Brevet FR2330954A1 — publié le 19770603

La présente invention concerne la vaporisation d'un liquide instable tel qu'un gaz naturel liquéfié. Il existe plusieurs procédés connus de vaporisation de liquides instables tels que ceux utilisant les fours à chauffage direct, la combustion immergée, le chauffage par eau ambiante et les systèmes à circulation d'agent chauffant. La vaporisation dans les tubes de fours à chauffage direct présente des dangers du fait que la rupture d'un tube peut provoquer une explosion. I)ans la combustion immergée, on fait passer le fluide à vaporiser dans un serpentin immergé dans un bain d'eau dans lequel un brûleur débite des produits de combustion chauds. Ce procédé exige donc un brûleur travaillant en immersion et contre une pression non négligeable. Dans le chauffage par eau ambiante, on fait passer le liquide à vaporiser dans un échangeur de chaleur pour outil y effectue un échange thermique avec de grandes quantités d'eau am biante. Ce procédé exige la manipulation de grandes quantités d'eau ambiante et comporte en outre l'inconvénient de la formation possible de glace si la température de l'eau ambiante est basse. Dans les systèmes à circulation d'agent chauffant connus, le liquide est vaporisé dans un échangeur de chaleur où il at sorbe la chaleur d'un agent de transfert thermique en circulation. Mais ce dernier doit lui-même être chauffé dans un four, avec toutes les complications connexes. Les problèmes posés par les procédés déjà connus sont résolus par la présente invention d'une façon utile, simple, inattendue et aisée. Le liquide instable à vaporiser traverse un échangeur de chaleur dans lequel il effectue un échange thermique sans contact avec un agent de transfert thermique. Cet agent est chauffé dans une tour, en contact direct avec des gaz de combustion produits, de préférence, par un appareil de combustion éloigné de la tour. La présente invention a donc pour buts - de permettre l'usage d'un échangeur de chaleur de petites dimensions, - de faciliter la construction et l'érection de la tour et de I'apparéil de combustion, - de permettre le fonctionnement efficace du dispositif dans une gamme étendue de débits par variation de la vitesse d'écoulement et de la température de l'agent de transfert thermique, - de profiter d'un transfert thermique rapide et efficace des gaz de combustion chauds à l'agent de transfert thermique dans la tour, - d'éviter le contact des gaz de combustion chauds avec le liquide instable en cours de vaporisation au cas où une fuite se produirait dans l'échangeur de chaleur, éliminant ainsi le risque d'exploson, et - d'assurer le fonctionnement économique des brûleurs dont l'émission de flamme n'aura pas à vaincre de pression inverse comme ce serait le cas dans la combustion immergée. L'invention a également pour but la réalisation d'un appareillage conforme aux définitions précédentes, économiquement avantageux à construire et à entretenir et bien approprié, par ailleurs, à sa fonction prévue. Pour une meilleure compréhension de l'invention, celle-ci est décrite ci-après en détail en se référant à un exemple préféré, non limitatif, de réalisation représenté sur les dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique, en coupe partielle, d'un dispositif - la figure 2 est une vue schématique, partiellement écorchée, de la tour de chauffage de la figure 1 laissant apparai- tre les plateaux intérieurs ; et - la figure 3 est une variante de la tour de la figure 2 laissant apparaître des garnitures internes. Comme on le voit sur la figure 1, un liquide à vaporiser est amené par une conduite Il à un serpentin 12 placé dans un échangeur de chaleur 13 d'ot il sort par une conduite 14. Dans l'éehangeur de chaleur 13, le liquide parcourant le serpentin 12 effectue un échange thermique sans contact avec un agent de transfert thermique 15 parcourant l'enceinte délimitée par l'enveloppe de l'échangeur et ltextérieur du serpentin dans laquelle il pénètre par une conduite 16 et d'où il sort par une autre conduite 17. L'agent de transfert thermique refroidi 15 est chauffé dans une tour 18 par contact direct avec des gaz de combustion chauds 19 engendrés dans un appareil de combustion 21. Les gaz de com bustion chauds 19 s'élèvent dans la tour 18 laquelle peut être garnie de plateaux 22, comme ceux représentés sur la figure 2, ou de garnitures 23, comme celles visibles sur la figure 3; la tour 18 peut également êrtre dépourvue de tels appareillages. Les gaz de combustion s'échappent par une conduite supérieure 24 et l'agent 15 chauffé sort par une conduite inférieure 25. htagent peut entre mis en circulation par une pompe 26 insérée -entre la tour 18 et l'échangeur de chaleur 13 ou par tout autre moyen. Une caractéristique importante de la présente invention est d'isoler les gaz de combustion chauds 19 du liquide en cours de vaporisation dans le serpentin 12. Â cette fin, les gaz de combustion chauds 19 circulent dans la tour 18 tandis que le li quide à vaporiser circule dans le serpentin 12 de ltechangeur de chaleur 13. seul l'agent de transfert thermique 15 parvient à l'enceinte de l'échangeur de chaleur 13 ce qui assure l'isolation du liquide en cours de vaporisation dans le serpentin 12 des gaz de combustion chauds 19 traversant la tour 18. Les gaz de combustion chauds 19 sont engendrés, de préférence, dans l'appareil de combustion 21, qui comporte une arrivée de combustible 27 et une arrivée d'air 28 et qu'une conduite 29 sépare de la tour 18. il apparaitra aux spécialistes des questions d'échanges thermiques que le mode de réalisation représenté et décrit est susceptible de nombreuses variations sans s'écarter du domaine de l'invention. nVnNDICA2ION3 a procédé de vaporisation d'un gaz naturel liquéfié caractérisé en ce qu'il consiste à faire passer le gaz naturel liquéfié à travers un échangeur de chaleur de façon qu'il effectue un échange thermique sans contact avec un agent liquide de transfert thermique circulant à contre-courant dudit gaz naturel liquéfié pour le vaporiser en refroidissant ledit agent, et à faire circuler ledit agent refroidi de haut en bas dans une tour éloignée de l'échangeur de chaleur où il effectuera un échange thermique direct avec des gaz de combustion chauds ascendants dans ladite tour. 2.- Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend, d'une part, un échangeur thermique (13) définissant une enceinte fermée qui comporte une entrée (16) et une sortie (17) pour l'agent d'échange thermique liquide (15) et renfermant un serpentin (12) pour le passage du gaz naturel liquéfié, ledit serpentin (12) ne comnainiquant pas avec ladite enceinte et, d'au- tre part, éloignée de 1'échangeur thermique (13) une tour (18) comportant, à l'une de ses extrémités, une entrée pour l'agent d'échange thermique liquide (15) provenant de l'échangeur thermique (13) et une sortie (24) pour des gaz de combustion circulant à contre-courant avec ledit agent d'échange thermique et, à son extrémité opposée, une sortie (25) pour l'agent d'échange thermique (ils) et une entrée (29) pour les gaz de combustion, la sortie (25) étant raccordée à l'enceinte de l'échangeur thermique (13) et l'entrée (29) au brûleur (21).