Brevet FR3056314A1 — publié le 20180323

La présente invention est relative à un procédé et à un appareil de régulation de plusieurs fluides. La régulation de plusieurs fluides en parallèle, qui proviennent de différentes provenances, nécessite une adaptation lorsque : - Le bilan de matière en débit doit être maintenu. - Il y a une priorité de certains fluides par rapport aux autres, surtout lors des phases transitoires, par exemple si un des fluides doit absolument être maintenu avec une certaine gamme de débits. Il est parfois nécessaire de diviser un fluide en plusieurs parties pour traiter les parties séparément par différentes méthodes de traitement. Le ou les produits des méthodes de traitement sont ensuite utilisés par un ou plusieurs clients. S'il y a une fluctuation de débit pour un procédé où une source principale P alimente différentes unités de traitement P1 et P2, la régulation se fait de la manière suivante, comme illustré à la Figure 1 : Le débit Q est divisé en n parties (ici deux), la somme des parties étant égale à Q. Chacune des parties 1, 2 est envoyée à une unité de traitement P1, P2 à travers des vannes V1, V2. Le fluide 11 provenant de l'unité P1 sera régulé en débit par une vanne V11, de cette manière le débit soutiré sera fixé et le fluide 12 provenant de l'unité P2 sera contrôlé en pression par la vanne V12 dans le but de maintenir le bilan de matière stable. (Figure 1). L'unité de traitement P1 peut produire d'autres produits que 11. L'unité de traitement P2 peut produire d'autres produits que 12. La vanne V11 régule le débit du produit 21 pour produire un débit constant Q1 en tenant compte uniquement du débit 11 provenant du procédé P1 au moyen d'un contrôleur FIC. La pression du produit 21 peut varier. La vanne V12 régule la pression du produit 12 pour que celle-ci soit constante au moyen d'un contrôleur PIC, le débit Q2 du produit 22 variant éventuellement. La régulation tient compte uniquement du débit 12 provenant du procédé P2. Les unités de traitement peuvent opérer le même système de traitement, par exemple, adsorption, distillation, absorption, etc... ou sinon peuvent chacune opérer selon un système de traitement différent. 3056314 2 Selon un aspect de l'invention, il est prévu un procédé de régulation d'au moins deux fluides dans lequel : i) Un débit d'alimentation de fluide Q est divisé en n parties, la somme des n parties étant égale à Q. 5 ii) Chacune des n parties est envoyée à une de n unités de traitement. iii) Chacune des n unités de traitement produit au moins un débit traité. iv) Au moins un débit traité d'une première des unités de traitement est régulé par des moyens de commande pour maintenir son débit constant à une valeur Q1 en marche nominale. 10 V) Au moins un débit traité d'une deuxième des unités de traitement est régulé par des moyens de commande pour maintenir sa pression constante en marche nominale. vi) En cas de réduction du débit d'alimentation Q, en marche alimentation réduite, si, de préférence uniquement si, le débit du débit traité dans la deuxième 15 unité de traitement de l'étape y) baisse et atteint ainsi un premier seuil minimal de débit, un débit traité dans la première unité de traitement est régulé de sorte que le débit traité ayant une valeur Q1 en marche nominale est réduit à une valeur inférieure à Q1. Selon d'autres aspects facultatifs : 20 - n est égal à 2. - n est égal à au moins 3. - le débit traité d'une première des unités de traitement régulé par des moyens de commande pour maintenir son débit constant à une valeur Q1 en marche nominale n'est pas régulé pour maintenir sa pression constante en marche nominale. 25 - le débit traité d'une deuxième des unités de traitement régulé par des moyens de commande pour maintenir sa pression constante en marche nominale n'est pas régulé pour maintenir son débit constant en marche nominale. - la première unité produit deux débits traités, chacun des deux étant régulé par des moyens de commande pour maintenir son débit constant. 