Brevet FR2458024A1 — publié le 19801226

La présente invention concerne un procédé pour vaporiser les fluides, un vaporiseur permettant la mise en oeuvre du procédé ainsi qu'une installation comportant un tel vaporiseur. Bien que l'invention puisse être utilisée pour différents types de fluides susceptibles de présenter une phase liquide et une phase gazeuse, I'invention a été plus particulièrement conçue en vue de vaporiser des gaz de pétrole liquéfiés, stockés en phase liquide dans un réservoir. Pour des raisons de simplicité, on exposera ci-après l'invention dans le cadre de son application aux gaz de pétrole liquéfiés. On sait que les gaz de pétrole liquéfiés sont assez largement utilisés comme source d'énergie, notamment dans l'industrie. Ces gaz sont stockés sous forme liquide dans des réservoirs de grande contenance - enterrés ou à l'air libre -situés général en ment au voisinage des installations industrielles qu'ils doivent alimenter. Comme l'utilisation de ces gaz a lieu généralement en phase gazeuse, dans le cas où on emploie des gaz de pétrole liquéfié, par exemple ie butane, qui ne passent en phase gazeuse qu'à des températures supérieures à OOC à la pression atmosphérique, on conçoit que les installations d'alimentation doivent comporter des moyens réalisant la vaporisation du gaz par apport de chaleur, ces moyens de vaporisation étant utilisés principalement en hiver, lorsque la température ambiante est voisine ou inférieure à OOC. De même, dans certains cas, il peut être indiqué de créer une surpression dans le ciel gazeux du réservoir de stockage afin de permettre l'acheminement du gaz en phase gazeuse vers les installations d'utilisation. Une telle surpression est réalisée en vaporisant une certaine quantité de gaz. On a déjà proposé divers systèmes de vaporisation du gaz. L'un de ces systèmes consiste à prélever du gaz liquide du réservoir, à l'acheminer dans une canalisation jusqu a un échangeur de chaleur, à vaporiser le gaz hors du réservoir et à renvoyer le gaz en phase gazeuse dans le ciel gazeux du réservoir. Un autre système consiste à chauffer le gaz liquide à l'intérieur du réservoir lui-même, mais il faut alors un réservoir spécial et dépenser une grande quantité de chaleur car c'est l'ensemble de la masse du gaz liquide qui est chauffé. La présente invention concerne un nouveau procédé qui élimine les inconvénients des systèmes existants et qui consiste à prélever dans le réservoir une partie du fluide en phase liquide, à l'introduire dans une enceinte comportant une sortie pour le fluide en phase gazeuse, à ménager dans l'enceinte au moins deux zones présentant des températures différentes, I'une des zones étant chauffée pour qu'y règne une température suffisant à assurer la vaporisation du fluide, nécessaire au bon fonctionnement de l'installation, que l'on fait circuler dans cette zone chaude, et à évacuer ensuite le fluide vaporisé par la sortie. Selon un aspect préféré de l'invention, avant d'évacuer le fluide gazeux, on l'oblige, par exemple en le déviant, à s'écarter de la zone chauffée pour passer dans une région de la zone non chauffée de l'enceinte. On évite ainsi un passage direct du fluide vers la sortie, ce qui permet d'éliminer les gouttelettes de gaz liquide qu'il pourrait encore contenir et limiter considérablement les entraînements de liquide en aval de la sortie de l'enceinte et notamment dans l'installation d'utilisation. Par ailleurs, de façon avantageuse, on fera en sorte que le fluide circule dans l'enceinte verticalement de bas en haut à partir de l'orifice d'entrée jusqu'à la sortie. Les zones chaude et froide sont séparées l'une de l'autre dans le sens transversal à la direction de déplacement du fluide dans l'enceinte. L'invention concerne également un vaporiseur comportant une enceinte creuse et fermée présentant un orifice d'entrée de fluide en phase liquide et un orifice de sortie de fluide en phase gazeuse, au moins une cloison divisant l'espace intérieur de l'enceinte en deux zones communiquant entre elles par au moins deux passages dont l'un est prévu au voisinage de l'entrée et l'autre au voisinage de la sortie de l'enceinte, et un moyen de chauffage logé dans l'une des deux zones de l'enceinte pour réaliser la vaporisation du fluide arrivant dans ladite zone. Au voisinage de la sortie de l'enceinte est prévu un moyen (par exemple une plaque déflectrice) obligeant le fluide vaporisé à passer de la zone chauffée à la zone non chauffée avant de s'échapper par la sortie. Cette chicane, constituant un brise-jet pour la veine de gaz vaporisé, évite que des gouttelettes liquides qui pourraient être mêlées au gaz vaporisé, en soient entraînées dans la sortie. Ces gouttelettes retombent dans la zone non chauffée de l'enceinte et elles cèdent leur énergie calorifique au gaz liquide se trouvant dans l'enceinte en aidant à la vaporisation, ce qui permet de consommer moins d'énergie pour chauffer le gaz liquide. