Brevet FR2752050A1 — publié le 19980206

La présente invention est relative à un procédé de reliquéfaction d'hélium gazeux produit lors de son transfert d'un conteneur donneur à un conteneur receveur. Lors du transfert d'hélium liquide d'un conteneur donneur à un conteneur receveur de petite ou grande capacité, il est connu de reliquéfier les vapeurs froides d'hélium qui résultent de la détente de l'hélium liquide et des pertes thermiques lors de son transfert. Cette reliquéfaction est réalisée au moyen d'un équipement spécifique particulièrement complexe et coûteux. Suivant une autre technique classique, les vapeurs froides d'hélium sont récupérées et conditionnées dans des équipements dénommés CCH (centres de conditionnement d'hélium) comportant essentiellement un module de compression capable, par exemple, de remplir des bouteilles d'hélium à 200 bars de pression. La présente invention a pour but de fournir un procédé permettant d'améliorer de façon économique le ratio de liquide transféré entre le conteneur donneur et le conteneur receveur par reliquéfaction de tout ou partie des vapeurs froides d'hélium produites pendant son transfert. A cet effet, le procédé de liquéfaction d'hélium gazeux produit lors de son transfert d'un conteneur donneur à un conteneur receveur est caractérisé en ce qu'on prélève un courant d'hélium gazeux en un point d'un module de compression destiné au conditionnement d'hélium gazeux sous pression, on refroidit ce courant d'hélium gazeux par échange thermique avec l'hélium gazeux destiné audit module de compression, et on détend l'hélium gazeux ainsi refroidi pour obtenir de l'hélium reliquéfié. Le procédé suivant l'invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivaites: - on refroidit ledit courant gazeux comprimé par circulation à contre-courant de l'hélium gazeux destiné audit module de compression; - on prélève ledit courant d'hélium gazeux en un point du module de compression pour disposer d'un niveau de pression compatible avec la reliquéfaction; - on détend l'hélium gazeux comprimé et refroidi au moyen d'une vanne du type JT (Joule-Thomson). L'invention a également pour objet une installation de reliquéfaction d'hélium gazeux produit lors de son transfert d'un conteneur donneur à un conteneur receveur, caractérisée en ce qu'elle comprend, dans le sens de circulation de l'hélium sortant du conteneur donneur: - un séparateur de phases recevant d'une part l'hélium provenant du conteneur donneur et d'autre part l'hélium reliquéfié; - une première canalisation menant du sommet du séparateur de phases à l'aspiration d'un module de compression destiné au conditionnement d'hélium gazeux sous pression; - une deuxième canalisation partant du module de compression menant au séparateur de phases; - un échangeur de chaleur mettant en relation l'échange thermique les deux canalisations; - et une vanne du type JT (Joule-Thomson) disposée à la sortie de l'échangeur dans ladite deuxième canalisation. L'installation suivant l'invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - en ce que l'échangeur est du type indirect à contre-courant; - en ce que ladite deuxième canalisation part du module de compression et est munie d'un répartiteur de débit d'o part une troisième canalisation destinée au conditionne- ment d'une fraction de l'hélium gazeux comprimé par ce module. Un exemple de mise en oeuvre de l'invention va maintenant être décrit en regard du dessin annexé, dont la figure unique représente schématiquement une installation conforme à l'inven- tion. L'installation est destinée à transférer de l'hélium liquide d'un conteneur donneur Rl, o il est stocké sous une pression Pi, à un autre stockage R2, typiquement un conteneur receveur beaucoup plus petit, sous une pression P2 liquide afin de transporter l'hélium en direction d'un sépara- teur de phases 2. La canalisation 1 est équipée avant le séparateur de phases 2 d'une vanne de détente 3. Le séparateur de phases 2 comporte à son sommet une première canalisation de sortie 5. Cette dernière traverse un échangeur thermique indirect à contre-courant 8. A la sortie de l'échangeur à contre-courant 8, la canalisation 5 est munie d'un réchauffeur 9 à air atmosphérique avant de communiquer avec l'aspiration d'un module de compression 10 du type CCH, comme décrit précédemment. Le module 10 comprime l'hélium gazeux au voisinage de la température ambiante provenant de la canalisation 5. Le module comporte une canalisation de sortie 11 munie d'un réfrigé- rant à eau 12 et d'un répartiteur de débit 13. Ce dernier comporte une première canalisation de sortie 14 pour le