Brevet FR3150564A1 — publié le 20250103

L’invention concerne une installation de liquéfaction d’un fluide cryogénique, par exemple de l’hydrogène, comprenant un circuit d’alimentation de fluide à refroidir muni d’une extrémité amont et une extrémité aval (22) reliée en parallèle à plusieurs stockages (8) cryogéniques, un ensemble d’échangeur(s) (3) de chaleur en échange thermique avec le circuit (2) d’alimentation et un dispositif (7) de refroidissement comprenant un réfrigérateur (7) à cycle de réfrigération d’un gaz de cycle, l’installation (1) comprenant un ensemble de conduites (18) de soutirage de liquide munie(s) d’un ensemble de vanne(s) (38) et reliant les stockages (8) à au moins une extrémité (28) de raccordement, l’installation (1) comprenant un réchauffeur (4) commun raccordé en parallèle à la pluralité des stockages (8) cryogéniques de fluide via un ensemble de conduites (5, 6) de pressurisation munies de vannes (15, 16) et configurés pour permettre la pressurisation de chacun des stockages (8) cryogéniques via le réchauffeur (4) commun. Figure d’abrégé : Fig. 1 Installation et procédé de liquéfaction d’un fluide cryogénique L’invention concerne une installation et un procédé de liquéfaction d’un fluide cryogénique, par exemple de l’hydrogène. L’invention concerne plus particulièrement une installation de liquéfaction d’un fluide cryogénique, par exemple de l’hydrogène, comprenant un circuit d’alimentation de fluide à refroidir muni d’une extrémité amont destinée à être reliée à une source de gaz et une extrémité aval reliée en parallèle à plusieurs stockages cryogéniques de fluide liquéfié, l’installation comprenant un ensemble d’échangeur(s) de chaleur en échange thermique avec le circuit d’alimentation et un dispositif de refroidissement en échange thermique avec l’ensemble d’échangeur(s) de chaleur, ledit dispositif de refroidissement comprenant un réfrigérateur à cycle de réfrigération d’un gaz de cycle comprenant par exemple au moins l’un parmi : de l’hydrogène, de l’hélium, l’installation comprenant un ensemble de conduites de soutirage de liquide munie(s) d’un ensemble de vanne(s) et reliant les stockages à au moins une extrémité de raccordement destinée à être reliée à un réservoir à remplir. Les liquéfacteurs d’hydrogène sont généralement reliés à des stockages liquides qui sont eux-mêmes connectés à des baies de chargement afin de remplir des camions. Cf. par exemple FR3088415 A1. Ces architectures sont relativement coûteuses et nécessitent un grand nombre de composants. Un but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients de l’art antérieur relevés ci-dessus. A cette fin, l’installation selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu’en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisée en ce que l’installation comprend un réchauffeur commun raccordé en parallèle à la pluralité des stockages cryogéniques de fluide via un ensemble de conduites de pressurisation munies de vannes, l’ensemble de conduites de pressurisation et les vanne(s) correspondantes étant configurées pour permettre la pressurisation de chacun des stockages cryogéniques via un prélèvement de liquide dans le stockage, un réchauffage du liquide prélevé dans le réchauffeur commun et un renvoi du fluide réchauffé dans le stockage. Par ailleurs, des modes de réalisation de l’invention peuvent comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : l’ensemble de conduites de soutirage de liquide comprend une portion de conduite commune raccordée en parallèle à chacun des stockages et raccordée en parallèle à la au moins une extrémité de raccordement, pour permettre à plusieurs stockages d‘alimenter en liquide simultanément la au moins une extrémité de raccordement, l’ensemble de conduites de pressurisation comprend une première portion de conduite commune raccordée en parallèle à la portion inférieure de chacun des stockage et raccordée à une première extrémité du réchauffeur, l’ensemble de conduites de pressurisation comprenant une seconde portion de conduite commune raccordée à une seconde extrémité du réchauffeur et raccordée en parallèle à chacun des stockages, le réchauffeur comprend deux échangeurs de chaleur disposés en parallèle assurant chacun un échange de chaleur entre le fluide véhiculé par l’ensemble de conduites de pressurisation et un fluide de réchauffage, par exemple l’air, l’installation comprend un ensemble de vanne(s) configuré pour répartir le débit du fluide véhiculé par l’ensemble de conduites de pressurisation dans le ou les deux échangeurs de chaleur disposés en parallèle, l’installation comprend un ensemble