Brevet FR2603090A1 — publié le 19880226

RECHAUFFEUR EN CIRCUIT FERME POUR RESERVOIR DE GAZ DE PETROLE LIQUEFIE SOUS PRESSION L'invention concerne l'utilisation du gaz de pétrole liquéfié, butane ou propane, stocké dans des réservoirs sous pression. Un tel réservoir contient toujours a la fois du liquide et du gaz en équilibre de phases sous la pression d'ébullition correspondant à la température du liquide, laquelle est normalement la température ambiante. Lorsque l'on puise du gaz pour utilisation à la partie supérieure du réservoir et à la pression indiquée, du liquide s'évapore pour maintenir cette pression. Toutefois, cette évaporation du liquide produit un abaissement de température au dessous de l'ambiante, ce qui crée par conséquent un échange thermique par apport de calories de l'atmosphère environnante vers le liquide du réservoir jusqu a ce que celui-ci atteigne à nouveau la température ambiante. Ceci convient en général pour les faibles débits moyens d'utilisation. Par contre, pour les forts débits d'utilisation, l'apport naturel de calories au réservoir par l'atmosphère ambiante n'est en général plus suffisant, ce qui se traduit par une réduction de la température du liquide, entraînant une réduction de la pression du gaz très en dessous des limites permises et pouvant aller jusqu'à la pression relative nulle. Pour résoudre ce problème et maintenir la pression de gaz à une valeur toujours suffisante, on utilise habituellement deux types de dispositif, les vaporiseurs et les réchauffeurs. Les vaporiseurs sont constitués par des échangeurs, généralement à plaques tubulaires, alimentées directement par le gaz de pétrole en phase liquide, et produisant du gaz en phase sèche qui part directement à l'utilisation, ce gaz devant être exempt de gouttelettes liquides et a une température suffisante pour éviter toute reliquéfaction dans le trajet le menant aux brûleurs. Ceci conduit impérativement à des surfaces d'échange importantes et à un cahier des charges sévère pour la régulation et la sécurité (envahissement liquide, reliquéfaction, etc..). Au contraire, les réchauffeurs sont des échangeurs thermiques qui opèrent uniquement sur la phase liquide, laquelle part de la base du réservoir pour se rendre à la base du réchauffeur, et retourner de l'extrémité supérieure du réchauffeur vers la base du réservoir. Cette circulation de la phase liquide en circuit fermé se fait naturellement par thermosiphon, ce qui impose pratiquement- pour le réchauffeur une disposition verticale en dessous de la base du réservoir, obligeant ainsi à surélever fortement celui-ci. De plus, cette chaudière peut être chauffée directement par des résistances électriques, ce qui est assez dangereux, ou dans certains cas, par un un fluide caloporteur intermédiaire, et dans ce cas la disposition verticale favorise également le thermosiphon sur le fluide caloporteur. Le but de l'invention est de réaliser un dispositif de maintien de la pression du gaz qui soit beaucoup moins encombrant en hauteur que les réchauffeurs habituels, et beaucoup moins exigeant,notamment en surface d'échange, que les vaporiseurs. L'invention consiste à utiliser au moins un serpentin alimenté en phase liquide par la base du réservoir, et dont la sortie, au moins partiellement gazéifiée, retourne à la partie supérieure du réservoir, ce serpentin étant placé en charge au dessous de la base du réservoir et immergé dans un fluide caloporteur contenu dans une enveloppe sensiblement cylindrique et horizontale, chauffée par un thermoplongeur de préférence amovible et interchangeable, avec en outre une pompe de circulation faisant circuler le fluide caloporteur horizontalement d'une extrémité à l'autre de l'enveloppe. Naturellement, le retour de la phase gazéifiée sur le réservoir se fait en un endroit aussi éloigné que possible de l'endroit où se fait le prélèvement du gaz d'utilisation pour éviter le primage. D'autres particularités de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation pris comme exemple et représenté sur le dessin annexé, sur lequel la figure unique représente un schéma général d'installation. On voit en 1, l'extrémité droite du réservoir de gaz liquide, dont l'extrémité gauche, non représentée, comporte, dans des zones de sécurité protégées, les soupapes de sécurité usuelles ainsi que le départ du gaz vers l'utilisation. Le réchauffeur selon l'invention comporte essentiellement un serpentin tubulaire 2 disposé coaxialement dans une enveloppe cylindrique horizontale 3 dont la génératrice supérieure est au moins à 300 mm en dessous de la génératrice inférieure du réservoir 1 de manière que le serpentin soit alimenté en charge. En effet, l'extrémité gauche du serpentin 2 est alimentée en gaz de pétrole en phase liquide à partir d'une vanne de soutirage 4 située à la base du réservoir 1 et par une conduite 5. L'extrémité droite du serpentin 2 est raccordée à son tour par une autre conduite 6 à une vanne de retour 7 située à l'extrémité supérieure du réservoir. L'intérieur de l'enveloppe 3 alentour du serpentin 2 est rempli d'un fluide caloporteur 8, constitué de préférence par de l'eau glycolée maintenue en charge par un vase d'expansion 9, ce fluide caloporteur pouvant être mis en circulation par un accélérateur de- chauffage ou pompe de