Brevet FR2310789A1 — publié le 19761210

La présente invention, à laquelle a collaboré Monsieur Gérard CHOUX, concerne un nouveau procédé de dégazéification des liquides, et plus particulièrement des hydrocarbures, ainsi que l'application de ce procédé à la désoxygénation de carburants, notAmment des carburants pour l'aviation (ci-après dénommes carburéacteurs). Il est bien connu que certains gaz ont la propriété de se dissoudre plus ou moins dans les hydrocarbures. Si, pour certaines utilisations des hydrocarbures, la présence de gaz dissous n'est pas très gênante, pour d'autres utilisations, au contraire, cette présence de gaz dissous peut être extrêmement dangereuse. Par exemple, dans le cas des carburéacteurs pour avions, on sait que ces carburants contiennent quelques gaz dissous, notamment une teneur de quelques pourcents en volume d'oxygène. Il s'ensuit que, si le carburant est porté à une température plus ou moins élevée dans l'avion en cours de vol, il se produit alors un phénomène de dégazage de l'oxygène dissous, puisque l'élévation de la température favorise la gazéification des gaz dissous.De ce fait, le carburant contenu dans les canalisations de l'avion peut se trouver en atmosphère oxygénée, les conditions étant alors réunies pour provoquer un accident par explosion. On connait déjà, dans la technique, des moyens pour éviter un tel phénomène 2 il est ainsi connu d'ajouter notamment aux carburéacteurs des additifs organiques non stables thermiquement, qui se décomposent avec libération d'un gaz inerte tel que l'azote ou le dioxyde de carbone. Les quantités d'additifs à ajouter au carburéacteur sont calculées pour que la quantité de gaz inerte libéré par décomposition thermique des additifs soit égale ou supérieure à la quantité d'oxygène dissous. Il est également connu, pour débarrasser les liquides de gaz dissous, d'utiliser le vide, de façon à favoriser la gazéification des gaz dissous. On sait, par ailleurs, qu'afin de libérer des gaz dissous dans des liquides, on peut stripper lesdits liquides par injection de gaz dans ceux-ci. Le gaz injecté traversant le liquide favorise alors la gazéification des gaz dissous dans les liquides. Ce phénomène est analogue à celui de l'entratnement à la vapeur, bien connu dans la technique. Le but de la présente invention est d'apporter une solution efficace au problème de la dégazéification des liquides et notamr ment des carburéacteurs, qui soit facile à mettre en oeuvre dans les centres d'avitaillement, sur les aéroports. La Demanderesse a établi, en effet, que l'utilisation du strippage sous pression réduite d'un carburant,à l'aide d'un gaz inerte, permet de résoudre efficacement le problème de la libération des gaz dissous dans des hydrocarbures et notamment dans les carburéacteurs Le procédé mis au point par la Demanderesse est applicable aux carburants, aux huiles techniques ou alimentaires, etc . L'invention a donc pour objet un procédé pour la dégazéification de liquide comprenant le strippage, à l'aide d'un gaz inerte, dudit liquide, maintenu sous une pression réduite. Un deuxième objet de l'invention est l'application d'un procédé de dégazéification de liquide, comprenant le strippage dudit liquide maintenu sous pression réduite, à l'aide d'un gaz inerte, à la désoxygénation de carburants, et notannent de carburéacteurs, ladite dégazéification étant effectuée sur le carburéacteur provenant des stockages. Un troisième objet de l'invention est l'application d'un procédé de dégazéification de liquide, comprenant le strippage dudit liquide maintenu sous pression réduite, à l'aide d'un gaz inerte, à la désoxygénation de carburants, et notamment de carburéacteurs, ladite dégazéification étant effectuée sur le carburéacteur alimentant les stockages, qui sont alors rendus inertes ("iner- tage") par un gaz inerte. La Demanderesse a en effet constaté que la combinaison du strippage,à l'aide d'un gaz inerte tel que l'azote, et du maintien sous pression réduite de la tour de strippage ou strippeur, permet de réaliser des économies