par des
échangeurs 3, 4, 5 à contre-courant dans lequel circule deux portions
distinctes du gaz
de cycle à des conditions thermodynamiques différentes (température
notamment).
[0030] C'est-à-dire que le circuit de travail du réfrigérateur 7
est configure pour faire subir
un cycle thermodynamique au gaz de travail produisant, à une extrémité du
circuit de
travail, une puissance froide qui est transférée au circuit 2 à refroidir via
un ou des
échangeurs de chaleur.
[0031] Comme illustré schématiquement, en amont de son
refroidissement par le réfri-
gérateur 7, le circuit 2 d'hydrogène peut être pré-refroidi jusqu'à une
température in-
termédiaire (par exemple autour de 80K) avant sa liquéfaction. Ce pré-
refroidissement
peut être réalisé par au moins un dispositif 24 de pré-refroidissement par
échange de
chaleur avec un ensemble d'échangeur de chaleur 3 de pré-refroidissement. Par
exemple, le dispositif 24 de pré-refroidissement comprend un cycle de
réfrigération
utilisant un réfrigérant telle que de l'azote et/ou un réfrigérant constitué
d'un mélange
MR pour mixed refrigerant ). Bien entendu, tout autre type de dispositif
24 de
pré-refroidissement peut être envisagé comme par exemple un flux de fluide
froid, une
source de gaz liquéfié tel que de l'azote par exemple.
[0032] L'installation 1 comprend en outre au moins une première
conduite 12 de récu-
pération de gaz de vaporisation (hydrogène) comprenant une première extrémité
destinée à être reliée à au moins un réservoir 19 à remplir (notamment mobile)
et une
seconde extrémité reliée à l'extrémité aval 22 du circuit 2 d'hydrogène à
refroidir.
[0033] Cette première conduite 12 de récupération comprend au moins
un compresseur 13
cryogénique et, en aval du compresseur 13 cryogénique, une portion en échange
thermique avec au moins une partie de l'ensemble d' échangeur(s) 3, 4, 5 dans
la boîte
froide.
[0034] Cette première conduite 12 de récupération est configurée
pour permettre la récu-
pération d'hydrogène vaporisé, sa compression puis son refroidissement (sa li-
quéfaction notamment) et son mélange avec l'hydrogène liquéfié produit au
niveau de
l'extrémité aval 22 du circuit 2 d'hydrogène.
[0035] Comme illustré, la première conduite 12 de récupération peut
comporter une portion
en échange thermique avec un ou plusieurs de l'ensemble d'échangeur(s) 3, 4, 5
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refroidis par le réfrigérateur 7.
[0036] C'est-à-dire que, par exemple, la première conduite 12 de
récupération en échange
thermique avec au moins une partie de l'ensemble d' échangeur(s) 3, 4, 5 de
chaleur
peut comprend au moins un passage dédié pour le gaz de vaporisation dans le ou
les
échangeur(s) 3, 4. 5 de chaleur. Ce ou ces passages peuvent être disposés en
parallèle
d'un passage dc refroidissement pour le circuit 2 d'hydrogène dans l'échangeur
4, 5.
Par exemple, l'hydrogène vaporisé circule dans un passage dédié en parallèle
d'un flux
du circuit 2 d'hydrogène à liquéfier, par exemple entre ce flux d'un flux du
circuit 2
d'hydrogène et un flux de gaz de cycle. Le mi les échangeurs 4, 5 sont par
exemple des
échangeurs à plaques ou autres, comprenant des passages dédiés pour ces
différents
flux dc fluide. Les passages dédiés peuvent comporter une ou des sections dc
catalyse
pour la conversion de l'hydrogène ortho en hydrogène para.
[0037] Par exemple, la première conduite 12 de récupération peut
récupérer de l'hydrogène
vaporisé dans un réservoir 19 à une pression comprise entre 1,1 bar absolu et
10 bar
absolu et notamment 5 bar et à une température entre 20 et 40K, par exemple
35K et à
un débit qui peut être de l'ordre de 1000Nin3/h.
[0038] Le compresseur 13 cryogénique est configuré pour comprimer
un flux de gaz
cryogénique et par exemple pour produire un flux d'hydrogène gazeux à une
pression
suffisante pour vaincre les pertes de charges du circuit aval, soit par
exemple environ 2
bar absolu à partir de flux de gaz vaporisés à une pression de l'ordre de 1,3
bar absolu
par exemple.
[0039] Par exemple, la pression du flux de gaz de vaporisation en
entrée du compresseur 13
cryogénique peut être comprise entre 1,0 à 2,0 bar absolu, et de préférence
entre 1,0 et
1,5 bar absolu tandis que, en sortie du compresseur cette pression du gaz peut
être par
exemple compris entre 1.3 et 6 bar absolu et de préférence entre 1,3 et 2,5
bar absolu.
