Brevet FR2458742A1 — publié le 19810102

i. 1458742 La présente invention concerne un dispositif pour extraire ou séparer le gaz qui se forme par vaporisation au cours du transport de gaz liquéfié, à très basse température d'ébullition. Les gaz à très basse température d'ébul- lition tels que l'oxygène, l'azote et l'argon, sont stockés et transportés à l'état liquéfié, et cela pour des raisons économiques. Dans beaucoup de procédés de traitement, on uti- lise de tels gaz comme fluides de refroidissement. Généralement, le gaz liquéfié, à très basse température d'ébullition, se trouve à l'état d'ébullition. Il n'est pas possible d'éviter que de la chaleur extérieure ne pénètre dans la conduite. De plus, il se crée de la chaleur par suite des pertes par frot- tement, à l'intérieur du liquide transporté. Comme le liquide est à l'état d'ébullition, cette quantité de chaleur provoque une vaporisation dans le gaz liquéfié- On transporte ainsi un mélange de liquide et de gaz. Il peut en résulter une sous-alimentation de l'utilisateur en gaz liquéfié à très basse température d'ébullition. En outre, il en résulte une surcharge du circuit de régulation de l'alimentation en gaz liquéfié entra!nant des oscillations. Pour remédier à de tels inconvénients, on utilise des séparateurs de phase permettant de séparer le gaz vaporisé de la fraction de gaz encore liquéfiée. En prin- cipe, de tels séparateurs de phase sont constitués par des réservoirs dans lesquels on introduit le mélange gaz-liquide pour l'y séparer0 La phase liquide et la phase gazeuse sont extraites séparément. Pour éviter que la phase gazeuse entra!- ne une partie trop importante de la phase liquide sous la forme de très petites gouttelettes, ce qui est synonime de perte de gaz liquéfié, il faut maintenir à un niveau très faible la vitesse du gaz. Les réservoirs servant de séparateurs de phases doivent pour cette raison avoir un grand volume, ce qui les rend coûteux, essentiellement à cause de l'isolation nécessaire. En outre, dans de tels réservoirs de grandes dimensions, on rencontre d'autres pertes par vaporisation. Un tel séparateur de phases, connu, est par exemple décrit au document DE-26 47 961. Le brevet US 3 206 939 décrit un sépa- 2 2458742 rateur de phases constitué par un corps creux poreux. Cette solution offre l'avantage de faire sortir la phase liquide hors du corps poreux creux, sous la forme de gouttes qui tom- bent dans un réceptacle. Ces gouttes, de dimensions importantes, ne sont pas entraInées par la phase gazeuse, si bien que l'on peut réaliser le réceptacle des gouttes avec un faible volume. Les pertes par vaporisation restent néammoins relativement élevées, puisqu'il faut en tout trois conduites, à savoir la conduite d'alimentation fournissant le mélange gaz-liquide et les conduites d'extraction, l'une pour la phase gazeuse, l'au- tre pour la phase liquide, et qui sont branchées sur le récep- tacle. Pour réduire ces pertes par vaporisation, le document DE-OS 27 43 131 prévoit de monter un corps creux poreux cons- tituant le séparateur de phase, dans le réceptacle de façon que toutes les conduites passent dans le réceptacle, par le haut à-travers une seule liaison par bride. Cela améliore l'isolation, car il ne subsiste plus qu'un pont thermique. Malgré les améliorations obtenues à l'aide du séparateur de phases selon le document DE-OS 27 43 131, les pertes par vaporisation restent toujours impqrtantes. Suivant un autre inconvénient, il faut réaliser les séparateurs de phases ainsi que leurs conduites d'alimentation et d'éva- cuation suivant des dimensions différentes correspondant au débit en gaz liquéfié à très basse température d'ébullition. On a en outre constaté que dans le séparateur de phases tel que célui décrit au document DE-OS 27 43 131, on rencontre des mouvements intenses du liquide dans le réceptacle, si bien que les commutateurs à pression différentielle reliés au réceptacle ou les commutateurs