conditionnement de bouteilles d'hélium sous 200 bars, et une seconde canalisation de sortie 15 qui traverse l'échangeur à contre-courant 8, en relation d'échange thermique avec la canalisation 5. La canalisation 15 est munie après l'échangeur 8 d'une vanne 16 du type JT (Joule-Thomson) avant de déboucher à l'intérieur du séparateur de phases 2. Ce dernier présente dans sa partie inférieure et à l'opposé de la canalisation 5 une autre canalisation de sortie 17, reliée au stockage R2. Le fonctionnement de l'installation est le suivant. L'hélium sortant du conteneur donneur Rl est amené, au moyen de la canalisation r, au séparateur de phases 2, après détente à la pression P2 dans la vanne 3. L'hélium gazeux contenu dans le séparateur 2, résultant de la détente en 3 et des pertes thermiques de la canalisation 1, est ensuite transporté au moyen de la canalisation 5 au travers de l'échangeur à contre-courant 8-et ramené au voisinage de la température ambiante en 9, pour arriver à l'aspiration du module--de compression 10. L'hélium gazeux est prélevé en un point du module de compression 10 pour disposer d'un niveau de pression compatible avec la reliquéfaction refroidi au voisinage de la température ambiante en 12, et est transporté, au moyen de la canalisation 11, au niveau du répartiteur du débit 13. Ce dernier permet d'amener l'hélium gazeux comprimé soit en direction de la canalisation 14 pour être conditionné dans des bouteilles, soit en direction de la canalisation 15 qui traverse l'échangeur 8. L'hélium gazeux comprimé véhiculé par la canalisation 15 est refroidi à l'intérieur de l'échangeur 8, par l'intermé- diaire de l'hélium gazeux circulant à contre-courant dans la canalisation 5. L'hélium gazeux comprimé ainsi refroidi est ensuite trans- porté par la même canalisation 15 au niveau de la vanne 16 du type JT (Joule-Thomson) de manière à y être détendu à la pression P2 et partiellement liquéfié. Dans ces conditions, l'hélium détendu est transporté par la canalisation 15 dans le séparateur de phases 2. L'hélium liquide contenu dans ce dernier est ensuite amené par la canalisation 17 dans le stockage R2. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. REVENDICATIONS 1. Procédé de reliquéfaction d'hélium gazeux produit lors de son transfert d'un conteneur donneur (R1) à un conteneur receveur (R2), caractérisé en ce qu'on prélève un courant d'hélium gazeux en un point d'un module de compression (10) destiné au conditionnement d'hélium gazeux sous pression, on refroidit ce courant d'hélium gazeux par échange thermique avec l'hélium gazeux destiné audit module de compression (10), et on détend l'hélium gazeux ainsi refroidi pour obtenir de l'hélium reliquéfié. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on refroidit ledit courant d'hélium gazeux comprimé par circulation à contre-courant de l'hélium gazeux destiné audit module de compression. 3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on prélève ledit courant d'hélium gazeux en un point du module de compression (10) pour disposer d'un niveau de pression compatible avec la reliquéfaction. 4. Procédé suivant la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'on détend l'hélium gazeux comprimé et refroidi au moyen d'une vanne (16) du type JT (Joule-Thomson). 5. Installation de reliquéfaction d'hélium gazeux produit lors de son transfert d'un conteneur donneur (RI) à un conte- neur receveur (R2), caractérisée en ce qu'elle comprend, dans le sens de circulation de l'hélium sortant du conteneur donneur (RI): - un séparateur de phases (2) recevant d'une part l'hélium provenant du conteneur donneur (Ri) et d'autre part l'hélium reliquéfié; - une première canalisation (5) menant du sommet de séparateur de phases (2) à l'aspiration d'un module de compres- sion (10) destiné au conditionnement d'hélium gazeux sous pression; - une deuxième canalisation (11) partant du module de compression (10) menant au séparateur de phases (2); - un échangeur de chaleur (8) mettant en relation l'échange thermique les deux canalisations (5, 11); - et une vanne (16) du type JT (Joule-Thomson) disposée à la sortie de l'échangeur (8) dans ladite deuxième canalisation (11). 6. Installation suivant la revendication 5, caractérisée en ce que l'échangeur (8) est du type indirect à contre- courant. 7. Installation suivant la revendication 5 ou 6, caracté- risée en ce que ladite deuxième canalisation (11) part du module de compression (10) et est munie d'un répartiteur de débit (13) d'o part une troisième canalisation (14) destinée au conditionnement d'une fraction de l'hélium gazeux comprimé par ce module.