[0040] Le compresseur cryogénique peut être un compresseur du type
centrifuge ou volu-
métrique.
[0041] Comme illustré en pointillés, une conduite 25 de dérivation
(bypass) peut être prévue
entre d'une part au moins une première conduite 12 de récupération (ou la
sortie du
réservoir 19) et, d'autre part, l'aval du compresseur 13. Ceci permet de
décharger le
compresseur 13 lorsque son usage n'est pas nécessaire si le gaz de
vaporisation est à
une pression suffisante. Un ensemble de vanne(s) (non représenté par souci de
simpli-
fication) peut être prévu pour réguler le flux de gaz admis à passer ou non
par cette
conduite 25 de dérivation. Le procédé peut ainsi comporter une étape de bypass
du
compresseur 13 d'au moins une partie de l'hydrogène vaporisé lorsque ce
dernier est à
une pression supérieure à un niveau déterminé.
[0042] Ainsi, les gaz de vaporisation du ou des réservoirs 9
peuvent être recyclés di-
rectement à froid (typiquement à des températures comprises entre 50K et 20K)
via un
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compresseur 13 cryogénique, quel que soit le cycle de liquéfaction. Ces gaz de
vapo-
risation sont comprimés et donc éventuellement légèrement réchauffés, (par
exemple
jusqu'à +5 à 10K par effet de compression quasi-adiabatique, selon les
performances
du compresseur 13 cryogénique). Ces gaz de vaporisation froids et comprimés
sont
ensuite introduits dans un ou des passages dédiés de la ligne d'échange
principale du
réfrigérateur pour être refroidis en parallèle de la ligne d'hydrogène à
liquéfier. Cc flux
d'hydrogène gazeux refroidi (et notamment qui peut être au moins partiellement
liquéfié) est ensuite mélangé au flux d'hydrogène liquéfié du circuit 2.
[0043] Cette structure permet de récupérer et recycler efficacement
des gaz de vaporisation
issus de réservoirs 19 (camions notamment) qui peuvent être variables dans le
temps et
en conditions de température ainsi qu'en débit à traiter.
100441 Comme illustré, le circuit 2 d'hydrogène à refroidir peut
comprendre, en aval du
dernier échangeur 5 de chaleur de l'ensemble d'échangeur(s) de chaleur, un
organe 15
de détente finale, par exemple une turbine ou une vanne de détente (par
exemple du
type Joule-Thomson). La seconde extrémité de la première conduite 12 de
récupération
de gaz de vaporisation est de préférence raccordée en aval de cet organe 15 de
détente
finale, c'est-à-dire entre l'organe 15 de détente finale et le stockage 8
cryogénique.
100451 Cet hydrogène de vaporisation refroidi qui est mélangé à
l'hydrogène liquéfié du
circuit 2 peut être essentiellement liquide (éventuellement partiellement
diphasique:
liquide-gaz).
100461 L'installation 1 peut être prévue pour recycler également
selon le même principe les
gaz de vaporisation du stockage 8 cryogénique d'hydrogène liquéfié
(compression, re-
froidissement puis mélange avec l'hydrogène liquéfié produit). A cet effet,
l'installation 1 peut comprendre au moins une seconde conduite 14 de
récupération
munie d'une première extrémité reliée au stockage 8 cryogénique et une seconde
extrémité reliée à l'extrémité aval 22 du circuit 2 d'hydrogène à refroidir.
100471 Comme illustré, cette seconde conduite 14 de récupération et
la première conduite 12
de récupération peuvent partager le compresseur 13 cryogénique et la portion
en
échange thermique décrits ci-dessus. C'est-à-dire que les première 12 et
seconde 14
conduites de récupération de gaz de vaporisation peuvent comporter des
extrémités
amont distinctes mais peuvent partager une même portion commune en aval de
leur
première extrémité. En particulier, les gaz de vaporisation collectés dans les
première
12 et seconde 14 conduites de récupération de gaz de vaporisation partagent de
préférence le même compresseur 13 cryogénique et empruntent un même passage
dans
l'ensemble d' échangeur(s) 3, 4, 5 de chaleur pour leur refroidissement.
100481 C'est-à-dire que les gaz de vaporisation des réservoirs 19
et du stockage 8 peuvent
être récupérés et mélangés dans un collecteur commun alimentant l'entrée du
com-
presseur 13 cryogénique.