très substantielles en gaz inerte, par rapport à un strippage effectué sous pression normale, sans pour autant affecter la qualité du liquide ~dégazé1. Les deux paramètres (quantité de gaz inerte de strippage et pression réduite) peuvent en outre être ajustés en fonction de la température, de la quantité de gaz dissous dans le liquide, etc La température de travail, pour un carburéacteur, sera en général la température ambiante de l'aire de stockage. Afin de mieux décrire l'invention, deux figures sont jointes à la présente description La figure 1 illustre l'application du procédé général selon l'invention au dégazage d'un carburant stocké s La figure 2 illustre l'application du procédé général selon l'invention au dégazage d'un carburant à stocker, avec inertage de réservoirs de stockage. La figure 1 illustre l'application du procédé selon l'inven- tion à un carburéacteur - ou tout autre carburant - stocké avant la distribution et dont on désire qu'il soit très pauvre en gaz dissous tel que l'oxygène, lors de son utilisation. L'installation représentée sur cette figure peut, par exemple, trouver sa place sur un aéroport, Un (ou des) réservoir(s) de stockage,que l'on a figuré(s) par 4 est alimenté soit par camions (ligne l),soit par conduite,Fd#e-line, etc (Ilgne 2),par l'intermédiaire d'un groupe auxiliaire de poq ge3IerA réacteur 5 est stocké dans le réservoir 4, puis acheminé, lors de l'avitaillement des avions, par la canne d'aspiration 6, la ligne 7 et la pompe 8, dans un strippeur 10. Le carburéacteur alimente le strippeur 10 dans sa partie haute (ligne 9) et descend par gravité dans ledit strippeur, dans lequel on maintient un vide partiel plus ou moins poussé, à l'aide du groupe de pompage sous vide 12.Le strippeur est équipé d'un matelas séparateur ll,permet- tant d'éviter des entrainements parasites. Lors de la descente dans le strippeur 10, le carburéacteur rencontre un gaz inerte, de l'azote par exemple, stocké dans la bonbonne 14 et injecté dans le strippeur par l'intermédiaire de la ligne 15 et d'un injecteur ou diffuseur 16o Le gaz inerte ainsi injecté facilite la gazéification de l'oxygène contenu dans le carburéacteur,en combinant son action à celle du vide, et les gaz sont évacués en tête du strippeur (ligne 13). Les conditions de vide établies dans la colonne de strippage dépendent de plusieurs paramètres s - température de l'opération s plus la température sera élevée, moins le vide exigible devra être poussé; l'opération se déroulera la plupart du temps à la température ambiante, ce qui évitera des déperditions thermiques t - concentration du carburéacteur en oxygène à l'entrée de la colonne de strippage (donc dans les réservoirs de stockage) t - concentration en oxygène dissous, imposée pour le carburéacteur lors de son utilisation t - bien entendu, débits de liquide et de gaz à contre-courant dans le strippeur. De façon indicative, la pression généralement utilisée dans le strippeur sera inférieure à 200 millimètres de mercure, et notamment entre 40 et 100 mm Hg, pour des températures d'utilisation de - 40 à + 400C environ. De cette manière, on arrive à abaisser la teneur en oxygène du carburéacteur à moins de 1 %, et même moins de 0,5 % en volume. Le carburéacteur dégazé" est conduit par la ligne 17 vers un groupe de pompage et de filtration 18, qui envoie le carburant vers les avions s - soit à l'aide d'avitailleurs qu'on a figurés par la ligne 21s dans ce cas, on peut éventuellement prévoir une prise de gaz inerte 22, reliée à la bonbonne 14, afin de purger les citernes desdits avitailleurs t -- soit à l'aide d'une canalisation fixe ou Zhydrantz 20, les avions venant alors se raccorder à des postes fixes installés sur les aires de stationnement S dans ce cas, il n'est pas nécessaire de prévoir de purge avec un gaz inerte de façon permanente à chaque fois qu'un avion fait son plein s il faut éventuellement prévoir une purge périodique de l'hydrant. Dans ce schéma, la mise en service du strippeur 10, c'est-àdire le démarrage du groupe de pompage 12, de la pompe