Brevet FR2906878A1 — publié le 20080411

La présente invention est relative à un procédé et à un appareil de fourniture d'azote. Lorsqu'un client livré en azote liquide décide d'installer un générateur cryogénique de gaz à la place, il faut minimiser les connexions sur site. Selon l'invention, la connexion entre le générateur cryogénique de gaz et son secours, en cas de défaillance, est réalisée en amont du système de vaporisation. Ceci permet de la réaliser à l'intérieur de l'équipement livré sur le site du client, et donc d'éviter de toucher à la partie vaporisation et tuyauterie vers le client. io Selon l'état de l'art , comme illustré à la Figure 1, chez le client sont installés : • un stockage d'azote liquide 1 ; • un système de vaporisation, généralement par évaporateur atmosphérique 5 ; 15 • une canalisation qui va chez le client 12. Une conduite 3 relie le stockage 1 avec le système de vaporisation 5. On peut éventuellement avoir un certain nombre d'équipements en entrée ou en sortie du système de vaporisation (non représenté sur la figure). 20 Selon l'état de l'art, comme illustré à la Figure 2, chez le client sont installés : • un stockage d'azote liquide 1 ; • un système de vaporisation, généralement par évaporateur atmosphérique 5 ; 25 • une canalisation qui va chez le client 12 ; • un générateur d'azote gazeux 9 alimenté en air refroidi et épuré par une conduite 10 et en liquide de biberonnage par une conduite 8 amenant du liquide du stockage 1. Le stockage existant de la Figure 1 reste en place, ainsi que 30 l'évaporateur, et dans la Figure 2 on ajoute à coté un générateur de gaz 9. Le générateur de gaz 9 est constitué par une simple colonne de séparation d'air produisant de l'azote gazeux 11 en tête de colonne. 2 2906878 Cela nécessite : • d'ajouter une connexion d'azote liquide 8 vers le générateur cryogénique 9 (maintien en froid par biberonnage), ce qui est assez facile à faire, car le stockage 1 est généralement équipé d'au moins deux sorties ; 5 • de modifier la canalisation vers le client en aval du système de vaporisation en ajoutant un piquage et un détendeur 7 sur le gaz provenant de l'évaporateur 5 (utilisé dans cette configuration uniquement en secours ou lors de consommation en pointe). Selon un objet de l'invention, il est prévu un procédé de fourniture io d'azote dans lequel : a) au moins pendant une première période de fonctionnement i) de l'azote gazeux est généré par un appareil de séparation d'air et envoyé au client après être passé dans un vaporiseur de secours ii) de l'azote liquide est envoyé d'un stockage vers l'appareil de 15 séparation d'air pour assurer au moins partiellement le maintien en froid de l'appareil et b) au moins pendant une deuxième période de fonctionnement, on envoie un débit d'azote liquide au vaporiseur de secours où il se 20 vaporise et on envoie l'azote liquide vaporisé au client. Selon d'autres aspects facultatifs : • on envoie un débit d'azote liquide au vaporiseur de secours (uniquement) si la quantité d'azote produite par l'appareil de séparation d'air est insuffisante ou nulle ; 25 • l'azote gazeux généré par l'appareil et l'azote liquide provenant du stockage sont mélangés pour forme un mélange avant d'être envoyés au vaporiseur de secours ; • l'azote liquide est détendu avant d'être mélangé avec l'azote gazeux ; 30 • le mélange envoyé au vaporiseur de secours est diphasique. Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu un appareil de fourniture d'azote comprenant un stockage d'azote liquide, au moins une 3 2906878 boîte froide d'un appareil de séparation d'air, des moyens pour envoyer de l'azote liquide du stockage à l'appareil de séparation d'air, une conduite d'amenée d'air reliée à l'appareil de séparation d'air, une conduite de fourniture d'azote liquide connectée au stockage d'azote et une conduite de 5 fourniture d'azote gazeux connectée à l'appareil de séparation d'air, les conduites de fourniture d'azote liquide et d'azote gazeux étant reliées à une conduite collectrice. Optionnellement : • la conduite collectrice est adaptée à être connectée à un io vaporiseur de secours ; • un détendeur d'azote liquide est relié à la conduite d'azote liquide en amont de la conduite collectrice ; • l'appareil comprend une seule boite froide, incluant le stockage d'azote liquide, une colonne de séparation d'air et un échangeur d'air 15 d'alimentation ; • l'unique boite froide est isolée sous vide et perlitée. L'invention sera décrite en plus de détail en se référant à la Figure 3 qui illustre un appareil de fourniture d'azote selon l'invention. Le stockage 1 de la Figure 1 est remplacé par un ensemble complet 6 20 qui comprend un stockage d'azote liquide 1 et au moins la boite froide 9 du générateur cryogénique, sans toucher à la partie aval du système de vaporisation. Le générateur de gaz est constitué par une simple colonne de séparation d'air, à l'intérieur d'une boîte froide 9, produisant de l'azote 25 gazeux 11 en tête de colonne. La colonne est alimentée à partir d'un échangeur de chaleur 13 qui refroidit l'air 10 de préférence par échange de chaleur avec l'azote 11. Cet échange n'est pas illustré pour simplifier la figure. L'échangeur 13 peut alternativement se trouver en dehors de 30 l'ensemble 6. Une connexion d'azote liquide 8 vers la boîte froide 9 du générateur cryogénique assure au moins partiellement le maintien en froid du générateur par biberonnage. 