Brevet FR2515979A1 — publié le 19830513

Procédé et installation pOUl' obtenir un mélange gazeux homogène, en proPortions déterminées, à partir d'un gaz Porteur et d'un additif enrichisseur liquide La présente invention concerne un procédé et une installation permettant d'obtenir un mélange gazeux homogène, en proportions déterminées, à partir d'un gaz porteur et d'un additif enrichisseur liquide, ledit mélange gazeux pouvant être utilisé notamment comme combustible industriel, comme combustible domestique ou comme carburant. Pour obtenir le mélange gazeux enrichi recherché, on a déjà tenté de pulvériser de l'additif enrichisseur liquide dans un courant de gaz porteur, les proportions des composants dans le mélange étant déterminées par réglage de la quantité d'additif pulvérisé et/ou par réglage du débit du courant gazeux.Toutefois, ce procédé connu s'est révélé peu intéressant dans la pratique : -d'une part, le dispositif d'injection de l'additif liquide sous forme pulvérisée est coûteux aussi bien à l'achat qu'à l'entretien en service courant ; d'autre part, l'ensemble de l'installation (réservoir pour le gaz porteur, réservoir pour l'additif liquide, dispositif dtinjection) est relativement encombrant et doit titre disposé sur le lieu même d1utilisation, ce qui pose des problèmes pour certaines applications dans lesquelles la place disponible est limitée. Pour tenter de remédier à ces inconvénients, on g également proposé de préparer le mélange gazeux recherché par exemple par barbotage du gaz porteur dans l'additif liquide, et de prélever la phase gazeuse pour l'utilisation en visagée. Si ce procédé connu présentait l'avantage de la simplicité, il possédait toutefois un grave inconvénient le mélange gazeux ainsi obtenu n'était ni homogène, ni stable. L'invention a donc essentiellement pour objet de remédier aux inconvénients ci-dessus mentionnés des procédés antérieurs et de proposer un procédé et une installation qui satisfassent, mieux que les procédés et installations actuels, aux diverses exigences de la pratique, notamment en faisant en sorte que l'on puisse obtenir, avec des moyens simples et peu motteux, un mélange gazeux enrichi qui soit homogène et stable. Selon un premier aspect de l'invention qui se rapporte à un procédé, pour obtenir un mélange gazeux homogène, utilisable notamment comme combustible industriel, comme combustible domestique ou comme carburant, à partir d'un gaz porteur et d'un additif enrichisseur liquide, on effectue la succession des étapes suivantes - on liqudfie le gaz porteur, - on mélange, dans des proportions requises, le gaz porteur liquéfié avec l'additif enrichisseur liquide de manière à obtenir un mélange liquide homogène, - on amène le mélange liquide homogène dans un appareil vaporiseur, - et on recueille, à la sortie de l'appareil vaporiseur, un mélange gazeux contenant du gaz porteur et l'additif enrichisseur sous forme gazeuse. On a pu constater, au cours d'expériences, que le m6- lange gazeux obtenu conformément à l'invention était parfaitement homogène et présentait une grande stabilité des proportions requises des constituants. Bien entendu, il peut entre avantageux d'effectuer un brassage du mélange du gaz porteur et de l'additif liquide pour améliorer, Si besoin én est, l'homogénéité du mélange. On notera, comme autre avantage, que la mise en oeuvre du procédé de l'invention ne présente aucune difficulté technique et peut entre effectuée avec des moyens simples et peu motteux. En outre, un autre intérêt du procédé de l'invention réside dans la facilité de séparer les étapes de fabrication du mélange liquide et les étapes de vaporisation dudit mélange liquide pour l'obtention du mélange gazeux enrichi recherché : ces dernières peuvent facilement se dérouler sur le lieu même de l'utilisation du mélange gazeux enrichi, même si la place disponible est réduite, puisqu'une partie importante des équipements est cantonnée à demeure sur les lieux de fabrication du mélange liquide. En fonction des applicitions envisagées pour le mélan- ge gazeux, le gaz porteur peut être soit un gaz combusti ble, soit un gaz carburant. De même, l'additif liquide servant à accroître et/ou améliorer au moins une des caracté- ristiques du gaz porteur peut être par exemple, mais non exclusivement, un additif calorigène dans le cas d'un gaz porteur utilisé comme combustible et un additif améliorant les caractéristiques et performances du gaz porteur utili- sé comme carburant (par exemple l'indice d'octane pour un carburant pour moteur à explosion, l'indice de septane pour un carburant