30 - en cas de réduction du débit de fluide Q, si, de préférence uniquement si, le débit du débit traité dans la deuxième unité de traitement de l'étape y) passe en dessous d'un seuil, un seul débit traité dans la première unité de traitement est régulé pour réduire son débit à une valeur inférieure à Q1. 3056314 3 - la première unité de traitement est une unité de traitement par adsorption et/ou par distillation, éventuellement cryogénique. - la deuxième unité de traitement est une unité de traitement par absorption et/ou par distillation, éventuellement cryogénique. 5 Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu un appareil de régulation d'au moins deux fluides comprenant a) Des moyens pour diviser un débit d'alimentation de fluide Q en n parties, la somme des n parties étant égale à Q b) Des moyens pour envoyer chacune des n parties à une de n unités de lo traitement c) Des moyens pour sortir au moins un débit traité de chacune des n unités de traitement d) Des moyens de régulation de débit pour maintenir constant au moins un débit traité d'une première des unités de traitement pour maintenir son débit constant 15 à une valeur Q1 en marche nominale e) Des moyens de régulation de pression pour maintenir constante la pression d'au moins un débit traité d'une deuxième des unités de traitement est régulé en marche nominale et f) Des moyens de détection de la réduction du débit traité de e), ces moyens 20 de détection étant capables de réduire le débit d'un débit traité provenant de la première des unités de traitement quand un seuil minimal du débit traité de e) est atteint afin de réduire le débit d'un débit traité provenant de la première des unités de traitement en dessous de la valeur Q1. Selon d'autres aspects facultatifs : 25 - les moyens de détection de la réduction du débit traité sont capables d'agir pour réduire le débit traité provenant de la première des unités de traitement en dessous de la valeur Q1 en réduisant ce débit provenant de la première des unités de traitement. - les moyens de détection de la réduction du débit traité sont capables 30 d'agir pour réduire le débit traité provenant de la première des unités de traitement en dessous de la valeur Q1 en réduisant un autre débit provenant de la première des unités de traitement. Les Figures 2 et 3 illustrent des procédés selon l'invention. 3056314 4 Dans la Figure 1, le débit Q provenant d'une source commune P est divisé en n parties (ici deux), la somme des parties étant égale à Q. Chacune des parties 1, 2 est envoyée à une unité de traitement P1, P2 à travers des vannes V1, V2. Le fluide 11 provenant de l'unité P1 sera régulé en débit par une vanne V11, de cette manière 5 le débit soutiré sera fixé et le fluide 12 provenant de l'unité P2 sera contrôlé en pression par la vanne V12 dans le but de maintenir le bilan de matière stable. L'unité de traitement P1 peut produire d'autres produits que 11. L'unité de traitement P2 peut produire d'autres produits que 12. La vanne V11 régule le débit du produit 21 pour produire un débit constant Q1. La pression du produit 21 peut varier. La vanne 10 V12 régule la pression du produit 12 pour que celle-ci soit constante au moyen d'un contrôleur PIC, le débit Q2 du produit 22 variant éventuellement. La régulation tient compte uniquement du débit 12 provenant du procédé P2. Les unités de traitement peuvent opérer le même système de traitement, par exemple, adsorption, distillation, absorption, etc... ou sinon peuvent chacune opérer 15 selon un système de traitement différent. En considérant une variante de la Figure 1, s'il y a une différence de priorité de production des débits des produits finaux, la régulation sera adaptée de la manière suivante comme illustrée dans la Figure 2 : Le fluide 21 provenant de l'unité P1 sera toujours régulé en débit pour maintenir 20 celui-ci constant quand cela est possible et le fluide 12 provenant de l'unité P2 sera régulé en pression dans le but de maintenir le bilan de matière stable. Si le débit du fluide 21 doit