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[0049] Une telle installation 1 permet de récupérer et recycler
avantageusement des gaz de
vaporisation de réservoirs 19 mobiles et/ou du stockage 8 de façon simultanée
et/ou sé-
quentielle en s'adaptant à des flux variables aussi bien en quantité qu'en
conditions de
température et de pression.
[0050] Bien entendu, l'installation 1 peut être configurée pour
permettre la récupération de
gaz dc vaporisation dc plusieurs réservoirs 19 simultanément (et/ou
séquentiellement).
Ainsi, l'installation 1 peut comporter plusieurs premières conduites 12 de
récupération
(ou une première conduite 12 de récupération comprenant plusieurs premières ex-
trémités).
[0051] De même, l'installation 1 peut être configurée pour
permettre la récupération de gaz
de vaporisation de plusieurs stockages 8 le cas échéant.
[0052] Comme schématisé, la première conduite 12 de récupération
peut comporter, entre sa
première extrémité et l'entrée du compresseur 13 cryogénique, au moins l'un
parmi :
un organe 18 d'analyse de la composition du gaz de vaporisation et notamment
un
dispositif de mesure d'impureté(s), un organe 18 de purification du gaz de
vaporisation
configuré pour retirer au moins une impureté. Par exemple, cette analyse et/ou
puri-
fication peut être réalisée lors du raccordement du réservoir 19.
[0053] Comme illustré schématiquement, l'installation 1 peut
comprendre une ligne 16 de
dérivation ( bypass ) du compresseur 13 cryogénique permettant de recycler
au
moins une partie du flux comprimé à l'aspiration du compresseur 13 cryogénique
pour
assurer une pression ou un débit minimal à l'aspiration.
[0054] Cette ligne 16 de dérivation possède une première extrémité
reliée à la conduite 12.
14 par de récupération, par exemple en aval d'une portion en échange thermique
avec
au moins une partie de l'ensemble d'échangeur(s) 3, 4, 5 de chaleur. La ligne
16 de dé-
rivation comprend une seconde extrémité reliée à l'entrée d'aspiration du
compresseur
13 cryogénique.
[0055] L'installation 1 comprend en outre un organe 17 de
régulation de débit de fluide dans
la ligne 16 de dérivation configuré pour contrôler le flux de de gaz de
vaporisation
réinjecté dans le compresseur 13 cryogénique pour maintenir la pression ou le
débit à
l'entrée d'aspiration du compresseur 13 cryogénique au-dessus d'une valeur dé-
terminée. Cet organe 17 de régulation peut comprendre ou être constitué d'un
ensemble de vanne(s) par exemple.
[0056] Ainsi, lorsqu'il y a peu ou pas suffisamment de gaz de
vaporisation (par exemple en
dessous d'un débit de charge minimal requis pour alimenter le compresseur 13
cryogénique), une portion de l'hydrogène gazeux est prélevée pour permettre un
fonc-
tionnement du compresseur 13 cryogénique dans ses conditions optimales et
éviter une
usure prématurée et notamment des mises à l'arrêt du compresseur 13
cryogénique
lorsqu'il est sous-alimenté.
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[0057] Ce débit de bypass cryogénique (quand il est nécessaire) est
donc de préférence
refroidi dans la ligne d'échangeurs à 4, 5 du cycle avant d'être réinjecté à
l'aspiration
du compresseur 13. Lorsque le débit de gaz de vaporisation est suffisant, ce
bypass
peut être interrompu et la performance du compresseur 13 cryogénique peut être
contrôlée (pilotée) par le débit à traiter (directement ou indirectement),
c'est-à-dire que
le compresseur 13 cryogénique peut être contrôlé ou piloté en fonction dc la
pression à
son entrée. Comme schématisé, l'organe 17 de régulation peut être piloté par
un
contrôleur 20 électronique programmable qui peut comprendre un
microprocesseur. Ce
contrôleur 20 peut faire partie du compresseur 13 le cas échéant.
[0058] Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples
décrits ci-dessous. Ainsi,
par exemple, le dispositif 1 peut comprendre plusieurs compresseurs 13
cryogéniques
disposés en série et/ou en parallèle dans la conduite de récupération. En
particulier,
plusieurs compresseurs cryogéniques disposés en série (avec ou sans
refroidissement
intermédiaire du flux comprimé) permettent d'augmenter le taux de compression
[0059] De même, l'installation 1 peut comporter un stockage gazeux
intermédiaire (tampon)
pour stocker du gaz de vaporisation à un niveau de température cryogénique, en
amont
de l'aspiration du compresseur 13 cryogénique pour décorréler le
fonctionnement de ce
compresseur des retours variables de gaz de vaporisation.
CA 03224441 2023- 12-28