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif, d'une forme de réalisation d'un dispositif selon l'invention, donnée en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est un schéma de principe montrant une installation équipée d'un vaporiseur selon l'invention la figure 2 est une vue en coupe axiale d'un vaporiseur selon l'invention la figure 3 est une coupe radiale selon la ligne 111-111 de la figure 2 et les figures 4 et 5 sont des schémas d'installations en variante. A la figure 1, on a représenté un réservoir 1 dont les pieds 2 sont scellés dans une assise 3. Ce réservoir contient un gaz de pétrole liquéfié (par exemple du butane) dont on a désigné en la la masse de gaz liquéfié et en lb le ciel gazeux qui la domine. A la partie inférieure du réservoir est prévue une tubulure de soutirage 4 à laquelle est associée une vanne 5 de contrôle du débit, cette vanne étant raccordée à un tuyau 6 situé sous le réservoir et comportant une bride d'extrémité 6a sur laquelle est fixée la bride inférieure 7a d'un vaporiseur désigné de façon générale en 7 et qu'on décrira plus en détails en référence à la figure 2. Ce vaporiseur est monte dans le circuit de façon que son axe X-X' soit sensiblement vertical. Sur la bride supérieure 7b du vaporiseur est fixée la bride 8a d'une canalisation 8 raccordée au sommet du réservoir 1 par l'intermédiaire d'une vanne 9.Avec cette installation, le gaz vaporisé est donc renvoyé selon la flèche G1 dans le ciel gazeux du réservoir 1. Dans ce cas, une canalisation 10 d'alimentation en gaz d'une installation fonctionnant au gaz est prévue dans le sommet du réservoir, cette canalisation étant éventuellement équipée d'une vanne 11 et permettant la sortie selon la flèche G2du gaz en phase gazeuse en direction de l'installation fonctionnant au gaz. On notera que le vaporiseur 7 sera monté à un niveau situé au-dessous du niveau supérieur N du liquide dans le réservoir 1 et de préférence audessous de la totalité du réservoir. Grâce à cette disposition, le gaz liquide aura tendance à circuler de lui-même dans la canalisation 6 et dans le vaporiseur 7. Naturellement, on pourrait prévoir un dispositif d'entraînement de la veine de gaz liquide (pompe par exemple) auquel cas, le vaporiseur pourra être situé à un autre niveau. Le vaporiseur, représenté plus en détail aux figures 2 et 3, comporte une enceinte à paroi rigide extérieure 12 (qui dans l'exemple représenté, est de forme cylindrique) terminée par deux flasques bombés 13 et 14 fixés à la paroi 12 (par exemple par soudure), chaque flasque présentant une bride 7a et 7b de raccordement à la tuyauterie, percée diun orifice respectivement 15 et 16. Les orifices 15 et 16 sont alignés sur l'axe X-X' de l'enceinte. On notera tout de suite qu'un tuyau de purge 17 débouchant dans l'orifice d'entrée 15 et terminé par une vanne de purge 18 et fixé entre la bride inférieure 7a et l'enceinte, tandis qu'un tuyau 19 est fixé entre la bride supérieure 7b et l'enceinte, ce tuyau débouchant dans l'orifice de sortie 16 et étant équipé d'un manomètre 20 et d'une soupape 21 qui agit en cas de surpression dans l'orifice 16. La vanne de purge 18 permet de vidanger le vaporiseur lorsqu'on met l'installation hors service en fermant les vannes 5 et 9. A l'intérieur de l'enceinte 12 est logée une cloison tubulaire 22 (ou cheminée) ouverte à ses deux extrémités et fixée dans l'enceinte de façon que ses extrémités inférieure et supérieure soient écartées respectivement du flasque inférieur 13 et du flasque supérieur 14. De même, ladite cloison, sensiblement alignée avec les orifices 15 et 16 est écartée. latéralement de la paroi 12 de l'enceinte. Ainsi, dans un plan transversal à l'axe X-X', I'espace intérieur de l'enceinte est divisé par la cloison 22 en deux zones Z1 et Z2 qui communiquent l'une avec l'autre seulement par les passages laissés libres entre les extrémités de la cloison et les flasques. A l'intérieur de la zone Z1, c'est-à-dire à l'intérieur de la cloison tubulaire 22 est logé un moyen de chauffage qui dans l'exemple représenté est constitué par un échangeur de chaleur 25 d'un modèle quelconque comportant une entrée 26 pour l'eau chaude et une sortie 27 pour l'eau refroidie. L'entrée 