Brevet FR3013430A1 — publié le 20150522

Le secteur technique de la présente invention est celui dispositifs de refroidissant d'un fluide chaud dans des unités de transformation afin d'abaisser sa température pour récupérer des parties liquides. Il est bien connu dans les installations pour craquer ou réformer des produits de toute sorte d'utiliser des aéroréfrigérants fournissant la nécessaire source froide afin d'abaisser leur température pour récupérer la chaleur. C'est par exemple le cas des usines de fabrication de méthanol, d'engrais, de matière plastique à base de polyéthylène ou de propylène. Les aéro-réfrigérants prélèvent l'air du milieu environnant dont la température varie de -10 à +40 °C. Cette grande variation de la température induit une régulation qui n'est pas favorable au fonctionnement économique de ces unités de transformation ainsi que de leur capacité et leur efficacité. Il faudrait donc disposer d'une régulation spécifique afin d'obtenir une température de consigne suffisamment stable pour optimiser le fonctionnement de ces unités. Or, le point froid de consigne dépend de la température de l'air qui est variable suivant les saisons, le jour, la nuit et les conditions météorologiques (orages, vent, etc...). On voit que ces aéro-réfrigérants sont d'un fonctionnement délicat. On a proposé des échangeurs prélevant l'eau douce ou de mer dont la température est suffisamment stable. L'utilisation de l'eau douce est limitée par le réchauffement écologiquement acceptable. L'utilisation de l'eau de mer est limitée par la corrosion, l'érosion et l'obstruction potentiel des conduites ou des plaques si la vitesse d'écoulement est insuffisante par des moules et les algues. Ces considérations ont conduit le demandeur à concevoir une installation permettant de mettre à la disposition des utilisateurs d'une source froide suffisamment stable et 35 disponible dans le temps. Le but de la présente invention est donc de fournir un système d'apport de frigories incorporant une source froide afin d'alimenter un échangeur sans variation importante de la température de consigne de l'échangeur. L'invention a donc pour objet un système d'apport de frigories à un matériau issu d'une enceinte de réaction portée à une température élevée, destiné à réduire la 5 température dudit matériau, caractérisé en ce qu'il comprend une source froide de fluide basse température, un échangeur permettant l'échange de chaleur entre ledit matériau et le fluide basse température, des moyens aptes à faire circuler ledit fluide basse température dans l'échangeur, et des 10 moyens pour maintenir ladite source froide à ladite basse température permettant ainsi de stabiliser la température du fluide basse température circulant dans ledit échangeur. Selon une caractéristique de l'invention, la source froide est une réserve d'eau douce. /5 Selon une autre caractéristique de l'invention, la réserve d'eau douce est maintenue à une température de l'ordre de 5 à 20 °C. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la température de la source froide est maintenue à l'aide d'un 20 aéro-réfrigérant. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la température de la source froide est maintenue à l'aide d'un échangeur à plaques dont le fluide froid est constitué par l'eau de mer. 25 Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'échangeur à plaques est réalisé à partir de plaques d'acier super duplex d'une longueur de 6 à 20 m de longueur et un diamètre hydraulique compris entre 5 et 20 mm. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, 30 l'enceinte est constituée par un réacteur pour craquer ou réformer une matière première. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le matériau provenant du réacteur est constitué par un produit de distillation ou de la vapeur. 35 Un tout premier avantage de la présente invention réside dans l'amélioration de l'efficacité des échangeurs de chaleur. Un autre avantage réside dans la régulation simplifiée de l'échangeur de chaleur avec un coût énergétique plus faible. Un autre avantage encore de la présente invention réside dans l'abaissement du point froid. Un autre avantage encore de l'invention réside dans la 5 mise en oeuvre des moyens de refroidissement de la source froide pendant la nuit. D'autres caractéristiques, avantages et détails de l'invention seront mieux compris à la lecture du complément de description qui va suivre de modes de réalisation donnés à 10 titre d'exemple en relation avec des dessins sur lesquels : - la figure 1 représente une vue d'un exemple de réalisation du système selon l'invention, et - la figure 2 représente une variante de réalisation. Dans la suite de la description, on décrira l'invention /5 appliquée à un réacteur de distillation dont le matériau est un fluide liquide. Il va sans dire que ce matériau peut être de toute nature sans que cela soit une limitation de la portée de l'invention. Ce matériau pourrait par exemple être un matériau solide dont on souhaite le refroidissement, 20 matériau disposé de manière adéquate par exemple dans un réacteur. Sur la figure 1, on a représenté une vue du système 1 d'apport de frigories selon l'invention comprenant le réacteur 2, un échangeur 3, un séparateur gaz/liquide 4, une 25 réserve d'eau froide 5, un aéro-réfrigérant 6 et des voies de prélèvement d'eau de mer 7. Il s'agit ici par exemple d'un craqueur utilisé en chimie brute de produits pétroliers. Comme on le voit sur la figure, le réacteur 2 n'est plus associé directement avec un aéro-réfrigérant afin de 30 refroidir le fluide de sortie. L'échangeur 3 est de type connu et comporte des moyens (non décrit) pour mettre en relation les tuyaux de circulation de l'enceinte chaude c'est-à-dire les produits issus du craquage et de l'eau provenant de la source froide 5. Ainsi, l'échangeur 3 reçoit 