de conduite(s) de retour reliant la portion supérieure de chacun des stockages au réfrigérateur et/ou au circuit d’alimentation et configurée pour permettre de transférer du gaz de vaporisation du ou des stockages vers le réfrigérateur et/ou le circuit d’alimentation, l’ensemble de conduite(s) de retour comprend une portion de conduite commune raccordée en parallèle à la portion supérieure de chacun des stockages, ladite une portion de conduite commune comprenant une vanne commune d’isolation ou de contrôle de débit et/ou pression, la portion de conduite commune de l’ensemble de conduite(s) de retour comprend une dérivation munie d’une vanne d’évacuation configurée pour permettre l’évacuation du flux de gaz vers récepteur ou une mise à l’air. L’invention concerne également un procédé de production et de stockage d’un fluide cryogénique liquéfié utilisant une installation conforme à l’une quelconque des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous, le procédé comprenant une étape de pressurisation de plusieurs ou tous les stockages simultanément via le réchauffeur (4) commun. L’invention peut concerner également tout dispositif ou procédé alternatif comprenant toute combinaison des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous dans le cadre des revendications. D’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux figures dans lesquelles : Brève description des figures est une vue schématique et partielle illustrant un exemple de structure et de fonctionnement d’une installation selon l’invention. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : Description détaillée Sur toutes les figures, les mêmes références se rapportent aux mêmes éléments. Dans cette description détaillée, les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, cela ne signifie pas que les caractéristiques s’appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées et/ou interchangées pour fournir d’autres réalisations. L’installation 1 de liquéfaction d’un fluide cryogénique illustrée, par exemple pour liquéfier de l’hydrogène, comprend un circuit 2 d’alimentation de fluide à refroidir muni d’une extrémité amont 21 destinée à être reliée à une source 23 de gaz (par exemple électrolyseur ou reformeur). Le circuit 2 d’alimentation possède une extrémité aval 22 reliée en parallèle à plusieurs stockages 8 cryogéniques de fluide liquéfié (typiquement des stockages à double enveloppe isolés thermiquement sous vide). Les stockages 8 peuvent être remplis simultanément par le liquéfacteur, par exemple via l’ouverture d’une vanne 122 commune. L’installation 1 comprend un ensemble d’échangeur(s) 3 de chaleur en échange thermique avec le circuit 2 d’alimentation (deux dans l’illustration schématique). L’installation 1 possède en outre un dispositif 7 de refroidissement en échange thermique avec l’ensemble d’échangeur(s) 3 de chaleur. Ce dispositif de refroidissement comprend un réfrigérateur 7 cryogénique à cycle de réfrigération d’un gaz de cycle comprenant, par exemple, au moins l’un parmi : de l’hydrogène, de l’hélium. Typiquement, le réfrigérateur 7 comprend un circuit de cycle dans lequel le gaz de cycle est soumis à un cycle thermodynamique (compression, refroidissement, détente et réchauffage) pour produire une puissance froide qui est transférée au circuit 2 d’alimentation en vue de le liquéfier. L’installation 1 peut comporter également un dispositif de pré-refroidissement (non représenté) en échange thermique avec une partie de l’ensemble d’échangeur(s) 3 de chaleur pour assurer un refroidissement intermédiaire (par exemple autour de 80K) du fluide à refroidir entre sa température au niveau de l’extrémité amont 21 et sa température entre l’extrémité aval 22 (par exemple autour de 20K). L’installation 1 comprend un ensemble de conduites 18 de soutirage de liquide munies d’un ensemble de vannes 38 et reliant les stockages 8 à au moins une extrémité 28 de raccordement (par exemple flexible) destinée à être reliée à un réservoir 10 à remplir. Comme illustré, l’ensemble de conduites 18 de soutirage de liquide peut comprendre une portion de conduite commune (collectrice) raccordée en parallèle à chacun des stockages 8 et raccordée en parallèle à la ou les extrémités 28 de raccordement. Ceci peut permettre à plusieurs stockages 8 d‘alimenter en liquide simultanément la ou les extrémités 28 de raccordement. L’installation 1 comprend un réchauffeur 4 commun raccordé en parallèle à la pluralité de stockages 8 cryogéniques de fluide via un ensemble de conduites 5, 6 de pressurisation munies de vannes 15, 16. L’ensemble de conduites 5, 6 de pressurisation