d'aspiration 8 et dé l'alimentation en gaz inerte (tel que l'azote) à partir du réservoir 14 par la ligne 15, peut être déclenchée dès que la pression baisse dans l'"hydrantS 20, ou dès qu'un avitailleur se branche pour faire le plein sur la ligne 21, signalant ainsi qu'un avion va faire son plein. De même, l'arrêt de l'installation de strippage peut être effectué automatiquement à la fin du plein de l'avion (montée de pression dans l'hydrant 20) ou de l'avitailleur (montée de pression dans la ligne 21). Le schéma représenté sur la figure 2 illustre une variante du procédé décrit en référence à la figure 1 s ici, le carburant est dégazé avant le stockage. Amené soit par camions (ligne 31),soit par conduites (ligne 32), le carburant, pompé à l'aide du groupe de pompage d'admission 33, alimente directement le strippeur 40, en tête, par la ligne 39 S ledit strippeur est équipé d'un matelas séparateur 41,permettant d'éviter des entratnements parasites. Le carburant rencontre dans le strippeur un courant ascendant de gaz inerte provenant du stockage 44 et diffusé ou injecté dans le strippeur par le dispositif figuré par 46. Les gaz sont récupérés par la ligne 43. Un vide plus ou moins poussé est maintenu dans le strippeur,pendant toute l'opération de strippage,par le groupe de pompage sous vide 42. Le carburant ainsi dégazé sort du strippeur par la ligne 47 et, repris par la pompe 56, alimente le (les) réservoir(s) de stockage b toits fixes figuré(s) par 34. il est nécessaire, dans cette forme de mise en oeuvre, de prévoir dans le réservoir de stockage 34 un ciel gazeux inerte 55 au-dessus du carburant stocké 35, de manière à éviter toute pollution par un gaz tel que l'oxygène. On peut, pour cela, utiliser avantageusement un gaz inerte identique a celui qui est injecté dans le strippeur 40. C'est le but de la ligne 57, qui relie le réservoir de carburant au stockage de gaz inerte 44. Si un des réservoirs est insuffisamment désoxygéné, on peut renvoyer le carburant qui en sort au strippeur 40 (ligne hachurée 58) à l'aide d'une pompe auxiliaire 59, ou d'un groupe de pompage existant déjà dans le schéma. Ensuite, lors de l'avitaillement d'un avion, il suffit de prélever du carburant dégazé 35 dans le réservoir 34, à l'aide de la canne d'aspiration 36,de la ligne 54, du groupe de pompage 48 et de la ligne 49,de façon à alimenter les réservoirs soit d'avitailleurs (ligne 51 avec, dans ce cas, une prise de gaz inerte 52 reliée au stockage 44 soit directement des avions l'aide de l'hydrant (ligne 50), comme dans le cas de la figure 1. Les exemples décrits ci-après illustrent les deux formes de mise en oeuvre de l'invention qui viennent d'être décrites. WEMPLB 1 Les données relatives à cet exemple se rapportent à la forme de mise en oeuvre illustrée par la figure 1 (application du procédé selon l'invention à la désoxygénation d'un carburéacteur, sous vide, par strippage à l'azote) s - l'azote employé a une teneur en oxygène inférieure à 0,1 X en volume I - le groupe de pompage d'admission, désigné par la référence 3, a un débit d'environ 300 m3 de carburant par heure t - la pompe 8 peut assurer un débit de 200 m /h, avec une perte de charge de l'ordre de 3 bars s - la tour de strippage 10 est munie de neuf plateaux, à cloche par exemple s - le groupe de vide 12 est conçu pour évacuer, de la tour de strippage, environ 120 Nm par heure à la température ambiante, comprise entre - 40 C et + 40 C ; les gaz évacués sont constitués d'azote, d'oxygène, et d'hydrocarbures légers entraînés dans les proportions volumiques respectives d'approximativement 75, 20 et 5 % (la puissance de la pompe a vide sera dans ce cas d'environ 20 Xwh). Le vide assuré dans la tour de strippage est compris entre 50 et 100 mm Hg g - le carburateur délivré contient moins de 0,8 % d'oxygène. On a calculé, dans la suite, les consommations d'azote pour un fonctionnement de l'installation à - 400C t la consommation horaire de l'azote, dans le procédé selon l'invention, n'est que d'environ 0,1 N pour 1 Nm de carburéacteur traité. Par