Brevet FR2478473A1 — publié le 19810925

L'invention concerne un procédé et un dispositif pour le détournement de gaz s'échappant d'un réservoir d'entreposage en cas d'incident ou de liquides se volatilisant à l'écoulement, et en particulier de gaz toxiques et/ou fétides et/ou agressifs. Les réservoirs d'entreposage pour les gaz doivent compor- ter des systèmes de sécurité pour qu'au cas ou surviennent des surpressions, dues par exemple à une température excessive, le volume de gaz en excès puisse être évacué. Lorsqu'il s'agit, en tant que gaz entreposés, de substances fétides, toxiques ou autrement nuisibles à l'environnement, il faut prendre des précautions pour que le gaz qui s'échappe lorsque la soupape de sûreté réagit puisse être capté dans un réservoir collec- teur ou dans un récipient similaire. Mais la difficulté dans ces conditions est qu'on ne peut pas prévoir dans quelle mesu- re et pendant combien de temps la soupape de s'reté réagira en cas d'incident, c'est-à-dire quelYi; sera le volume de gaz évacué. Pour cette raison, le réservoir collecteur doit être prévu avec des dimensions peu satisfaisantes d'un point de vue économique et même avec un réservoir collecteur très grand, on n'est pas absolument s3r qu'il sera adapté à toutes les situations d'incident. Une autre solution possible pour détour- ner les gaz que laisse échapper la soupape de sûreté consiste à raccorder une torche à la sortie de la soupape de sûreté et à brUler les gaz qui se dégagent lorsque cette soupape réagit. Mais là encore, on rencontre les difficultés évoquées à propos des réservoirs collecteurs, car le dégagement de grandes quan- tités de gaz peut donner lieu à des flammes de torche attei- gnant des dimensions dangereuses. En outre, le brûlage à la torche n'est guère satisfaisant du point de vue économique, 2 2478473 puisque le gaz stocké qui s'échappe est anéanti sans profit. Le but de l'invention est donc de fournir, pour le détournement de gaz s'échappant d'un réservoir d'entreposage en cas d'incident, un procédé qui offre, pour un prix de revient raisonnable du point de vue de la rentabilité, un degré élevé de sécurité et qui permette même une récupération du gaz. En outre, l'invention a pour but de fournir un dispo- sitif pour l'exécution de ce procédé. D'après l'invention, ce but est atteint par le fait que le gaz qui sort est refroidi au-dessous de son point d'ébul- lition au moyen d'une source de froid constituée par du gaz carbonique liquide ou par un gaz liquide à bas point d'ébul- lition et qu'il est dirigé, à l'état liquide, vers un réser- voir récepteur. Par cette liquéfaction des gaz qui sortent, le volume de ceux-ci est réduit au point qu'un réservoir récepteur, m&me relativement petit, est capable de répondre aux situations d'incident de très grande envergure et d'offrir ainsi un maximum dé sécurité. Le gaz liquéfié qui se trouve dans le réservoir récepteur peut être ensuite réévaporé dans une chambre d'expansion dans la quantité voulue par unité de temps, puis être, soit br6lé à la torche, soit - après la fin de l'incident - renvoyé dans le réservoir d'entreposage. Le maximum de sécurité est atteint lorsque la chambre d'expansion peut être raccordée aussi bien à une torche de brûlage qu'au réservoir d'entreposage. Suivant un développement de l'invention, une partie de l'agent réfrigérant liquide est évaporée, ce qui a pour con- séquence que la partie de cet agent réfrigérant qui reste liquide subit elle aussi un fort abaissement de température, d'oh un accroissement notable de l'efficacité du processus de refroidissement. La partie évaporée de l'agent réfrigérant peut être utilisée pour le prérefroidissement des gaz qui sortent et/ou être récupérée par compression et liquéfaction. De cette manière, on parvient à un refroidissement particu- lièrement efficace et nécessitant peu d'agent réfrigérant. Un dispositif pour l'exécution du procédé de l'invention est caractérisé dans les sous-revendications. Deux dispositifs suivant l'invention sont représentés schématiquement sur les deux figures des dessine annexées. Sur la fig. 1, un réservoir d'entreposage a été indiqué en 10. La soupape de sireté 11 du réservoir d'entreposage 10 présente une conduite de sortie 12 qui aboutit dans un échan- geur de chaleur 13. Le second circuit de cet échangeur de chaleur est relié à une source d'agent réfrigérant (non représentée), par exemple un réservoir de gaz carbonique liquide. La conduite d'écoulement 14 de l'échangeur de chaleur 13 débouche dans un réservoir récepteur 15. Sur le couvercle du réservoir récepteur 15 se trouve une donduite de sortie 16 qui est équipée d'une soupape de réglage ?17 et qui aboutit à une chambre d'expansion 18. La conduite d'échappement 19 de la chambre d'expansion 18 aboutit à une torche (non repré- sentée) et/ou revient dans le réservoir d'entreposage 10. L'échangeur de chaleur 13 peut être réalisé sous n'im- porte quelle forme connue en soi. Il est même possible de procéder au processus d'échange de chaleur dans le