Brevet FR2374072A1 — publié le 19780713

La présente invention concerne un procédé évitant que le dioxyde de carbone ne se reliquéfie dans des mélanges, ledit procédé étant caractérisé par le fait qu on ajoute au dioxyde de carbone, pour former les mélanges, un ou plusieurs gaz permanents dans la proportion minimum de 25 %. Dans ces mélanges, la quantité de C02 est notablement supérieure à celle communément admise pour l'obtention dlun mélange homogène, c'est-à-dire que le dioxyde de carbone n existe pas sous forme liquide, même partiellement, à des températures qui sont à la fois fonction des composants et des proportions du mélange réalisé sous des pressions totales pouvant atteindre 200 bar et plus. On sait qu'on peut stocker des mélanges de gaz dits permanents dans des bouteilles à pression élevée. Les gaz permanents sont des gaz qui sont difficilement liquéfiables et sont donc gazeux dans les conditions habituelles. Ce sont en particulier l'hydrogène, ltoxygene, l'azote, dioxyde de carbone, le méthane et les gaz rares. Par ailleurs et d'après les données actuellement connues on sait qu on ne peut introduire dans un volume choisi et pour une température déterminée qu'un poids maximum de dioxyde de carbone afin que celui-ci reste entièrement sous forme gazeuse. Ainsi il est connu de fabriquer et de stocker, même à pression élevée, des mélanges de gaz permanent et de dioxyde de carbone mais dans des limites quantitatives pour ce dernier. Jusqu 'à présent il était admis que pour réaliser un mélange de gaz permanent et de dioxyde de carbone, restant homogène à 200C, c 'est-à-dire pour que le dioxyde de carbone reste entièrement sous forme gazeuse, on ne pouvait introduire, par exemple dans une bouteille ayant une capacité en eau de 50 litres, que environ9,6 kg de dioxyde de carbone correspondant, pour une pression totale de 200 bar, à un pourcentage maximum voisin de 42 %. De même pour obtenir un mélange pouvant être porté à une température de OOC on ne pouvait introduire dans les mêmes conditions que environ 4,5 kg de C02 correspondant touJours pour une pression totale de 200 bar, à un pourcentage maximum voisin de 22 %. Pour obtenir des mélanges à plus fort pourcentage de dioxyde de carbone, il fallait, pensait-on, abaisser la-pression finale pour éviter donc tout risque de liquéfaction du dioxyde de altone. Aussi de tels mélanges fabriqués et stockés à de faibles pressions sont peulpratiquessur le plan de l'utilisation car on ne peut les livrer qu en quantités faibles, puisqu'on ne peut pas les comprimer fortement. Leur stockage et leur transportéi#oet donc peu rentables. Avec la présente invention on peut fabriquer des mélanges gazeux de un ou plusieurs gaz permanentsetdedioxyde de carbone en proportion telle que la quantité de dioxyde de carbone soit supérieure aux quantités normalement admises pour obtenir des mélanges homogènes tels que le dioxyde de carbone ne se liquéfie pas, mtme partiellement, et pour lesquels la pression totale reste élevée. Ainsi la présente invention fournit un procédé qui évite que le dioxyde de carbone ne se reliquéfie en lui ajoutant entre 25 et 80% d'un ou plusieurs gaz permanents, la pression totale mesurée à 150C pouvant atteindre Jusqu's 196 bar et plus. Un autre but de la présente invention est d'obtenir des mélanges contenant jusqu a 7 ss de C02, un ou plusieurs gaz permanents et éventuellement un ou plusieurs gaz pseudo-permanents, stockés à haute pression pouvant dépasser 200 bar et qui restent homogènes. On désigne dans cette description et dans les revendications par gaz-pseudo-permanents, des gaz qui se comportent comme des gaz permanents quand ils sont introduits dans le mélange C02gaz permanents dans des quantités très faibles inférieures à celles normalement admises. Ainsi un mélange de dioxyde de carbone et de gaz permanents avec une très faible quantité d'autres gaz est tel, que ces additifs se comportent comme des gaz permanents. La présente invention permet donc la préparation d'un mélange restant homogène de dioxyde de carbone, d'un ou plusieurs gaz permanents, éventuellement avec un ou plusieurs gaz pseudo permanents, en remplissant dans un ordre quelconque une bouteille dans laquelle on retrouvera dans la forme finale du dioxyde de carbone entièrement gazéifié bien que sa quantité soit supérieure aux quantités SKWituellement admises. Selon la présente invention on obtient une composition constante du mélange, ce qui est très intéressant pour ces applications. On peut employer en particulier (exemples non limitatifs) des mélanges tels que H2-002 à 50% en volume de 002, ou H2-Nz-CO2 à 50% en volume de C02 pour .I'étalonnage d'appareils de mesure, des mélanges tels que A-C02 à 60% en volume de C02 pour les industries de la soudure, des mélanges tels que N2-C02 à 50 en vdume de C02 pour l'inertage dans