être stable quel que soit le cas de marche dans la mesure du possible et que le deuxième produit 22 ne doit absolument pas passer en dessous d'un certain débit, sous peine de voir le procédé P2 s'arrêter, il est clair que les besoins 25 du consommateur du débit 22 sont prioritaires sur ceux du consommateur du débit 21. Le consommateur doit pouvoir recevoir du produit 22 quand l'alimentation Q est basse même si, pour ce faire, il est nécessaire de baisser la production du produit 21. Dans ce but, un contrôleur FIC2min sera ajouté sur la vanne V11 régulant la pression du fluide 22. Par cette boucle de régulation le FIC2min maintiendra toujours 30 un débit minimal à travers le procédé P2. Un passe bas maintiendra le débit de 21 à la valeur constante Q1 tant que cela reste possible. Or quand le seuil minimal pour 12 est atteint, le FIC2min baissera le débit 11 afin de maintenir en priorité un débit 22 à un seuil de débit minimal. 3056314 5 Par exemple, on peut considérer un système où le débit 21 est envoyé à un client qui définit le débit Q1 dont il a besoin. Le débit 22 est envoyé à un autre client mais pour qui le débit n'est pas important (alimentation d'un réseau ou procédé en aval qui supporte des fluctuations de débit...) 5 Le procédé P2 a besoin d'un débit minimal d'alimentation qui correspond à un débit de produit 22 de 80 Nm3/h pour fonctionner. En marche normale, les deux procédés P1, P2 produisent des productions 21, 22 de 100 Nm3/h chacun, correspondant pour le cas du débit 21 au débit souhaité Q1 10 Si le débit d'alimentation baisse, dans un premier temps, il est encore possible de satisfaire les deux clients et le procédé P1 produit un débit de 100 Nm3/h du débit 21 alors que le procédé P2 se contente de produire 80 Nm3/h du débit 22 correspondant à la production minimale. Si le débit d'alimentation baisse encore, il n'est plus possible de produire 15 100 Nm3/h du débit 21 et en même temps de faire fonctionner le procédé P2, puisque le débit 12 passerait en dessous de la valeur minimale de 80 Nm3/h. Dans ce cas, le contrôleur fait baisser le débit 21 à une valeur de 90 Nm3/h, donc en dessous de 100 Nm3/h (Q1). Par contre, le débit produit par le procédé P2 est maintenu à 80 Nm3/h. 20 Ainsi il est possible de préserver P2 en fonctionnement en limitant la fourniture au client Q1 de façon totalement automatique. Sans ce contrôle P2 aurait déclenché ou mal fonctionné engendrant un arrêt de production de Q2. Ici les clients de Q1 et Q2 continuent d'être alimentés même si le client de Q1 n'a plus le débit escompté. 25 Dans une autre application de cette idée, P1 et P2 sont des procédés identiques mais qui voient leurs performances se dégrader vite lorsqu'ils ne fonctionnent pas à leurs débits nominaux. Plutôt que d'avoir deux unités loin de leurs optima, ici P1 conserve son optimum. Dans une autre application, la source P du débit Q est constituée par deux 30 unités dont les marches peuvent varier de 60 à 100. Cette source fournit quatre procédés dont les marches varient de 30 à 20. Si les deux sources sont disponibles Q(unitél )=Q(unité2)=60 et les Q1=Q2=Q3=Q4=30. Si Q(unité2) déclenche alors Q(unitél ) augmentera sa charge à 100 et P1=P2=30 pour conserver leurs optima et P3=P4=20 pour garder ces unités en service. 3056314 6 La régulation ci-dessus est valable quel que soit le nombre de fluides (n fluides). La Figure 3 représente un exemple de trois fluides 11, 12, 13 produits par deux unités de traitement P1, P2: les fluides 11,13 étant produits par P1 et le fluide 12 par P2. Les fluides 11,13,12 sont régulés par les vannes V11,V12,V13 pour 5 produire les fluides 21,23,22 avec débits Q1,Q3, Q2 respectivement. Le fluide 11 doit être stable quel que soit le cas de marche de sorte que le débit 21 en aval de la vanne V11 reste égal à Q1. Le fluide 22 sera utilisé pour établir le bilan de matière tant que le fluide 22 n'aura pas atteint son débit minimal. Ainsi si le débit de 22 arrive à un seuil minimal, le débit 13, 23 produit par le procédé P1, sera 10 baissé alors que le débit 11,21 restera constant. REVENDICATIONS1. Procédé de régulation d'au moins deux fluides dans lequel : i) Un débit d'alimentation de fluide Q est divisé en n parties, la somme des n parties étant égale à Q. ii) Chacune des n parties est envoyée à une de n unités de traitement (P1, P2). iii) Chacune des n unités de traitement produit au moins un débit traité (11, 12). iv) Au moins un débit traité (11) d'une première des unités de traitement est régulé par des moyens de commande pour maintenir son débit constant à une valeur Q1 en marche nominale. 