réservoir récepteur 15 lui-même, auquel cas le serpentin de refroidis- sement relié à la source d'agent réfrigérant est logé dans le réservoir récepteur 15. Mais dans ce cas, il faudrait prévoir dans le réservoir 15 un agitateur mécanique pour éviter la formation de bulles. Conviennent, en tant qu'agent réfrigérant et en dehors du gaz carbonique liquide, des gaz à bas point d'ébullition, comme par exemple l'azote liquide, le fréon ou des produits similaires. Le réservoir récepteur 15 doit être dimensionné de telle sorte qu'il puisse recevoir à l'état liquéfié une partie importante du gaz susceptible d'être stocké dans le réservoir d'entreposage 10, en se conformant éventuel- lement aux règlements prescrits à ce sujet. Il va de soi que le réservoir récepteur 15 peut être également équipé en plus d'un système de refroidissement incorporé ou rapporté, de sorte que le gaz liquide qui y est accumulé reste à l'état 4 2478473 liquide pendant tout le temps qu'on veut en cas de nécessité. Au moment voulu, c'est-à-dire pendant ou même après la situa- tion d'incident, le gaz liquéfié'accumulé dans le réservoir peut être évacué vers la chambre d'expansion au moyen de la soupape de réglage 17, et y être évaporé. Le gaz évaporé est ensuite, soit brûlé à la torche, soit renvoyé dans le réservoir d'entreposage. Le mieux consiste à prévoir les deux possibilités, de telle sorte qu'au cas o il se dégage de très grandes quantités de gaz, on puisse en brOler une partie à la torche déjà pendant le situation d'incident, ce qui augmente encore, pour ainsi dire, la capacité d'accumulation du réservoir récepteur 15. Il va de soi que l'invention con- vient, non seulement pour le détournement de gaz toxiques, fétides ou autrement nuisibles à l'environnement, mais aussi pour le détournement de gaz neutres, du fait que leur récupé- ration est payante d'un point de vue économique dans la plu- part des cas. La fig. 2 représente schématiquement une autre forme de réalisation du dispositif suivant l'invention. La conduite de sortie 12 d'un réservoir d'entreposage non représenté désigné par 10 sur la fig. 1 - aboutit à un échangeur de chaleur-13 dont la conduite d'écoulement 14 débouche dans un réservoir-récepteur 15. La conduite de sortie 16 du réservoir récepteur 15 peut aboutir à une chambre d'ex- pansion - désignée par 18 sur la fig. 1. Jusque-là, le dispositif correspond entièrement à celui de la fig. 1. L'échangeur de chaleur 13 est subdivisé en une chambre d'expansion 13a et en la chambre d'échange de chaleur propre- ment dite 13b, la conduite de sortie 12 traversant sous forme de serpentin la chambre d'échange de chaleur 13b. Dans la chambre d'expansion débouche la conduite d'alimentation en agent réfrigérant 30 qui provient d'un réservoir d'agent réfrigérant 28 et qui est équipée d'une soupape,29. Une con- duite d'échappement 32, équipée de la soupape 31, revient dans le réservoir d'agent réfrigérant 28 en traversant un cOmpras- 2478473 seur 33 et un condenseur 34. En outre, la chambre d'expansion 13a est en communication avec la chambre d'échange de chaleur l3b par des ouvertures appropriées. A titre d'exemple, on supposera qu'il est stocké, dans le réservoir 28, du gaz carbonique sous une pression comprise entre 15 et 20 bars (stockage sous basse pression), sa température se situant alors entre -30 et -202C. Si le gaz carbonique est alors envoyé dans la chambre d'expansion 13a à partir du réservoir 28, par la conduite 30 et au moyen de la soupape 29, de telle manière qu'il se produise une chute de pression à 5,5 bars environ, la température s'abaisse à -552C environ, une partie du gaz carbonique liquide passant à l'état gazeux. La partie qui reste liquide du gaz carbonique contenu dans la chambre d'expansion 13a est introduite dans la chambre d'échange de chaleur 13b et sert à liquéfier le gaz qui par- court le serpentin de refroidissement. Dans ces conditions, une partie du gaz carbonique liquide s'évapore et pénètre vers le haut dans la chambre d'expansion 13a. Le gaz carboni- que gazeux est soumis à un traitement de recyclage le long de la conduite 32. L'invention se prête à de nombreuses modifications. C'est ainsi qu'il est par exemple possible de disposer la conduite d'échappement 32, par exemple sous forme de serpentin, autour de la conduite 12 afin de faire ainsi subir un pré-refroidis- sement au gaz qui parcourt la conduite 12. Une autre possibi- lité consiste à détendre à la pression atmosphérique le gaz carbonique gazeux au moyen de la soupape 31 et d'utiliser pour le prérefroidissement ce gaz carboniqẻ gazeux détendu qui atteint une température de -7090. Le gaz liquéfié et éventuellement rendu inerte qui se trouve dans le réservoir récepteur 15 peut être évacué par la conduite de sortie 16, de la manière qui a été décrite à propos de la fig. 1. 