Brevet FR2228203A1 — publié le 19741129

L'invention concerne essentiellement la fabrication de neige carbonique, à partir de gaz naturel liquéfié. L'industrie de l'anhydride carbonique (C02) se développe actuellement de façon rapide , en raison des nombreux usages de ce corps. En effet, l'anhydride carbonique peut être utilisé sous forme solide (neige carbonique) dans l'industrie du froid, dans les industries alimentaires pour la fabrication de la bière et des boissons gazeuses ainsi que pour le conditionnement en atmosphère inerte de produits alimentaires divers, dans l'agriculture pour la culture en serres sous atmosphère enrichie en gaz c.rbonique, dans les industries mécaniques, dans la lutte contre l'incendie (extincteurs, conservation de produits inflammables, dégazage d'un navire pétrolier), et dans l'industrie nucléaire (transport de chaleur dans les réacteurs de la filière Graphite-Ga). Dans les procédés de fabrication actuellement employés, la neige carbonique est produite à partir du gaz carbonique provenant soit de gisements souterrains, soit de fumées, soit de sous-produits de fermentation ou de fabrications chimiques. Be gaz carbonique ainsi produit est séparé et épuré, il est ensuite comprimé entame d'obtnir sa liquéfaction puis sa solidification, par le refroidissement résultant de la détente. Ces procédés sont relativement coûteux , de sorte que le prix de vente de la neige carbonique est relativement élevé. L'invention propose un procédé nouveau de fabrication de neige carbonique, caractérisé en ce qusil consiste à produire la neige carbonique à partir de gaz naturel liquéfié sans intervention de sources extérieures d'énergie, par vaporisation et combustion du gaz naturel liquéfié, extraction du gaz carbonique des fumées de combustion, et solidification de ce gaz carbonique extrait. L'invention permet donc la fabrication de neige carbonique à partir du gaz naturel liquéfié, sans apport extérieur d'énergie, en utilisant la chaleur de combustion du gaz naturel pour extraire le gaz carbonique, et le froid produit par l'échauffement et la vaporisation du gaz naturel liquéfié pour solidifier le gaz carbonique. Selon une autre caractéristîqe de l'invention, on sépare le gaz carbonique des fumées de combustion de gaz naturel par dissolution dudit gaz carbonique dans une solution appropriée, suivie du dégazage à chaud de ladite solution. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la solution utilisée est recyclée après avoir été dégazée à chaud, refroidie et réinfectée dans le circuit d'absorption du gaz carbonique présent dans les fumées de combustion du gaz naturel. L'invention concerne également un dispositif de fabrication de neige carbonique par mise en oeuvre du procédé précédemment décrit, qui est caractérisé en ce qu'il comprend au moins un échangeur de température pour le réchauffement et la vaporisation du gaz naturel liquéfié, une enceinte à basse température pour la solidification du gaz carbonique, une chambre de combustion de gaz naturel, une colonne de refroidissement des fumées, une chambre d'absorption du gaz carbonique par une solution appropriée, et une chambre de dégazage de ladite solution ayant absorbé le gaz carbonique. Un des avantages de l'invention est donc d'utiliser du gaz naturel liquéfié pour la production de la neige carbonique sans apport extérieur d'énrgie, ce qui réduit considérablement le prix de revient de la neige carbonique ainsi produite. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux au cours de la description explicative qui va suivre, en se reportant au dessin schématique annexé donné uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de liinven- tion. Le dispositif comprend deux échangeurs de température 2 et 3 traversés par le gaz naturel liquéfié mû par la pompe 1. Un circuit de fluide intermédiaire, mû par la pompe 24, relie l'échangeur 2 à une enceinte froide 25. Dans l'échangur 3, le gaz naturel est réchauffé par un fluide introduit en 26. Be gaz naturel sortant de l'échangeur 3 est envoyé dans une chambre de combustion 4 où il est brûlé. 'les fumées de la chambre de combustion passent dans un serpentin 5 se trouvant à la partie inférieure d'une chambre de dégazage 6. La sortie du serpentin 5 débouche ensuite dans une colonne 7 de refroidissement comprenant une rampe 8 de ruissellement d'eau. La partie supérieure de la colonne de refrcdissement 7 est reliée par un conduit 9 et une pompe 10 à la partie inférieure d'une colonne de dégazage 11 comprenant à sa partie supérieure une rampe 12 de pulvérisation d'une solution appropriée prmettant d'absorber le gaz carbonique présent dans les fumées de combustion du gaz naturel. A sa partie supérieure, la colonne 11 comprend également un conduit 13 de sortie des fumes. La solution ayant absorbé le gaz carbonique est reprise en bas de la colonne 11 par une pompe 14 et un conduit 15 pour être envoyée à une rampe de ruissellement 1 6 se trouvant à la partie supérieure de la chambre 6 de dégazage. La solution s'accumule-alors en bas de la chambre 6, deoù elle est reprise par une pompe 17 et un conduit 18 pour être envoyée dans un élément refroidisseur 19, dont la sortie est reliée à la rampe 12 précitée se trouvant dans la colonne 11. La partie supérieure de la chambre 6 est également reliée par un conduit 20 et me pompe 21 à un élément condenseur 22 monté en série avec un élément dessicateur 23 qui est relié à son tour à un réservoir 27 se trouvant dans l'enceinte froide 25. Un conduit 28 permet d'extraire la neige carbonique produite dans le réservoir 27. le fonctionnement de ce dispositif est le suivant Le gaz naturel liquéfié provenant d'un réservoir extérieur non représenté est envoyé par la pompe 1 dans les échangeurs de température 2 et 3, où il se réchauffe et se vaporise progressivement, en donnant du méthane gazeux qui est dirigé vers la chambre de combustion 4 où il est br^ulé. 