les industries alimentaires et des mélanges respiratoires tels que 02-C02 à 50k en volume de C02, ces différents mélanges étant stockés sous une pression totale de 200 bars à OC. L'emploi de mélanges tels que définis selon l'invention, permet d'une part une économie en livrant dans un m8me emballage un volume plus important du mélange et a'autre part une simplicité plus grande d'utilisation en évitant l'emploi de méian- geurs industriels installés sur place, travaillant à partir de gaz purs, et dont la qualité demande une surveillance constante par des appareils de contr#les. La description qui va suivre, en référence aux exemples indiqués à titre non limitatif, permettra de bien comprendre comment l'invention peut entre mise en pratique. Exemple 1 On prépare un mélange de 4,0 de dioxyde de carbone et 57 d'argon de la manière suivantc : une bouteille de gaz comprimé standard, d'une capacité en eau de 50 litres, a été chargée avec 10,0 kg de C02 et ensuite de l'argon a été introduit Jusqu'à une pression de 200 bar . La bouteille a ensuite été laissée au repos pendant 24 heures dans une position horizontale au sol puis youlée sur le sol pendant 5 minutes. L'analyse du C02 contenu dans le mélange, effectuée par infra-rouge, a permis de montrer la complète gazéification de l'anhydride carbonique et l'homogénéité du mélange. Puis, avec un débit moyen de 4 m5/heure la bouteille a été vidée, des analyses réalisées sur des échantillons prélevés à intervalles réguliers montrent que la composition du mélange reste constante. Ces analyses ont été faites bouteille en position verticale normale (robinet vers le haut), ou bouteille en position horizontale, et bouteille en position verticale renversée (robinet vers le bas).Les résultats de ces analyses figurent dans le ta bleau I suivant TABLEAU I Position (î) -# Pression de la Température (1) % en volume (bars) bouteille (oC) de 002 200 debout 23 43,0 renversée " 43,0 " horizontale n 43,0 18Q debout 23 43,0 162 " non relevée 4D,0 150 " " 43,0 138 " " 43,0 129 " " 43,0 120 " " 43,0 115 " " 43,0 107 " 15,5 43,0 71 " 11,5 43,0 49 " 14,0 4s,0 35 " 14,5 43 > 0 26 " 15,0 43,0 21 " 15,5 43,0 10 " 17,0 43,0 5 n 18,5 43,0 1 't 20,0 43,0 inférieure à 1 " 20,0 42,5 (2) n n n 20,0 42 (2) (1) Il s'agit de la température du corps extérieur de la bouteille prise avec un thermomètre à contact. (2) Valeurs plus faibles s'expliquant par un débit devenu insuffi sant dans 1 analyseur. On voit que le pourcentage en volume de C02 dans les échantillons reste constant pour des températures supérieures à LOOC, et pour des pressions comprises entre 1 et 200 bar. exemple 2 On prépare un mélange à 57% en volume de dioxyde de carbone et 43% d'argon. On remplit une bouteille de gaz comprimé standard, d'une capacité en eau de 50 litres, avec 15 kg de C02, puis on introduit de l'argon Jusqu a une pression de 200 bar. Le mélange a été laissé au repos pendant 24 heures, puis on a roulé la bouteille pendant 10 minutes au sol. Après 4 Jours, on obtient toujours 57 ss en volume de C02. A l'aide du mélange contenu dans la bouteille, on remplit une bouteille en aluminium d'une capacité en eau de 6 litres, puis elle est dosée à température ambiante (24 C). On plonge ensuite la bouteille dans un bain réfrigéré à 000. Les résultats sont donnés dans le tableau Il suivant TABLEAU Il Température % en volume 'OC) de C02 24 57 0 57 après 1 h 15 57 57 après 17 h A OOC, il 'y a donc pas condensation du gaz carbonique, le mélange est homogène. REVENDICATIONS 1.- Procédé évitant que le dioxyde de carbone ne se reliquéfie, caractérisé par le fait qu'on lui ajoute entre 25 et 80% en volume- d'un ou plusieurs gaz permanents, la pression totale mesurée à 1500 pouvant atteindre Jusqu'à 196 bars et plus. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on ajoute éventuellement en faible quantité un ou plusieurs gaz pseudo-permanents. 3. - Mélange homogène obtenu selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'il contient au maximum 75 en volume de dioxyde de carbone. 4.- Mélange selon la revendication 3 > caractérisé par le fait que le gaz permanent est choisi dans le groupe constitué par l'hydrogène, ltoxygène, l'azote, l'oxyde de carbone et les gaz rares et notamment l'argon. 5.- Mélange selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il comprend 57% de dioxyde de carbone et 43% d'argon en volume sous une pression de 200 bars. 6.- Préparation d'un mélange selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caraetdrisi payke fait qu'on remplit dans un ordre quelconque, à température ambiante, une bouteille avec du dioxyde de carbone en quantité pidéterminée, puis on introduit le ou les gaz permanents et éventuellement en faible quantité le ou les gaz pseudo-permanents de façon que la quantité de gaz permanents soit comprise entre 25 et 80 en volume.