Brevet FR3027093A1 — publié le 20160415

- 1 - Procédé permettant de réduire le boil-off d'un stockage de gaz liquéfié contenu dans une cuve grâce a l'utilisation d'une cuve secondaire ayant pour fonction de transférer dans la première du gaz liquéfié et récupérer ses vapeurs de gaz. DESCRIPTION La présente invention concerne un procédé permettant de réduire le boil-off (évaporation) ou maintenir dans une plage de fonctionnement désirée la pression d'un stockage de gaz liquéfié contenu dans une cuve grâce a l'utilisation d'une cuve secondaire ayant pour fonction de transférer dans la première du gaz liquéfié et récupérer ses vapeurs de gaz. Cette invention est particulièrement adaptée aux stations de gaz liquéfié pour véhicule, qu'il s'agisse de gaz naturel, de biométhane, d'hythane, d'hydrogène ou autre. Par esprit de simplification, nous décrirons notre procédé dans le cas spécifique d'une station de Gaz Naturel Liquéfié (GNL), bien que le principe s'applique également aux autres carburants mentionnés ci-dessus. Ce principe est aussi applicable dans tout type d'industrie utilisant des cuves de stockage de gaz liquéfié. Le boil-off décrit les évaporations de gaz de la cuve qui surviennent lorsque la pression de celle-ci devient trop importante, entrainant l'ouverture de soupapes de sécurités. Cette montée en pression provient de la gazéification du liquide due à son réchauffement par des échanges thermiques avec l'extérieur, au travers de la paroi de cette dernière et le système de tuyauterie ou des retours de gaz dans la cuve. Le boil-off est particulièrement problématique dans le cas de stations GNL car celles-ci 3o doivent servir à alimenter des réservoirs de véhicules à une pression typiquement de 8 (huit) bars alors que les cuves sont conçus pour fonctionner à une pression maximum de 12 (douze) bars. On conçoit ainsi aisément que d'importantes pertes de Gaz Naturel sont à prévoir dès lors qu'une station est peu utilisée. A contrario le problème du boil-off est minimal lorsque le contenu de la cuve est vidé/rempli régulièrement. 35 Outre la qualité de l'isolation de la cuve, il existe différentes façons de minimiser le boil-off. 3027093 - 2 - Nous allons tout d'abord chercher à réduire les échanges thermiques avec l'extérieur en alimentant les véhicules de façon continue plutôt qu'épisodiquement afin de minimiser le nombre de mise en froid de la tuyauterie. 5 Nous pouvons aussi utiliser un système de « saturation on the fly » qui permet de réguler la pression du GNL à injecter dans les réservoirs des véhicules et ainsi nécessiter une pression de fonctionnement de la cuve relativement basse par rapport à sa pression maximale. Cette solution ne fait que retarder l'atteinte de la pression de fonctionnement maximale de la cuve et à un coût significatif. 10 Il existe aussi des dispositifs permettant d'injecter dans la cuve des frigories par échanges thermiques. Nous ferons typiquement circuler de l'Azote liquide (-190°) dans un système de tuyauterie immergé dans la cuve de GNL (--162°). Ce système est relativement simple et peu coûteux à mettre en place mais nécessite une importante quantité d'azote liquide et donc une 15 gestion de son approvisionnement dont le coût peut rapidement devenir prohibitif si la source n'est pas locale. L'invention vise un procédé permettant de réduire significativement le boil-off même dans le cas d'une très faible utilisation de la station. 20 Ce procédé se base sur l'utilisation de deux stockages indépendants du GNL. Le stockage principal sert de source d'alimentation de la station. Le stockage secondaire est connecté au réservoir principal par deux tuyaux, l'un en partie basse pour injecter du GNL et l'autre en partie haute pour récupérer son état gazeux. Le stockage secondaire possédera préférablement une 25 capacité nettement supérieure au stockage principal. La pression de fonctionnement du stockage secondaire doit être la plus large possible afin de pouvoir emmagasiner le plus possible de vapeurs provenant de la cuve principale. Pour réaliser les échanges, la cuve secondaire est soit reliée à un stockage de gaz 30 comprimé, typiquement de l'azote comprimé car peu coûteux par rapport au gaz naturel, soit à une pompe à piston, ou tout autre moyen pouvant servir à « pousser » le GNL dans le stockage principal. Lorsque la pression du stockage principal devient critique ou tout simplement sort de sa 35 plage de fonctionnement on y injecte alors du GNL à partir du stockage secondaire qui reçoit en échange le gaz du stockage principal. La pression du stockage principal est automatiquement abaissée lors de l'injection du GNL alors que celle du stockage secondaire est augmentée du fait de 3027093 - 3 - l'échange de gaz. La pression dans le stockage secondaire augmentera proportionnellement à sa différence de volume avec le stockage principal, disons 3 fois plus lentement si le rapport est de 1/3. Lorsque le stockage secondaire a atteint un taux de remplissage limite (vide) ou que sa 5 pression se rapproche de sa valeur limite, celui-ci doit soit être remplit sur place soit transporté pour être remplit au terminal méthanier. Ce dernier cas est préférable, dans la mesure où, au terminal méthanier, son contenu gazeux contenant de l'azote est brulé et remplacé par du GNL alors que sur place, la citerne serait contrainte de ventilé à l'extérieur ce mélange à effet de serre. Cette hypothèse requiert l'utilisation une cuve mobile, typiquement un conteneur citerne. 10 REVENDICATIONS1. Procédé pour réduire le boil off ou maintenir dans une plage de fonctionnement désiré la pression d'un stockage de gaz liquéfié caractérisé en ce qu'il comporte une cuve principale (1) et une cuve secondaires (2) munit d'un système de pression, pompe à piston ou stock de gaz comprimé (3) pour transférer (pousser) du gaz liquéfié dans la cuve principale (4) et récupérer ses vapeurs de gaz (5) lorsque elle à atteint un niveau de pression critique (6). La cuve secondaire est elle-même rechargé en gaz liquéfié (7) lorsque son niveau de pression devient critique (8) ou que tout simplement son taux de remplissage a atteint un minimum (9).10