pou moteur diesel, la densité, la viscosité, etc.). Selon un second aspect de l'invention qui se rapporte à une installation pour obtenir un mélange gazeux homogène, utilisable notamment comme combustible industriel, comme combustible domestique ou comme carburant, à partir d'un gaz porteur et d'un additif enrichisseur liquide, ladite installation comprend en combinaison - une source de gaz porteur à l'état gazeux, - des moyens pour liquéfier le gaz porteur fourni par la susdite source, - une source d'additif enrichisseur liquide, - un dispositif mélingeur pou @élanger suivant les propor tions requises le gaz porteur liquéfié et l'additif en richisseur liquide, - et des moyens vapo@iseurs liés audit dispositif mélan geur pour recevoir du mélange liquide et agencés pour fournir un mélange gazeux contenant, de fuçon stable et homogène, les proptrtions requises du gaz porteur et de l'additif enrichisseur gazeux. bans un mode de réalisation avantageux, l'installa- tion conforme à l'invention comprend en outre, d'une part, des moyens de pompage et des moyens compteurs uniques dont la sortie est raccordée au dispositif mélangeur et, d'autre part, des moyens de commutation disposés en amont desdits moyens de pompage, agencés pour autoriser l'arrivée à l'entrée des moyens de pompage soit de gaz porteur liquéfié, soit d'additif enricroisseur liquide. De préférence, l'installation comprend en outre des moyens de stockage primaire pour le stockage du mélange liquide qui vient autre fabriqué et des moyens de stockage secondaire répartis respectivement sur les lieux d'utilisation et auxquels sont raccordés respectivement les moyens vaporiseurs. Ainsi, grâce à l'invention, seuls sont présents sur le lieu de l'utilisation les moyens de stockage secondaire (par exemple une simple bouteille ou un réservoir de véhicule) et les moyens vaporiseurs : l'exploitation s'en trouve grandement facilitée, notamment lorsque le mélange gazeux enrichi est utilisé à des fins domestiquess, telles que le chauffage de locaux, ou en tant que carburant pour l'alimentation d'un moteur à combustion interne. En outre, le mélange liquide étant fabriqué dans des équipements dissociables des équipements d'utilisation, ces équipements de fabrication du mélange liquide peuvent être installés à demeure, en tout endroit approprié, par exemple au voisinage d'un lieu de production du gaz porteur, et surtout ils peuvent être agencés avec tous les perfectionnements souhaitables, sans souci d'encombrementç pour acerottre au maximum le rendement de fabrication du melange liquide ; le coût de fabrication de ce mélange peut ainsi être abaissé dans des proportions notables par rap port aux procédés antérieuls. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée Qui suit de certains modes de réaliration donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs; dans cette description, on se réfère aux dessins annexés sur lesquels : - la figure l est une vue schématique d'une installation agencée conformément à l'invention, et - la figure 2 est une vue schématique d'une variante de l'installation de la figure lo En se référant tout d'nbord à la figure 1, l'instal- lation conforme à l'invention comprend une arrivée 1 pour un gaz porteur, combustible ou carburant, que l'on souhai- te enrichir. Un dispositif liqudfac-leur 2, raccord8 à l'arrivée 1, permet de liquéfier le gaz porteur de toute manière souhaitable connue de l'homme de l'art, soit par compression à température constante (notamment température ambiante), soit par refroidissement à pression constante (notamment pression atmosphérique). Le gaz porteur liquéfié est déversé, toujours à l'état liquide, d:tnn iin réservoir tampon 3. Un autre réservoir 4 contient 11 additif liquide qui doit servir à enrichir le gaz porteur. Bien que l'invention ne soit pas limitée à ce seul cas, on notera cependant que son intérêt est le plus grand lorsque l'additif est liquide dans les- conditions normales de température (température ambiante) et de pression (pression atmosphérique). Des conduits d'évacuation 5, 6 sont raccordés respectivement aux réservoirs 3, 4 de manière que seules les phases liquides en soient prélevées. A ces fins, les conduits 5, 6 s'ouvrent à la partie inférieure (comme représenté à la figure 1), voire dans le fond des réservoirs 3, 4. Deux groupes de pompage et de mesure (par exemple volumétrique) 7, 8 assurent le transfert, en proportions d4- terminées, des liquides respectifs dans un réservoir de mélange 9. Bien que le déversement des deux liquides dans le réservoir 9 puisse à lui seul assurer