circulation 10 raccordé par un sortie 11 et une entrée 12 situées sensiblement aux deux extrémités de l'enveloppe 3. Ceci permet de compenser le faible thermosiphon dû à la disposition horizontale, et d'assurer un excellent chauffage à l'aide d'un thermoplongeur 13 disposé dans l'axe de l'enveloppe 3 dans le passage intérieur du serpentin 2. Le fluide caloporteur 8 circule donc horizontalement dans l'enveloppe 3 en étant à la fois refroidi par le serpentin 2 et chauffé par le thermoplongeur 13 avec un excellent coefficient d'échange dû à la circulation du fluide caloporteur communiquée par la pompe 10. Sur une conduite auxiliaire 14 en dérivation sur la sortie de l'enveloppe 3, se trouve monté un pressostat 15 qui alimente, par l'intermédiaire d'une armoire électrique, non représentée, mais montée sur le châssis, à la fois le thermoplongeur 13 et la pompe de circulation 10 chaque fois que la pression du gaz tombe en dessous de la valeur de consigne. On peut prévoir en outre un manomètre de contrôle visuel 16 et obligatoirement une soupape de sécurité 17 dont la sortie peut avantageusement être ramenée par une conduite 18 vers les zones de sécurité des soupapes de sécurité principales du réservoir 1. Ceci permet de placer l'ensemble du dispositif en-dehors de ces zones et par conséquent dispense d'utiliser du matériel antidéflagrant, ce qui le rend particulièrement économique. Par sécurité, on utilise de préférence un pressostat 15 à double contact. Toutefois, en cas de panne d'alimentation électrique ou de panne du pressostat ou du thermoplongeur, il est possible que la température du fluide caloporteur 8 descende très au dessous de l'ambiante. Pour éviter tout danger, on utilise de préférence comme fluide caloporteur de l'eau glycolée à 50%. L'utilisation pour l'échangeur d'un serpentin 2 permet d'obtenir une surface d'échange importante, en même temps qu'un volume intérieur relativement faible pour satisfaire aux conditions de sécurité. D'autre part, la longueur du serpentin augmente le temps de réchauffement et assure un assèchement relatif des gouttelettes liquides par effet centrifuge. De toutes façons, étant donné que l'appareil fonctionne en circuit fermé, un pourcentage de gouttelettes peut être toléré dans la phase gazeuse puisque celle-ci retourne au réservoir en 7, contrairement à ce qui est le cas pour les vaporiseurs. Enfin, le fait d'utiliser un thermoplongeur usuel, amovible et interchangeable, permet facilement avec un même type d'appareil de changer les puissances électriques par simple échange du thermoplongeur. En outre, cela permet également d'échanger le thermoplongeur pour entretien ou remplacement même en cours d'exploitation sans avoir à intervenir sur le circuit gaz. A titre d'exemple, un serpentin unique de 21 mètres de développement en tube de 15/21 permet, grâce au bon coeff-icient d'échange thermique dû à la pompe de circulation, de fournir jusqu'à 150 kg/heure de propane avec un thermoplongeur de 18 kW, et d'obtenir des débits inférieurs par simple réduction de puissance du thermoplongeur. Même pour la puissance maximale, la surface d'échange (1,22 m2, soit 0,0081 m2/Kg/h de propane), bien qu'inférieure à celle d'un vaporiseur, demeure supérieure à celle d'un réchauffeur ordinaire, ce qui assure un bon fonctionnement dans les conditions définies. Bien entendu, selon les puissances désirées, on peut mettre éventuellement plusieurs serpentins en parallèle, disposés concentriquement. REVENDICATIONS 1. Réchauffeur en circuit fermé pour réservoir (1) de gaz de pétrole liquéfié sous pression, comportant un échangeur (2,3) alimenté en charge et en phase liquide (5) par le réservoir (1) et retournant le gaz de pétrole réchauffé au réservoir en circuit fermé (6,7), l'échangeur (2,3) utilisant un fluide caloporteur (8) avec chauffage électrique (13), caractérisé par le fait que le retour au réservoir (7) se fait à la partie supérieure de celui-ci, que l'échangeur comporte une enveloppe (3) sensiblement cylindrique horizontale dans laquelle le fluide caloporteur (8) est mis en circulation forcée sensiblement d'une extrémité (12) à l'autre (11) par une pompe de circulation (1-0), que l'échangeur est constitué par au moins un serpentin (2) disposé coaxialement dans cette enveloppe (3), et que le moyen de chauffage électrique (13) est constitué par un thermoplongeur fixé coaxialement à l'intérieur du serpentin (2) d'une manière amovible et interchangeable. 2. Réchauffeur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le fluide caloporteur est constitué par de l'eau glycolée à 50fui. 3. Réchauffeur selon une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le serpentin a une surface d'échange importante, de préférence voisine de 0,0081 m2/Kg/h. de propane. 4. Réchauffeur selon une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'une conduite (18) ramène l'échappement d'une soupape de sécurité (17) du circuit gaz vers les zones de sécurité afin d'éviter l'obligation d'utiliser un matériel électrique (15,13,10) antidéflagrant. 5. Réchauffeur selon une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le point (7) de retour au réservoir de la phase au moins partiellement gazéifiée, se fait en un endroit aussi éloigné que possible du point de prélèvement du gaz vers l'utilisation.