à flotteurs, directement montés dans le réceptacle ou le réservoir, ne peuvent effectuer des commutations précises. La présente invention a pour but de créer un séparateur de phases applicable à des gaz liquéfiés à très basse température, pour des-débits quelconques variant - 35 entre des limites très larges, et qui permet de réduire au minimum les pertes par vaporisation. En outre, le séparateur de phase doit permettre d'éviter avec certitude les mouvements intenses du liquide dans le réceptacle (ou réservoir). Dans un dispositif pour séparer le gaz vaporisé lors du transport de gaz liquéfié à basse tempé- rature d'ébullition, dispositif qui se compose d'un corps creux poreux muni d'une conduite d'alimentation pour le mélange gaz- liquide à séparer, et qui est monté à l'intérieur d'un réser- voir isolé, recevant la phase gazeuse et la phase liquide sortant du corps creux poreux, et qui comporte des conduites d'extraction de la phase gazeuse et de la phase liquide, l'in- vention est caractérisée en ce que le corps creux poreux pré- sente une forme cylindrique, entourant de façon concentrique la conduite d'extraction de la phase liquide, en étant porté par un tube et un prolongement cylindrique non poreux par le couvercle du réservoir isolé, de façon à former un intervalle annulaire entre le tube et ie prolongement cylindrique, pour tre relié à la conduite d'extraction de la phase gazeuse. Suivant un mode de réalisation pré- férentiel, la conduite d'alimentation du mélange gaz-liquide est reliée au prolongement cylindrique. L'introduction de la conduite d'alimentation se fait avantageusement tangentielle- ment dans le prolongement cylindrique. Pour éviter de façon certaine les mouvements du liquide dans le réceptacle, on ferme le corps creux poreux dans sa partie inférieure, de préférence par une plaque de recouvrement non poreuse. Cela permet d'éviter que du gaz mélangé à du liquide puisse sortir par le bas et à grande vitesse du corps creux poreux et arriver directement au niveau de la surface du liquide dans le réceptacle. On évite les mouvements intenses du liquide dans le réceptacle, si bien que des commutateurs de pression différentielle coopé- - rant avec la surface duliquide ou des commutateurs à flotteurs montés directement, peuvent éxécuter des commutations précises. L'avantage du séparateur de phase de l'invention est que la conduite d'alimentation du mélange gaz- liquide et la conduite d'extraction pour la phase gazeuse se trouvent dans la zone immédiate du réservoir isolé, sous la forme de canaux annulaires. Par comparaison à des conduites tubulaires, de tels canaux annulaires ont une très grande section, si bien que le séparateur de phases selon l'invention peut s'appliquer à des débits très différents de gaz liquéfié à très basse température d'ébullition, sans que des sections de conduite, trop faibles, ne constituent une limite. Un autre avantage est que le montage concentrique des conduites d'ali- mentation et d'évacuation permet d'arriver à l'isolation optimale et que les pertes par vaporisation sont de ce fait extrêmement faibles. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide de l'unique figure annexée, qui est une vue en coupe schématique d'un dispositif selon l'invention. Le séparateur de phases se compose d'un corps creux poreux 1. placé à l'intérieur d'un réceptacle 2 muni d'une isolation 3. Le réceptacle 2 sert à recevoir la phase liquide 4 qui sort dua corps poreux 1. Selon l'iiivention, le corps poreux i présente une forme cylindrique et comporte un prolongement 5 cylindrique non poreux. Le corps creux poreux 1 et le prolongement cylindrique 5 entoure de façon concentrique la conduite d'extraction 6 de la phase liquide. Là fixation du corps poreux i et de son proloingement cylindrique dans le réceptacle 2 se fait suivant l'invention à1l'aide d'un tube 7 qui entoure le prolongement-cylindrique 5 et est relié d'une part à l'aide d'une bride 8 au