15 V) Au moins un débit traité (12) d'une deuxième des unités de traitement est régulé par des moyens de commande pour maintenir sa pression constante en marche nominale. vi) En cas de réduction du débit d'alimentation Q, en marche alimentation réduite, si, de préférence uniquement si, le débit du débit traité (12) dans la zo deuxième unité de traitement de l'étape y) baisse et atteint ainsi un premier seuil minimal de débit, un débit traité (11, 13) dans la première unité de traitement est régulé de sorte que le débit traité ayant une valeur Q1 en marche nominale est réduit à une valeur inférieure à Q1. 25 2. Procédé selon la revendication 1 où n est égal à 2. 3. Procédé selon la revendication 2 où n est égal à au moins 3. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel la 30 première unité produit deux débits traités (11, 13), chacun des deux étant régulé par des moyens de commande pour maintenir son débit constant 5. Procédé selon la revendication 4 dans lequel en cas de réduction du débit de fluide Q, si, de préférence uniquement si, le débit du débit traité (12) dans la 3056314 8 deuxième unité de traitement (P2) de l'étape y) passe en dessous d'un seuil, un seul débit traité (11,13) dans la première unité de traitement est régulé pour réduire son débit à une valeur inférieure à Q1. 5 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel la première unité de traitement (P1) est une unité de traitement par adsorption et/ou par distillation. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel la deuxième unité de traitement (P2) est une unité de traitement par absorption ou par distillation. 8. Appareil de régulation d'au moins deux fluides comprenant : a) des moyens pour diviser un débit d'alimentation de fluide Q en n parties, 15 la somme des n parties étant égale à Q b) des moyens pour envoyer chacune des n parties à une de n unités de traitement (P1, P2) c) des moyens pour sortir au moins un débit traité (11, 12, 13) de chacune des n unités de traitement, 20 d) des moyens de régulation de débit pour maintenir constant au moins un débit traité (11, 13) d'une première des unités de traitement (P1) pour maintenir son débit constant à une valeur Q1 en marche nominale, e) des moyens de régulation de pression pour maintenir constante la pression d'au moins un débit traité (12) d'une deuxième des unités de traitement (P2) 25 est régulé en marche nominale, et f) des moyens de détection de la réduction du débit traité de e), ces moyens de détection étant capables de réduire le débit d'un débit traité (11, 13) provenant de la première des unités de traitement (P1) quand un seuil minimal du débit traité de e) est atteint afin de réduire le débit d'un débit traité provenant de la première des 30 unités de traitement en dessous de la valeur Q1. 9. Appareil selon la revendication 8 dans lequel les moyens de détection de la réduction du débit traité sont capables d'agir pour réduire le débit traité (11) 3056314 9 provenant de la première des unités de traitement en dessous de la valeur Q1 en réduisant ce débit provenant de la première des unités de traitement (P1). 10. Appareil selon la revendication 8 dans lequel les moyens de détection de 5 la réduction du débit traité sont capables d'agir pour réduire le débit traité (11) provenant de la première des unités de traitement (P1) en dessous de la valeur Q1 en réduisant un autre débit (13) provenant de la première des unités de traitement.