Brevet FR2219218A1 — publié le 19740920

L'invention concerne un procédé permettant de diluer du butane gazeux par du propane gazeux afin d'assurer de bonnes utilisations industrielles de ce butane ; elle concerne, également, un mélange gazeux obtenu par mise en oeuvre d'un tel procédé à l'aide d'un appareillage connu. On constate actuellement, dans le secteur d'utilisation des gaz de pétrole liquéfiés, une tendance croissante à une pénurie de propane et à des excédents de butane ; les particularités physiques-du propane étant plus propices que celles du butane à ;rne utilisation à partir d'un emmagasinage dans une citerne située à l'extérieur de locaux. En effet, le butane (température normale d'ébullition égale à 0 C) est substantiellement plus sensible au phénomène de condensation que le propane (température normale d'ébullition moins 440 C) de sorte que, dans certaines installations, on a été conduit à équiper des canalisations de distribution de butane pur par des moyens onéreux de réchauffage et de calorifugeage. Certes, on a déjà proposé, en vue d'une utilisation industrielle du butane évitant des inconvénients d'équipement de cette nature, de mélanger du butane à l'état gazeux à de l'air afin d'abaisser le "point de rosée" du butane dans le mélange ce dernier pouvant présenter, en outre, des proportions requises de butane et d'air pour une interchangeabilité,éventuellement avantageuse,avec le gaz naturel. Mais de tels mélanges butane-air ne répondent pas aux principaux désidérata des applications industrielles. Ils doivent, en effet, etre distribués sous une pression relativement modeste, de100 à 200 millibars, pour éviter une condensation du butane ou une consommation d'énergie de compression d'air avant mélange ; de telles pressions de distribution excluant des. applications industrielles qui exigent des pressions plus grandes, par exemple de un bar0 De plus, ces mélanges ne permettent que des transports d'énergie thermique assez faibles ce qui peut entraîner des difficultés graves de distribution ; le pouvoir calorifique supérieur (PgC.S.) de ces mélanges butane-air étant, généralement, compris entre 12,5 et 16 thermies/mètre cube alors que celui du butane peut etre de 30 thermies/mètre cube et l'on conçoit que des demandes d'énergie thermique appréciables impliquent des sections de canalisations de distribution assez grandes, d'autant plus que ces transports ne peuvent etre assurés que sous des pressions modestes, mentionnées plus haut. L'invention se propose de remédier à ces inconvénients. Elle a principalement pour but d'assurer de nouvelles applications industrielles du butane, évitant la tendance à la condensation de ce dernier et permettant une distribution d'énergie thermique acceptable dans des réseaux de canalisation relativement peu onéreux et sous des pressions compatibles à un grand nombre d'emplois industriels de gaz combustible. Elle a pour objet un procédé permettant de mélanger du butane à un autre gaz et de distribuer le mélange combustible ainsi obtenu en vue de bonnes applications industrielles de ce dernier0 Selon l'invention, on dilue le butane gazeux par du propane gazeux. Une telle dilution a pour effet d'abaisser la pression partielle du butane dans le mélange et, par conséquent, le point de rosée de ce butane. En outre, le pouvoir calorifique du mélange sera évidemment compris entre celui du propane pur (24 thermies/N. m3) et celui du butane pur (30 thermies/N. m3). De plus, une telle dilution peut etre effectuée sous une pression effective, suffisamment grande pour que la distribution du mélange qui en résulte réponde aux exigences d'un grand nombre d'emplois industriels de mélanges combus tilles; cette distribution peut, en effet, être assuree sans inconvénient de recondensation sous une pression effective dont la valeur est, par exemple, de l'ordre de 0,5 à 4 bars effectifs et de préférence de 1 bar à 2 bars effectifs. Enfin, les particularités de combustion du butane et du propane étant assez voisines les unes des autres, puisqu'ils appartiennent à la même famille d'hy- drocarbures saturés Cn H2n + 2, il est possible d'obtenir divers mélanges de butaK ne et de propane ; les proportions, exprimées en volume, de ces deux gaz dans le mélange pouvant être adaptées à des conditions particulières d'utilisation-de ce mélange. Ainsi, ces proportions peuvent être appropriées à une pression de distribution qui est fonction des particularités d'un réseau de canalisations existant ou des conditions d'alimentation des brûleurs dune installation. Elles peuvent, également, etre adaptées selon les saisons et les régions, à la température ambiante à laquelle est soumis un réseau de distribution. Par exemple, pour une pression de distribution prédéterminée, les proportions en volume de ce mélange pourront être de 50 % de propane et 50 % de butane pendant l'hiver et varier jusqu'à 30 % de propane et 70 % de butane pendant I'été. Ces proportions étant appropriées aux températures de ces saisons pour éviter une re