comparaison, un procédé de strippage classique, sous pression normale, c'est- & dire très légèrement supérieure à la pression atmosphéri que,consommerait environ 2 Nm d'azote par mètre cube de carburéacteur désoxygéné. Ainsi, le tableau 1 donne les consommations journalières d'azote, dans le procédé selon l'invention, pour deux consommations jour salières différentes de carburéacteurs # dans le cas de chargement par avitailleurs (utilisation de la ligne 21, figure 1) à - 400C. - TABLEAU 1 - CONSOMMATION JOURNALIERE DE CARBUREACTEUR : 500 m /j :1 350 m /j ======================================= (environ 1 Nm3/m3 de carburéacteur livré) s Consommation totale : 550 Nm /j:1 485 Nm /j ====================== Avec un strippage sous pression atmosphé ====================== : rique, la consommation serait : 1 500 Nm /j:4 050 Nm /j On s'aperçoit donc que le procédé selon l'invention permet de faire une économie substantielle sur la consommation d'azote, tout en livrant un carburéacteur qui ne risque pas de se trouver dans des conditions dangereuses lors de l'utilisation et de présenter un risque d'explosion. EXEMPLE 2 Cet exemple illustre la forme de mise en oeuvre selon la figure 2 (application du procédé selon l'invention à la désoxygénation de carburéacteurs avant stockage). Les conditions sont les mêmes que dans 1'exemple 1. La seule différence existant avec 11 exemple 1, au niveau de la consommation d'azote, est la quantité d'azote supplémentaire pour réaliser l'inertage des réservoirs de stockage. On a rassemblé, dans le Tableau 2, les consommations d'azote journalières pour deux valeurs de la consommation de carburéacteur désoxygéné, dans le cas d'un chargement réalisé à 30 % par des avitailleurs et à 70 % par postes fixes de l'hydrant (température extérieure s - 400C). - TABLEAU 2 CONSOMMATION JOURNALIERE DE CARBUREACTEUR : 500 m /j :1 350 m /j 3 Azote de strippagesous vide Nm /jour s 50 s 135 Azote pour purge des avitailleurs s 150 s 405 ==================== Azote pour inertage des réservoirs en s s supposant une variation de température 3 s 1 000 t 2 700 journalière de 40 C (stockage de 4 000 m ): ========================== Consommation totale : 1 200 Nm /j:3 240 Nm /j Avec un strippage sous pression atmosphé- s s rique, la consommation serait s s2 150 Nm3/js5 805 Dii Mr D'après ce tableau, on voit que, dans ce cas également, on fait une économie substantielle d'azote, grâce à l'utilisation de la pression réduite dans la tour de strippage. N.B. Les consommations journalières totales indiquées dans les tableaux 1 et 2 ne tiennent pas compte de la purge éventuelle des réservoirs d'a@ions. REVENDICATIONS lo# Un procédé de dégazéification de liquide contenant un gaz dissous, comprenant le strippage, à l'aide d'un gaz inerte, dudit liquide maintenu sous pression réduite. 2.- Un procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz inerte est l'azote. 3o Un procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le strippage est effectué dans un strippeur où est maintenue une pression inférieure à 200 mm Hg, de préférence comprise entre 40 et 100 gna Hg. 4.- Un procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le strippage est effectué entre - 400C et + 400C environ. 5.- L'application d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 4, à la désoxygénation de carburants, en particulier de carburéacteurs, ladite application étant caractérisée en ce que l'on effectue le strippage sur le carburant issu des réservoirs de stockage. 6.- L'application d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 4,à la désoxygénation de carburants, en particulier de carburéacteurs, ladite application étant caractérisée en ce que l'on effectue le strippage sur le carburant alimentant les réservoirs de stockage. 7.- Application selon la revendication 6, caractérisée en ce que lesdits réservoirs de stockage sont inertés par un gaz inerte. 80 Application selon l'une des revendications 6 ou 7, caractériséeen ce qu'une partie au moins du carburant stocké est recyclée à la tour de strippage.