l'obtention d'un mélange homogène, il peut être avantageux pour certains produits liquides plus difficilement miscibles d'avoir recours à des moyens auxiliaires, tels que des moyens de brassage mécaniques (pompage en circuit fermé par exemple), pour parfaire l'homogénéité du mélange liquide contenu dans le réservoir 9 (ces moyens auxiliaires ne sont pas représentés à la figure 1). Le mélange liquide ainsi obtenu contient les proportions requises du gaz porteur liquéfié et de l'additif liquide ; il est homogène et stable. Un conduit d'évacuation 10 s'ouvre dans le réservoir 9 de manière que seule la phase liquide du mélange puisse entre évacuée, sous pression ou avec un moyen de pompage (non représenté) suivant le cas : le conduit 10 s'ouvre à la partie inférieure, voire dans le fond du réservoir 9. le conduit 10 amène le mélange liquide à l'entrée d'un dispositif vaporiseur 11 apte à produire en sortie un mélange gazeux contenant les proportions requises de gaz porteur et d'additif enrichisseur vaporisé ; ce mélange gazeux est parfaitement homogène et stable. le dispositif vaporiseur peut être de tous types connus de l'homme de l'art pour les applications spécifiquement envisagées. le mélange gazeux disponible à la sortie du dispositif vaporiseur 11 peut alors autre dirigé (en 12) sur l'organe utilisateur souhaité, avec interposition d'une vanne de détente et de régulation 13. La figure 2 représente un schéma plus détaillé d'une variante de l'installation de la figure 1, et ce dans une application qui semble particulièrement intéressante. Le gaz porteur est disponible à partir d'un réservoir 21, qui peut être par exemple soit un réservoir tampon dans un ensemble produisant ledit gaz en continu, soit un réservoir de stockage et de transport dudit gaz entre l'ensemble producteur et l'installation de fabrication du mélange conforme à l'invention. Le gaz porteur, éventuellement aspiré par une pompe 22, est envoyé dans un dispositif liquéfacteur 23, fonctionnant dans les mêmes conditions que précédemment. A sa sortie du dispositif liquéfacteur, le gaz porteur liquéfié est stocké dans un réservoir tampon 24. L'additif enrichisseur liquide est stocké dans un réservoir 25, dans les mêmes conditions quepr8cédemment. On envisage de n'avoir recours qu'à un dispositif unique de pompage et de mesure (par exemple volumdtrique3 26, afin de maintenir le cott de l'installation à un niveau minimal. On prévoit donc que deux conduits 27, 28 s'ouvrent dans les réservoirs 24 et 25 respectivement et sont équipés de robinets 29, 30 respectivement avant de se rejoindre à l'entrée unique du dispositif de pompage et de mesure 26. Les deux robinets 29 et 30 sont asservis l'un à l'autre (comme symbolisé par la ligne en tirets 31), de manière qu'il soit possible, en association avec le fonctionnement du dispositif de pompage et de mesure 26, de prélever des proportions requises (par exemple en volume) des deux constituants liquides. A titre d'exemple, l'asservissement mu tuel des robinets 29, 30 peut être tel queun seul soit ou vert à la fois, l'autre étant alors fermé ; par permutation de l'ouverture de ces robinets, en peut régler les proportions des composants du mélange à obtenir en agissant sur le débit et/ou la durée de fonctionnement de la pompe 26. Les produits tour à tour aspirés par la pompe 26 sont déversés dans un réservoir de stockage unique 32, dans lequel on peut éventuellement prévoir des moyens mélangeurs appropriés pour parfaire, si besoin en est, l'homogénéité du mélange liquide : gaz porteur liquéfié/additif enrichisseur liquide. La partie qui vient d'être décrite de l'installation de l'invention (partie située à gauche du trait mixte ver- tical 33 sur la figure 2) peut être réalisée sous forme d'une unit fixe, implantée à demeure avec tous les organes auxiliaires souhaitables pour amélierer son efficacité et donc son rendement, une souci d'ure recherche d'encombreS ment réduit. Autrement dit, il peut s'agir d'une unité de @ille industrielle produisant le mélange recherché sous torme liquide, mélange qui est tenu dans des réservoirs de steckage 32 (stockage primaire) en vue d'une distribution @@térieure sous forme fractiennée. Cette distribution (schématisée sur la figure 2 par la flèche en tirets 34) est destinée à amener du mélange, toujourt sous forme .iquid dans des réservoirs de stockage ge@@individuels (stockage secondaire) 35 dont dispose l'utilisateur. La distribution peut être de tout type approprié scJt à la nature du produit distribué, soit à la na- ture du réservoir de stockage individuel (station