condensation du butane. Un tel procédé peut être mis en oeuvre sans difficultés particulières à l'aide d'un appareillage d'un type connu et utijisé pour fournir des mélanges d'air et de propane. L'invention concerne, également, un mélange obtenu dans des canalisations de distribution associées à un tel appareillage et à partir de deux sources de butane et de propane gazeux. L'invention sera mieux comprise si l'on se réfère au dessin en annexe qui en représente, uniquement à titre d'exemple, un mode de réalisation préférée. Sur ce dessin, la figure unique représente, schématiquement, un appareil permettant de diluer du butane par du propane conformément à l'invention. Cet appareil comporte des tuyaux disposés bout à bout, sous la forme de deux lignes de canalisation lb, lp appropriées à des écoulements de gaz et respectivement équipées de détendeurs 2b, 2pe Ces détendeurs 2b, 2p peuvent etre commandés, d'une façon conventionnelle, par des régulateurs 3 en fonction des pressions respectives P1, P2 qui doivent régner dans ces canalisations, en aval de ces détendeurs 2b, 2p. En outre, un classique dispositif de vannes 4 comporte deux jeux d'éléments de vannes 4b, 4p, identiques entre eux et respectivement.montés sur les extrémités qui, sur les lignes de tuyaux lb, Ip, sont situées en aval des détendeurs 2b, 2p. On indiquera que ces deux vannes élémentaires 4b, 4p doivent être commandées par un meme servo-moteur 3v pour procurer, sur les deux lignes de tuyaux lb, lp, des sections de passage toujours identiques entre elles. Ce servo-moteur 3v est associé à un ensemble de dispositifs connus cons tituanf une "chaine de régulation de pression" 5 sur lequel on reviendra plus loin. De plus, I'extrémité de fa canalisation lb, située en aval de la vanne 4b, est raccordée à l'extrémité du tuyau de l'une des branches 6b d'une "culotte de chaudronnerie" 6 formant, d'une façon usuelle, un mélangeur et l'extrémité similaire de l'autre canalisation Ip est raccordée, de meme, à l'extrémité de l'autre branche 6p de cette culotte 6 ; la partie commune à ces deux branches 6b, 6p étant raccordée à des tuyaux constituant un circuit 7 de distribution, On remarquera que la chaine de régulation 5 qui est reliée au servomoteur 3v de la vanne 4, est raccordée par son autre extrémité à ce circuit 7 et on précisera que cette chaine 5 est réglée de façon à assurer une pression constante Po dans ce circuit 7 grâce aux éléments de vannes 4b, 4p. Enfin, on indiquera que les extrémités situées en amont des lignes de tuyaux lb, Ip sont destinées à etre raccordées, respectivement, à des sources de butane commercial et de propane commercial à l'état gazeux, sous des pressions de l'ordre de 2 bars à 5 bars par exemple. Ainsi, on comprend que le débit de gaz butane dans la branche de cu lotte 6b est fonction de l'écart des pressions "P1 - Po" alors que le débit de gaz propane dans la branche 6p est fonction de l'écart de pression "P2 - Po". Ces trois pressions Po, PI, P2 étant maintenues constantes (grace aux systèmes de régulation 3,5), le rapport des débits de butane et de propane dans ces branches de culotte 6b, 6p est constant ; de plus, ce rapport est indépendant de ces débits et, par conséquent, du débit du mélange qui en résulte dans le circuit 7 Qn obtient donc de cette façon, remarquablement simple, un mélange qui peut etre distribué par le circuit 7 sous une pression comprise entre 0,5 à 4 bars et qui présente des proportions'de butane et de propane procurant un pouvoir calorifique (P.C.S.) acceptable et constant quoique réglable. En outre, il est facile de faire varier, en fonction de la température ambiante, la proportion de ces deux gaz dans le mélange d'utilisation ; il suffit, pour cela, de modifier la valeur de consigne du régulateur 3 du détendeur 2p pour assurer une autre valeur de la pression P2, les pressions Po et P1 étant maintenues à leurs valeurs initiales ou, encore, de modifier, de même, la pression P1 sans modifier les pressions Po et P2. Une telle modification peut etre effectuée manuellement de saison en saison mais elle peut, également, être assurée automatiquement à l'aide de dispositifs appropriés et comprenant des moyens sensibles à la température qui règne dans l'ambiance de l'appareil décrit plus haut et du réseau que celui-ci alimente. De tels moyens peuvent, en effet, etre associés à un mécanisme de commande dans lequel une came, par exemple, assure une relation prédéterminée entre cette température ambiante et la pression correspondante à respecter (ce dispositif de régulation n'étant pas représenté sur la figure). Ainsi, les proportions de butane et de propane dans le mélange distribué dans le circuit 7 pourront être comprises entre 40 % à 80 % pour le butane et 60 % à 20 % pour le propane ; ces proportions étant exprimées en volumes. Par ailleurs, sans sortir du cadre de l'invention, L'appareil décrit cidessus peut être complété par un certain nombre de dispositifs de sécurité ou de contrôle. Ainsi, des appareils sensibles à la pression