'les fumées de combustion traversent le serpentin 5 où elles sont refroidies par échange de chaleur avec la solution ayant absorbé le gaz cabonique, puis dans la colonne de refroidissement 7 où elles sont encore refroidies et éventuellement débarassées des particules solides par l'eau tombant de la rampe 8.Ces fumées refroidies et dépoussiérées sont alors introduites par la pompe 10 située sur le conduit 9 dans la partie inférieure de la colonne 11, où le gaz carbonique est absorbé par la solution provenant de la rampe 12. Cette solution peut être par exemple une solution aqueuse de carbonate de potasse ou dséthanolamine. Cette solution ayant absorbé le gaz carbonique est renvoyée par la pompe 14 dans la rampe 16 de la chambre de dégazage 6. A la partie inférieure de cette chambre, la solution est chauffée par les fumées passant dans le serpentin 5 , et laisse dégager le gaz carbonique qui sort à la partie supérieure de la colonne par le conduit 20, puis passe dans le condenseur 22 et le dessicateur 23 et arrive enfin dans le réservoir 27 situé dans l'enceinte froide 25, où il se solidifie à la température de - 780 C gracie au froid apporté par le fluide intermédiaire qui circule entre l'échangeur 2 et enceinte 25. Be débit de ce fluide est réglé gracie à la pompe 24 de façon que la température dans l'enceinte 25 demeure inférieure à la température de solidification du gaz carbonique. La neige carbonique est alors évacuée par le conduit 28. La solution débarrassée de son gaz carbonique dans la chambre 6 est alors reprise par la pompe 17, puis refroidie dans l'élément 19 et réinjectée dans la rampe 12 de la colonne 11, pour effectuer un nouveau cycle d'absorption. On obtient ainsi , grâce à l'invention, de la neige carbonique à un prix de revient très inférieur à celui permis par les procédés connus jusqu'à présent étant donné que cette production se fait sans apport extérieur d'énergie, et que le gaz naturel-liquéfié fournit à la rfOis le carbone pour la production du gaz carbonique par eombustion, la chaleur pour le dégazage de la solution a-yant absorbé le gaz carbonique, et le froid pour la fabrication de la neige carbonique à partir du gaz carbonique praduit. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et-mises dans le cadre des revendications qui suivent. R E V E N D I C A T I O N S. 1. Procédé de fabrication de neige carbonique, caractérisé en ce qu'il consiste à produire la neige carbonique à partir de gaz naturel liquéfié sans apport extérieur d'énergie par vaporisation et combustion du gaz naturel liquéfié, extraction du gaz carbonique des-fumées de combustion et solidification de ce gaz carbonique extrait. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on sépare le gaz carbonique des fumées de combustion de gaz naturel par dissolution dudit gaz carbonique dans une solution appropriée, puis par un dégazage à chaud de la solution. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la chaleur nécessaire au dégazage de ladite solution est fournie par la combustion du gaz naturel. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé encre que le froid nécessaire à la transformation du gaz carbonique en neige carbonique est fourni par le réchauffement et la vaporisation du gaz naturel liquéfié. 50 Procédé selon l'une des revendications 2 à 4 caractérisé en ce que ladite solution est recyclée après avoir été dégazée à chaud, refroidie et réinjectée dans le circuit d'absorption du gaz carbonique présent dans les fumées de combustion du gaz naturel. 6. Dispositif de fabrication de neige carbonique par mise en oeuvre du procédé S onl'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moinsun échangeur de température , un circuit de fluide intermédiaire, et une enceinte froide pour la transformation du gaz carbonique en neige carbonique, une chambre de combustion du gaz naturel, une conne de refroidissement des fumées, une chambre d'absorption du gaz carbonique par une solution appropriée, et une chambre de dégazage de la solution ayant absorbé le gaz carbonique. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la chambre de dégazage précitée est travarsée par un serpentin de passage des fumées chaudes provenant de la chambre de combustion précitée. 8. Dispositif selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que ladite chambre de dégazage est reliée à sa partie supérieure à l'enceinte froide précitée par un dispositif condenseur et un dispositif dessicateur. 9. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que ladite chambre de dégazage est reliée à sa partie inférieure à ladite chambre d'absorption du gaz carbonique par leintermédiaire d'un dispositif refroidis seur, pour recycler ladite solution dégazée vers ladite chambre d'absorption.