de dis- tribution te carburant liquide pour remplir des réservoirs disposés ri bord de véhicules automobiles équipés de mo- teurs à combustion interne fonctionnant avec un mélange gazeux enrichi ; bouteilles ou réservoirs remplis au réservoir principal 32 transportés chez l'utilisateur pour une utilisation industrielle - coupage de tôles au chalu- meau - ou domestique - chauffage de locaux ; transport par camion-citerne pour le remplissage de réservoirs individuels). A partir du réservoir de stockage individuel 35, le mélange liquide est dirigé sur un vaporiseur 36 qui déli- vre un mélange gazeux enrichi acheminé, par l'intermédiaire d'une vanne de détente et de régulation 37, vers l'utiliration envisagée 38. Cette partie de l'installation de l'invention (partie située à droite ue la ligne en trait mixte 33 sur la figu- re 2) peut être réalisée sous une forme suffisamment com- pacte pour être logeable dans des emplacements où la place disponible est comptée (équipement de véhicules automobi- les fonctionnant avec un carburant gazeux, par exemple). En définitive, une installation agencée conformément à l'invention est, outre sa grande souplesse d'utilisation, constituée d'éléments simples et courants, et est donc re nativement peu coûteuse tout en autorisant la formation d'un mélange gazeux homogène et stable qui procure des avantages supérieurs (mêmes performances ou performances supérieures, plus éconemique, plus sûr d'utilisation) que les mélanges obtenus par les procédés antérieurs. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui on été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les v'lriantes, REVBNDlCATIONS 1 - Procédé pour obtenir un mélange gazeux homogène, utilisable notamment comme combustible industriel, comme combustible domestique ou comme carburant, à partir d'un gaz porteur et d'un additif enrichisseur liquide, caractss- risé en ce qu'il comprend la succession des étapes suivantes :: - on liquéfie le gaz porteur, - on mélange, dans des proportions requises, le gaz porteur liquéfié avec l'additif enrichisseur liquide de manière à obtenir un mélange liquide homogène, - on amine le mélange liquide homogène dans un appareil vaporiseur, - et on recueille, à la sortie de l'appareil vaporiseur, un mélange gazeux contenant du gaz porteur et l'additif enrichisseur sous forme gazeuse, et ce avec une grande stabilité des proportions requises, sous une forme par faitement homogène, et avec des moyens simples et peu comateux à réaliser. 2 - Procédé selon la revendication l, caractérisé en ce qu'on effectue un brassage du mélange du gaz porteur liquéfié et de l'additif enrichisseur liquide. 3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le gaz porteur est un combustible et en ce que l'additif liquide est un additif calorigène. 4 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le gaz porteur est un carburant et-en ce que l'additif liquide est un enrichisseur de caractéristiques et de performances du gaz porteur. 5 - Installation pour obtenir un mélange gazeux homogène, utilisable notamment comme combustible industriel, comme combustible domestique ou comme carburant, à partir d'un gaz porteur et d'un additif enrichisseur liquide, caractérisée en ce qu'elle comprend en combinaison - une source (1) de gaz porteur à l'état gazeux, - des moyens (2) pour liquéfier le gaz porteur fourni par la susdite source, - une source (3) d'additif enrichisseur liquide, - un dispositif mélangeur (4) pour mélanger suivant les proportions requises le gaz porteur liquéfié et l'addi tif enrichisseur liquide, - et des moyens vaporiseurs (5) liés audit dispositif mé langeur (4) pour recevoir du mélange liquide et agencés pour fournir (en 6) un mélange gazeux contenant, de fa çon stable et homogène, les proportions requises du gaz porteur et de l'additif enrichisseur gazeux. 6 --lnstal-lation selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre, d'une part, des moyens de pompage et des moyens compteurs uniques dont la sortie est raccordée au dispositif mélangeur, et, d'autre part, des moyens de commutation disposés en amont desdits moyens de pompage, agencés pour autoriser l'arrivée à l'entrée des moyens de pompage soit de gaz porteur liquéfié, soit d'additif enrichisseur liquide. 7 - Installation selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des moyens de stockage primaire pour le stockage du mélange liquide qui vient d'hêtre fabriqué et des moyens-de stockage secondaire répartis respectivement sur les lieux d'utilisation et auxquels sont raccordés respectivement les moyens vaporiseurs.