ou "pressostats" Mb, Mp peuvent être respectivement montés sur les lignes de canalisations de butane lb et de propane Ip pour déclencher un dispositif d'alarme, dans le cas d'une insuffisance ou d'un excès des pressions P1 ou P2 ou, encore, pour mettre, d'une façon classique, l'appareil dans un état de "sécurité". De même, un autre pressostat M7 peut être monté sur le circuit 7 pour assurer des résultats analogues sur ce circuit. Enfin, un densimètre "D" du type permettant de controler les proportions de butane et de propane dans le mélange peut être monté sur le circuit 7 pour assurer une mise en sécurité de l'appareil ou déclencher un dispositif d'alarme. A ce propos, on rappelera que le propane ayant une densité par rapport à l'air égale à 1,5 et le butane une densité égale à 2, les densimètres du type volumétrique présentent, dans ce cas, une excellente sensibilité tout à fait favorable à de telles applications. Un tel densimètre pourrait, donc, commander une chaine de régulation. Le mélange dans le circuit 7 présenterait des proportions de butane et de propane qui pourraient être définies par un "affichage" usuel de la densité correspondante de sorte que ce densimètre pourrait, automatiquement, établir les nouvelles consignes des pressions P1 ou P2 qui en résultent. Enfin, on indiquera que, dans le cas ou une mise en sécurité de l'appareil décrit plus haut est prévue, on peut pour cela monter simplement des vannes pneumatiques Vb, Vp respectivement sur les lignes de canalisations lb, lp en amont des détendeurs 2b, 2p. Dans le cas d'une mise en sécurité ces vannes sont fermées, d'une façon conventionnelle, grace à des appareillages connus (non représentés). Mais, dans de tels cas, une autre ligne de canalisation 8 peut être avantageusement raccordée, d'une part, au circuit 7 et, d'autre part, à une source de gaz approprié pour éviter un arrêt, par exemple, des brûleurs ou autres appareils d'utilisation raccordés à ce circuit 7O Cette ligne de canalisation 8 peut être équipée d'un détendeur de secours 9 associé à un régulateur 3 pour fournir une pression P3 à peine inférieure ou au plus égale à la pression Po du circuit 7 et adaptée à une émission de propane pur. Alors, on conçoit que, dans le cas de mise en sécurité de l'appareil, cette émission de propane pur peut être assurée automatiquement et être, de mê- me, interrompue automatiquement dès que la remise en marche normale de l'appareil est effectuée. Enfin, dans le cadre de l'invention, on peut utiliser un appareil similaire à celui décrit plus haut pour diluer du butane, afin d'en abaisser le point de rosée, par tout autre gaz combustible peu condensable approprié, en particulier le gaz naturel (température normale d'ébullition égale à moins 1600) dont le constituant essentiel est le méthane qui est de la même famille des hydrocarbures saturés. On peut également remplacer, au moins en partie, le propane par du gaz naturel, ou par un gaz combustible adéquat et peu condensable, pour fournir et distribuer un "mélange ternaire" combustible . L'invention ayant, maintenant, été exposée et son intéret justifié sur un exemple détaillé, la demanderesse s'en réserve l'exclusivité pendant toute la durée du brevet, sans limitation autre que celle des termes des revendications ciaprès. REVENDICATIONS 1. Procédé permettant de bonnes utilisations industrielles de butane, consistant à mélanger du butane à l'état gazeux à un autre gaz pour éviter une condensation de ce butane, caractérisé en ce que l'on utilise du propane pour diluer le butane. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on maintient, au cours du mélange, le butane et le propane sous des pressions respectives assvrant à ce mélange une pression effective dont la valeur est comprise, à peu près, entre 0,5 bar et 4 bars0 3 Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on mélange, par exemple, 50 volumes de propane à 50 volumes de butane pendant la saison d'hiver et que l'on modifie ces quantités au cours des autres saisons jusqu'à mélanger, par exemple pendant l'été, 20 volumes de propane à 80 volumes de butane. 4O Procédé selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'on remplace, a-u moins en partie, le propane par un gaz combustible adéquat et peu condensable, notamment le gaz naturel0 5O Gaz combustible contenu dans une canalisation de distribution, à partir d'un appareil de mélange de deux gaz, résultant d'une mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérise en ce qu'il est constitué de butane et de propane et-présente une pression effective dont la valeur est comprise, à peu près, entre 0s5 bar et 4 bars. 6. Gaz combustible selon la revendication 5, caractérisé en ce que les proportions de butane et de propane, exprimées en volumes, sont comprises entre 40 % à 80 % pour le butane et 60 % à 20 % pour le propane. 7. Gaz combustible selon la revendication 5, caractérisé en ce que le propane est remplacé, au moins en partie, par un gaz combustible peu condensable, notamment le gaz naturel.