4 2906878 Le stockage est également relié au vaporiseur de secours 5 par la conduite 3. Un détendeur 7 placé sur la conduite 3 de liquide assure le secours ou les pointes de consommation. La connexion gaz du générateur se fait en 5 amont du système de vaporisation 5. Il y a donc une unique tuyauterie 15 de connexion entre l'ensemble complet 6 et la partie qui va vers le système de vaporisation 5 et vers le client. • En fonctionnement normal, le gaz à température ambiante provenant du générateur de gaz 9 passe dans la conduite collectrice 10 et io ensuite à travers l'évaporateur 5, puis est envoyé dans le réseau client. • En fonctionnement avec générateur 9 en défaut, du liquide 3 est soutiré du stockage 1, est détendu dans le détendeur 7, envoyé à la conduite collectrice 15 puis vaporisé (et réchauffé à la température ambiante) dans le système de vaporisation 5. 15 • En cas de débit de pointe, un débit de liquide 3 provenant du stockage 1 est détendu, puis mélangé au flux de gaz 11 provenant du générateur 9 dans la conduite collectrice 15. Ensuite le mélange, éventuellement diphasique, est complètement vaporisé et réchauffé dans le système de vaporisation 5 avant d'être envoyé au client par la conduite 9. 20 L'intérêt est que : • la connexion liquide n'est pas à faire sur site, car déjà intégrée au système ; • la fonction mélange générateur ù secours ou pointe est intégrée au système, sans nécessité de modifier la partie aval du système 25 de vaporisation. Alternativement dans la Figure 3, une boite froide unique 6 peut entourer un colonne de séparation d'air 9, un stockage d'azote liquide 1 et éventuellement d'autres équipements comme l'échangeur de refroidissement 13 d'air d'alimentation 10 et le vaporiseur-condenseur de tête de la colonne 30 9 (non-illustré). La boîte froide 6 peut est isolée sous vide et perlitée. 20 5 REVENDICATIONS 1. Procédé de fourniture d'azote dans lequel : a) au moins pendant une première période de fonctionnement s i) de l'azote gazeux est généré par un appareil de séparation d'air (9) et envoyé au client après être passé dans un vaporiseur de secours (5) ii) de l'azote liquide est envoyé d'un stockage (1) vers l'appareil de séparation d'air pour assurer au moins partiellement le maintien en froid 10 de l'appareil et b) au moins pendant une deuxième période de fonctionnement, on envoie un débit d'azote liquide au vaporiseur de secours où il se vaporise et on envoie l'azote liquide vaporisé au client. 15 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel on envoie un débit d'azote liquide au vaporiseur de secours (5) (uniquement) si la quantité d'azote produite par l'appareil de séparation d'air (9) est insuffisante ou nulle. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel l'azote gazeux généré par l'appareil (9) et l'azote liquide provenant du stockage (1) sont mélangés pour forme un mélange avant d'être envoyés au vaporiseur de secours (5). 25 4. Procédé selon la revendication 3 dans lequel l'azote liquide (3) est détendu avant d'être mélangé avec l'azote gazeux (11). 5. Procédé selon l'une des revendications 3 et 4 dans lequel le mélange 30 envoyé au vaporiseur de secours est diphasique. 6. Appareil de fourniture d'azote comprenant un stockage d'azote liquide (1), au moins une boîte froide (6,9), d'un appareil de séparation d'air des 15 6 2906878 moyens pour` envoyer de l'azote liquide du stockage à l'appareil de séparation d'air, une conduite d'amenée d'air (10) reliée à l'appareil de séparation d'air, une conduite de fourniture d'azote liquide (3) connectée au stockage d'azote et une conduite de fourniture d'azote gazeux (Il) connectée à l'appareil de séparation d'air, les conduites de fourniture d'azote liquide et d'azote gazeux étant reliées à une conduite collectrice (15). 7. Appareil selon la revendication 6 dans lequel la conduite collectrice lo (15) est adaptée à être connectée à un vaporiseur de secours (5). 8. Appareil selon la revendication 6 ou 7 comprenant un détendeur d'azote liquide (7) relié à la conduite d'azote liquide (3) en amont de la conduite collectrice (15). 9. Appareil selon la revendication 6 ou 7 ou 8 comprenant une seule boite froide (6), incluant le stockage d'azote liquide (1), une colonne de séparation d'air (9) et éventuellement un échangeur d'air d'alimentation (13). 20 10. Appareil selon la revendication 9 où l'unique boite froide (6) est isolée sous vide et perlitée