6 2478473 REVENDICATIONS 1. Procédé pour le détournement de gaz s'échappant d'un réservoir d'entreposage en cas d'incident ou de liquides se volatilisant à l'écoulement, et en particulier de gaz fétides et/ou toxiques et/ou agressifs, ainsi que de gaz précieux, par:exemple des gaz rares, caractérisé en ce que le gaz qui sort est refroidi au-dessous de son point d'ébullition au moyen d'une source de froid constituée par de l'anhydride carbonique liquide ou par-un gaz liquide à bas point d'ébul- lition, et en ce qu'il est dirigé, à l'état liquide, vers un réservoir récepteur. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz liquéfié est ramené, à partir du réservoir récepteur, dans le réservoir d'entreposage. 15. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz liquéfié du réservoir récepteur est réévaporé, puis est évacué sans nuisance pour l'environnement, étant par exemple brlé à la torche. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une partie de l'anhydride carbonique liquide ou du gaz à bas point d'ébullition est évaporée par expansion et, de la sorte, la température de l'anhydride carbonique ou du gaz à bas point d'ébullition qui reste liquide est abaissée, après quoi le gaz qui sort est refroidi au-dessous de son point d'ébullition par la partie liquide de l'anhydride car- bonique ou du gaz à bas point d'ébullition et Il est dirigé, à l'état liquide, vers le réservoir récepteur. - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'après compression et liquéfaction, la partie évaporée par expansion de l'anhydride carbonique ou du gaz à bas point d'ébullition liquide est ramenée dans la source de froid. 6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la partie Naporée par expansion de l'anhydride carbo- nique ou du gaz à bas point d'ébullitiq liquide est utilisée pour le pré-refroidissement du gaz qui sort. j. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ceque la partie de l'anhydride carbonique ou du gaz à bas point d'ébullition liquide qui s'évapore lors du refroidissement du gaz pré-refroidi au-dessous de son point d'ébullition est captée et est également utilisée pour le prérefroidissement du gaz qui sort. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que l'anhydride carbonique, arrivant sous une pression comprise entre 15 et 20 bars, est tout d'abord détendu à 5,5 bars environ, en ce que la partie encore liquide de l'anhydride carbonique est envoyée dans un échangeur de chaleur, et en ce que la partie gazeuse de l'anhydride car- bonique est recondensée et liquéfiée ou est mélangée au gaz qui sort après avoir été détendue à la pression atmosphérique. 9. Dispositif pour l'exécution du procédé selon l'une quel- conque des revendications 1 à 3, associé à un réservoir d'entreposage équipé d'un système de limitation de la pres- sion, caractérisé en ce que la conduite de sortie (12) du dispositif limiteur de pression (11) du réservoir d'entrepo- sage (10) est raccordée à un échangeur de chaleur (13) qui est relié à une source de froid et dont le tuyau d'écoulement (14) débouche dans le réservoir récepteur (15). 10. Dispositif pour l'exécution du procédé selon l'une quel- conque des revendications 1 à 3, associé à un réservoir d'entreposage équipé d'une soupape de s$reté, caractérisé en ce que la conduite de sortie (12) de la soupape de sûreté (11) du réservoir d'entreposage (10) débouche dans le réservoir récepteur (15), et en ce que sont logés, dans le réservoir récepteur (15), un serpentin de refroidissement/échangeur de chaleur raccordé à une source de froid et un agitateur. 11. Dispositif selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que le réservoir récepteur (15) comporte une conduite de sortie (16) qui est équipée d'une soupape de réglage (17) et dont l'orifice débouche dans une chambre d'expansion (18). 12. Dispositif selon la revendication 1l, caractérisé en ce que la conduite d'échappement (19) de la chambre d'expansion (18) débouche dans un dispositif d'évacuation sans nuisance, par exemple dans une torche de brulage. 13> Dispositif selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que la conduite d'échappement (19) de la chambre d'ex- pansion (18) débouche dans une canalisation de recyclage qui retourne au réservoir d'entreposage (10). 14 Dispositif pour l'exécution du procédé selon l'une quel- conque des revendications 4 à 8, avec une conduite de sortie qui s'étend du réservoir d'entreposage jusqu'à un échangeur de chaleur, l'échangeur de chaleur étant raccordé à une source de froid et sa conduite d'écoulement débouchant dans le réservoir récepteur, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur (13) comporte une chambre d'expansion (13a),dans la- quelle débouche une conduite d'alimentation (30) pour l'anhy- dride carbonique liquide ou le gaz à bas point d'ébullition - liquide, et qui est raccordée d'une part à une conduite d'échappement (32) avec interposition d'une soupape (31) et, d'autre part, à la chambre d'échange de chaleur (13b) de l'échangeur de chaleur (13). 15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que la conduite d'échappement (32) retourne dans le réservoir d'agent réfrigérant (28) en traversant un compresseur (33) et un condenseur (34).,