proloiigement cylindrique 5, et d'autre part à l'aide d'une bride 9 au cou- vercle du réceptacle 2. On forme ainsi un canal annulaire 10 qui sert à l'extraction de la phase gazeuse hors du canal annu- laire 10 à l'aide de la conduite d'extraction il. En fonction de cela, on forme à l'intérieur du corps poreux creux 1 et de son prolongement cylindrique 5, un canal annulaire 12 autour de la conduite d'extraction 6, ce canal étant fermé dans le bas et dans le haut par les plaques de recouvrement 13, 14. La canal annulaire 12 sert à l'alimentation en mélange gaz-liquide, que l'on peut séparer. Le mélange à séparer passe par la conduite d'alimentation 15 dans le prolongement cylin- drique 5. Il est avantageux en particulier pour des débits importanits, que l'entrée de la conduite d'alimentation 15 se fasse tangentiellement dans le prolongement cylindrique 5. La phase liquide se sépare de la phase gazeuse dans le corps creux poreux 1. La-phase liquide sort du corps creux 1 sous la forme de grandes gouttes, qui tombent et forment un bain de phase liquide 4. La phase gazeuse sort également du corps creux 1 et pa.sse dans le canal annulaire 10 pour y être extraite par la conduite d'extraction 11. Selon l'invention, la plaque de recou- vrement 13 évite qu'un jet de gaz mélangé à du liquide ne sorte directement par le bas du corps creux 1 et arrive sur la surface du liquide de la phase liquide 4 et ne risque de provoquer une agitation intense du liquide. La plaque de re- couvrement 13 améliore la séparation entre le gaz et le liquide. Cela permet d'utiliser Oans difficulté des commutateurs de pression différentielle et des commutateurs à flotteurs. Les canaux annulaires 10, 12 ont des sections relativement importantes par comparaison avec des conduites correspondantes. Cela leur permet de recevoir égale- ment de grandes quantités de gaz. Le séparateur de phases selon l'inven- tion fonctionne ainsi tout aussi bien pour des débits importants et pour des débits faibles, en mélange gaz-liquide à séparer. Il suffit pour cela d'utiliser des réceptacles 2, de dimensions différentes. Suivant les dimensions du réceptacle 2, on raccorde un tube en matière synthétique 16 de dimensions différentes sur la conduite d'extraction 6, pour faire passer la phase liquide 4 dans la conduite d'extraction 6. L'application uni- verselle ainsi réalisée du séparateur de phase selon l'invention assure une économie considérable liée à de très faibles pertes par vaporisation, grâce à l'isolation réciproque de la conduite d'extraction 6 et des canaux annulaires 10, 12. REVENDICATIONS 1') Dispositif pour séparer le gaz vaporisé au cours du transport d'un gaz liquéfié à très basse température d'ébullition, dispositif compoej d'un corps creux poreux muni d'une conduite d'alimentation fournissant le mélange gaz-liquide à séparer, et qui est prévu à l'intérieur d'un réservoir isolé, formant réceptacle pour recevoir la phase gazeuse et la phase liquide sortant du corps creux poreux, ainsi que des conduites d'extraction 'de la phase gazeuse et de la phase liquide, dispositif caractérisé en ce que le corps creux poreux(l)présente une forme cylindrique entourant de façon concentrique la conduite d'extraction(6)de la phase li- quide, et qui est monté par l'intermédiaire d'un prolongement cylindrique non poreux(5)sur le couvercle du réceptacle isolé (2) pour former un intervalle annulaire avec le tube et le prolongement cylindrique, intervalle auquel est relié- la con- duite de sortie (1) de la phase gazeuse. 2 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la conduite d'alimentation(15) du mélange gaz-liquide est reliée au prolongement cylindrique )-Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la conduite d'alimentation passe tangentiellement dans le prolongement cylindrique. 4 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le corps creux poreux est fermé à.sa base par une plaque de recouvrement non poreuse (13)