26 est raccordée (figure 1) par une tuyauterie 26a munie d'une vanne V à une génératrice de chaleur non représentée (par exemple une chaudière) raccordée par ailleurs à la sortie 27 par une tuyauterie de retour 27a équipée également d'une vanne V. Les entrées 26 et 27 de l'échangeur de chaleur traversent la cloison séparatrice 22 et la paroi 12 de l'enceinte de façon étanche. On notera qu'avantageusement, L'orifice d'entrée 26 de l'échangeur se trouve au voisinage de l'orifice de sortie 16 de l'enceinte, tandis que la sortie 27 se trouve au voisinage de l'entrée 15 de l'enceinte. Comme le gaz parcourt l'enceinte de bas en haut selon la flèche A, la circulation de l'eau dans l'échangeur se fait à contre-courant du sens de circulation du gaz. En section radiale, la cloison 22 peut avoir toute forme appropriée ; par exemple celle qui est représentée à la figure 3 dans laquelle on voit que ladite cloison a sensiblement la forme d'un rectangle constitué de tôles soudées dont l'une 24, que traversent les entrée 26 et sortie 27 de l'échangeur, s'étend pratiquement jusqu'à la paroi 12. Cette forme particulière facilite le montage et le maintien en place de la cloison et de l'échangeur dans l'en- ceinte. Sur l'extrémité supérieure de la cloison séparatrice 22 est fixée, par des pattes 31 soudées, une plaque déflectrice 30 de forme générale adaptée à la section de la paroi 12 et qui se trouve intercalée entre la sortie 16 de l'enceinte et la zone Z1 circonscrite par la cloison 22. Un passage 33 est ménagé, du fait des pattes 31, entre la cloison 22 et la plaque 30. Par ailleurs, le bord de ladite plaque 30 est également écarté de la paroi de l'enceinte en ménageant avec celle-ci un passage 34. On notera également que le bord de la plaque 30 dépasse la cloison 22 radialement vers l'extérieur. On décrira à présent le fonctionnement du dispositif de l'invention. Lorsqu'on ouvre la vanne 5 du réservoir, le gaz en phase liquide afflue par le tuyau 6 dans le vaporiseur 7. Simultanément, on mettra en oeuvre l'échangeur 25. Le gaz liquide monte dans les zones Z1 et Z2 du vaporiseur. La zone Z1 étant chauffée, le gaz se vaporise et monte dans la cheminée constituée par la cloison 22. Le jet du gaz vaporisé heurte la plaque déflectrice 30 et, suivant la flèche 35, circule par le passage 33 de la zone chaude Z1 à la partie supérieure de la zone froide Z2 puis longe le flasque 14 et s'échappe selon la flèche 36 par la sortie 16 dans la canalisation 8. Le gaz en phase gazeuse G1 alimente alors le ciel gazeux lb du réservoir. Le gaz est ensuite puisé dans ce ciel gazeux par la canalisation 10. Dans le vaporiseur, la pression du gaz régnant à la partie supérieure suffit pour maintenir le gaz en phase liquide dans la région inférieure du vaporiseur. Il convient en effet d'éviter que le gaz liquide n'envahisse l'ensemble du vaporiseur. Par ailleurs, dans le cas où des gouttelettes de gaz seraient entraînées dans la phase gazeuse, la plaque déflectrice 30 empêche leur passage dans la canalisation 8. En effet, ces gouttelettes vont se déposer contre la face inférieure de la plaque 30 et être poussées par le gaz 35 vers le bord de la plaque au-dessus de la zone froide Z2. Les gouttelettes tomberont alors selon la flèche 37 dans le fond du vaporiseur. Le vaporiseur de l'invention peut être utilisé seul ou en batterie selon les cas. De même, I'installation pourrait être légèrement différente de celle de la figure 1. Ainsi, à la figure 4, on trouve toujours le réservoir 1, le tuyau 6 de soutirage du gaz liquide, le vaporiseur 7. Toutefois, la sortie de ce dernier est branchée sur une canalisation 80 qui, au lieu de retourner au sommet du réservoir, alimente directement en gaz vaporisé un élément (non représenté) de consommation de gaz. L'installation de la figure 5 combine, quant à elle, les installations des figures 1 et 4, c'est-à-dire qu'à la sortie du vaporiseur est branchée une canalisation 81 qui se divise en deux branches, I'une 82 raccordée au sommet du réservoir et l'autre 83 branchée directement sur un élément de consom mation de gaz. Eventuellement, une vanne 84 est interposée à l'intersection des canalisations 81, 82 et 83 pour mettre hors-circuit l'une ou l'autre des canalisations 82 ou 83. L'invention ayant maintenant été exposée et son intérêt justifié sur des exemples détaillés, la Demanderesse s'en réserve l'exclusivité, pendant toute la durée du brevet, sans limitation autre que celle des termes des revendications ci-après. REVENDICATIONS 1. Procédé pour vaporiser des fluides, et notamment des gaz de pétrole liquéfiés, se présentant essentiellement en phase liquide dans un réservoir, caractérisé en ce que - on prélève du réservoir une partie du fluide en phase liquide et on l'introduit dans une enceinte comportant une sortie pour le fluide en phase gazeuse - et on ménage dans l'enceinte au moins deux zones présentant des températures différentes, I'une desdites zones étant chauffée pour qu'y règne une température suffisant à assurer la vaporisation du fluide que l'on fait circuler dans cette zone chaude, le fluide vaporisé étant évacué ensuite par la sortie de l'enceinte. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, avant d'évacuer le fluide gazeux par la sortie, on provoque sa déviation hors de la zone chauffée en le faisant passer dans une région de la zone non chauffée de l'enceinte. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les zones chaude et froide de l'enceinte sont séparées l'une de l'autre dans le sens transversal à la direction de déplacement du fluide dans l'enceinte. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'on fait circuler le fluide dans l'enceinte verticalement de bas en haut depuis l'orifice d'entrée jusqu'à la sortie. 5. Vaporiseur pour fluide stocké en phase essentiellement liquide dans un réservoir, caractérisé en ce qu'il comporte - une enceinte creuse et fermée présentant un orifice d'entrée de fluide en phase liquide et un orifice de sortie de fluide en phase gazeuse, - au moins une cloison divisant l'espace intérieur de l'enceinte en deux zones, au moins deux passages de communication entre les deux zones étant réservés, I'un au voisinage de l'entrée et l'autre au voisinage de la sortie de l'enceinte, - et un moyen de chauffage logé dans l'une des deux zones de l'enceinte et assurant la vaporisation du fluide situé dans ladite zone. 6. Vaporiseur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte, au voisinage de la sortie de l'enceinte, un moyen obligeant le fluide vaporise à passer de la zone chauffée à la zone non chauffée avant de s'échapper par la sortie. 7. Vaporiseur selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit moyen est un déflecteur situé entre la sortie et la zone chauffée. 8. Vaporiseur selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que la cloison divisant l'espace intérieur de l'enceinte est tubulaire et les deux zones qu'elle sépare sont sensiblement coaxiales. 9. Vaporiseur selon la revendication 8, caractérisé en ce que les orifices d'entrée et de sortie de l'enceinte sont alignés avec l'axe commun des zones de l'enceinte. 10. Vaporiseur selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le déflecteur est une plaque s'étendant transversalement à l'axe commun des zones de l'enceinte, un passage étant prévu au niveau de cette plaque pour faire communiquer la sortie avec la zone non chauffée de l'enceinte. 11. Vaporiseur selon la revendication 10, caractérisé en ce que la plaque transversale est fixée à la cloison séparatrice. 12. Vaporiseur selon l'une quelconque des revendications 5 à 11, caractérisé en ce que l'enceinte comporte deux brides d'extrémité qui traversent respectivement l'entrée et la sortie et destinées à permettre le raccordement du vaporiseur à une tuyauterie. 13. Vaporiseur selon l'une quelconque des revendications 5 à 12, caractérisé en ce que le moyen de chauffage est un échangeur dans lequel circule un fluide caloporteur, présentant des tubulures d'alimentation et d'évacuation branchées sur une source extérieure au vaporiseur. 14. Vaporiseur selon la revendication 13, caractérisé en ce que les tubulures de l'échangeur traversent de façon étanche la cloison séparatrice et la paroi de l'enceinte. 15. Vaporiseur selon l'une quelconque des revendications 13 ou 14, caractérisé en ce que la tubulure d'alimentation en eau chaude de l'échangeur est voisine de la sortie de l'enceinte, tandis que la tubulure d'évacuation est voisine de l'entrée de l'enceinte, de telle sorte que la circulation de l'eau dans l'échangeur s'effectue à contre-sens de la circulation du fluide dans l'enceinte. 16. Installation pour l'alimentation en fluide sous forme gazeuse d'un groupe d'utilisation du fluide, ladite installation comportant un réservoir de fluide stocké en phase liquide et une canalisation reliant le réservoir au groupe d'utilisation, caractérisé en ce que ladite installation est équipée d'un vaporiseur selon l'une quelconque des revendications 5 à 15. 17. Installation selon la revendication 16, caractérisé en ce que le vaporiseur est monté de telle sorte que son axe soit disposé sensiblement verticalement.