35 les produits de craquage par la conduite 9 et est connecté à un séparateur 4 permettant d'évacuer les gaz par la conduite 16 et les produits liquides ou condensats par la conduite 17. L'échangeur 3 est en relation avec la réserve 5 d'eau froide par le conduit d'entrée 11 et le conduit de sortie 10. Une telle réserve 5 contient de l'eau douce dont la température est maintenue entre 5 et 20 00 quel que soit la température extérieure. On peut prévoir par exemple une réserve de 10 000 m3 sachant qu'un tel volume à 10 °C représente 100 mW pendant 1 heure ou 10 mW pendant 10 heures. On voit tout l'intérêt d'une telle réserve d'eau dont la température est très stable. De plus, une telle réserve est économiquement facile à mettre en oeuvre et ne nécessitant que des travaux de voirie. La réserve 5 d'eau froide est couplée a un aéroréfrigérant 6 que l'on peut faire fonctionner uniquement la nuit, période pendant laquelle les conditions de température sont les plus favorables. Cet aéro-réfrigérant 6 est relié à /5 la réserve 5 par les conduits d'entrée 12 et de sortie 13. Bien entendu, la réserve est munie d'une série de conduits d'échange qu'il n'est pas nécessaire de décrire en détail. Il s'agit le plus souvent de serpentins dans lesquels l'eau refroidie circule. L'eau douce de la réserve 5 peut également 20 être refroidie par convection naturelle dans les ailettes des tubes à ailettes. La réserve 5 peut également être directement reliée à la mer 7 par les conduits 14 et 15 afin de prélever l'eau de mer dont la température à quelques mètres de profondeur varie 25 entre 3 et 15 °C. Ces conduits 14 et 15 peuvent dépasser une longueur de l'ordre du km. Bien entendu, la profondeur d'implantation du tuyau de prélèvement de l'eau de mer est fonction de la température recherchée pour prolonger le conduit 15. 30 Il va de soi que les fluides véhiculés sont dirigés sous pression par exemple à l'aide de pompes non représentées ou par tout autre moyen. Si par exemple la température de sortie du fluide dans le conduit 9 est de 60 °C, l'échangeur 3 peut être alimenté par 35 le conduit 11 à une température de 20 °C et en sortie cette température atteindra 30 00 environ. L'aéro-réfrigérant 6 peut fournir la source 5 en air à une température de 15 00 et récupère l'air à une température de 20 °C. Quant à l'eau de mer, elle peut être prélevée par le tuyau 15 à une température de 5 à 10 °C pour une sortie par le tuyau 14 de 10 à 15 °C avec une vitesse de circulation de 1,5 m/s. Sur la figure 2, on a représenté une variante de réalisation dans laquelle un échangeur 18 est interposé entre la réserve 5 et la mer 7. Cet échangeur 18 permet d'améliorer la stabilisation de la température de l'eau froide de la réserve 5 quelle que soit la saison. Cet échangeur 18 peut être par exemple un échangeur à plaques. Afin d'éviter les phénomènes de bouchage, on a prévu un échangeur 18 à plaques dont le rapport entre la longueur de l'échange, soit la longueur des plaques, et le rayon hydraulique, soit l'écart entre deux plaques successives, soit le plus élevé possible afin d'obtenir une efficacité élevée. Ce genre d'échangeur /5 est peu cher en prenant en compte le rapport coût puissance/efficacité, soit un facteur compris entre 4 et 10. Ainsi, l'échangeur 18 peut être réalisé avec des plaques de grande longueur, en matériau acier super duplex, de 6 à 20 m de long par exemple, et des diamètres hydrauliques entre 5 20 et 20 mm. Sur la figure 2, on a représenté l'échangeur 18 séparé de la réserve d'eau 5. Toutefois, cet échangeur 18 pourrait être intégré sans difficulté à l'intérieur de la réserve 5 étant donné les dimensions de cette réserve. 25 On notera que dans cette réalisation, les fuites d'eau douce ou de mer ne présentent aucun danger. REVENDICATIONS1. Système d'apport (1) de frigories à un matériau issu d'une enceinte (2) de réaction portée à une température élevée destiné à réduire la température dudit matériau, 5 caractérisé en ce qu'il comprend une source froide (5) de fluide basse température, un échangeur (3) permettant l'échange de chaleur entre ledit matériau et le fluide basse température, des moyens (10, 11) aptes à faire circuler ledit fluide basse température dans l'échangeur (3), et des moyens 10 (6, 7) pour maintenir ladite source froide (5) à ladite basse température permettant ainsi de stabiliser la température du fluide basse température circulant dans ledit échangeur (3). 2. Système d'apport (1) de frigories selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source froide est /5 une réserve (5) d'eau douce. 3. Système d'apport (1) de frigories selon la revendication 2, caractérisé en ce que la réserve d'eau douce (5) est maintenue à une température de l'ordre de 5 à 20 °C. 4. Système d'apport (1) de frigories selon l'une 20 quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la température de la source froide est maintenue à l'aide d'un aéro-réfrigérant (6). 5. Système d'apport (1) de frigories selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la 25 température de la source froide est maintenue à l'aide d'un échangeur à plaques (18) dont le fluide froid est constitué par l'eau de mer (7). 6. Système d'apport (1) de frigories selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'échangeur à plaques 30 (18) est réalisé à partir de plaques d'acier super duplex d'une longueur de 6 à 20 m de longueur et un diamètre hydraulique compris entre 5 et 20 mm. 7. Système d'apport (1) de frigories selon la revendication l'une quelconque des revendications 35 précédentes, caractérisé en ce que le réacteur (2) est constitué par un réacteur pour craquer ou réformer une matière première. 8. Système d'apport (1) de frigories selon larevendication 7, caractérisé en ce que le matériau provenant du réacteur (2) est constitué par un produit de distillation ou de la vapeur.