et les vanne(s) 15, 16 correspondantes étant configurées pour permettre la pressurisation de chacun des stockages 8 cryogéniques via un prélèvement de liquide dans le stockage 8, un réchauffage du liquide prélevé dans le réchauffeur 4 commun et un renvoi du fluide réchauffé dans le stockage 8. L’ensemble de conduites 5, 6 de pressurisation peut en particulier comprendre une première portion de conduite commune raccordée en parallèle à la portion inférieure de chacun des stockages 8 (pour prélever du liquide) et raccordée également à une première extrémité du réchauffeur 4. L’ensemble de conduites 5, 6 de pressurisation peut comprendre en outre une seconde portion de conduite commune raccordée à une seconde extrémité du réchauffeur 4 (pour récupérer le fluide réchauffé) et raccordée en parallèle à chacun des stockages 8 (pour le réinjecter en vue d’augmenter la pression au sein du ou des stockages 8. C’est-à-dire que le réchauffeur 4 commun raccordé en parallèle à la pluralité de stockages 8 cryogéniques de fluide forme une unité de mise en pression (« PBU » « Pressure Building Unit ») commune permettant de pressuriser chacun des stockages 8, voire pressuriser plusieurs stockages 8 en simultané. Ainsi, l’installation 1 peut comporter un seul réchauffeur 4 pour plusieurs stockages 8 distincts. Ceci permet une mutualisation avantageuse d’équipements et de lignes permettant de limiter le coût des stockages, interconnexions et fonctionnement. Comme illustré, le réchauffeur 4 peut comprendre ou être constitué de deux échangeurs de chaleur distincts disposés en parallèle et assurant chacun un échange de chaleur entre le fluide véhiculé par l’ensemble de conduites 5, 6 de pressurisation et un fluide de réchauffage, par exemple l’air. Le circuit peut comprendre un ensemble de vanne(s) 14 de répartition configuré pour répartir le débit le fluide véhiculé par l’ensemble de conduites 5, 6 de pressurisation dans le ou les deux échangeurs de chaleur disposés en parallèle. Ces deux échangeurs 4 de chaleur distincts disposés en parallèle peuvent être dimensionnés chacun pour assurer le réchauffage de l’intégralité du débit à réchauffer. C’est-à-dire que cette fonction de réchauffage peut être doublée pour assurer la possibilité d’un réchauffage par un échangeur 4 de chaleur pendant que l’autre échangeur 4 de chaleur est temporairement indisponible (par exemple pris par le givre). Ainsi, de préférence, lors d’un réchauffage seul un des échangeurs 4 est utilisé. Comme illustré, l’installation 1 peut comprendre également un ensemble de conduites 9 de retour reliant la portion supérieure de chacun des stockages 8 au réfrigérateur 7 et/ou au circuit 2 d’alimentation et configurée pour permettre de transférer du gaz de vaporisation du ou des stockages 8 vers le réfrigérateur 7 et/ou le circuit 2 d’alimentation (lorsque les natures des gaz sont compatibles). L’ensemble de conduite(s) 9 de retour comprend en particulier une portion de conduite commune raccordée en parallèle à la portion supérieure de chacun des stockages 8 (pour récupérer du gaz de vaporisation). Cette portion de conduite commune peut comprendre une vanne 19 commune d’isolation ou de contrôle de débit vers le liquéfacteur. Bien entendu, les liaisons de cette conduite commune vers chacun des stockages 8 peuvent être pourvues également chacune d’une vanne au niveau de chaque stockage 8. De plus, comme illustré, la portion de conduite commune de l’ensemble de conduites 9 de retour possède de préférence une dérivation munie d’une vanne 29 d’évacuation configurée pour permettre l’évacuation du flux de gaz vers récepteur ou une mise à l’air, par exemple lorsque la pression et/ou le débit et/ou la nature du gaz ne peut pas être recyclé vers le circuit d’alimentation et/ou le réfrigérateur. L’installation 1 possède ainsi plusieurs stockages 8 de liquide cryogéniques qui mutualisent un ou plusieurs composants et qui peuvent être utilisés comme un seul stockage aussi bien pour la mise en pression que pour leur soutirage ou leur remplissage. Installation de liquéfaction d’un fluide cryogénique, par exemple de l’hydrogène, comprenant un circuit (2) d’alimentation de fluide à refroidir muni d’une extrémité amont (21) destinée à être reliée à une source (23) de gaz et une extrémité aval (22) reliée en parallèle à plusieurs stockages (8) cryogéniques de fluide liquéfié, l’installation (1) comprenant un ensemble d’échangeur(s) (3) de chaleur en échange thermique avec le circuit (2) d’alimentation et un dispositif (7) de refroidissement en échange thermique avec l’ensemble d’échangeur(s) (3) de chaleur, ledit dispositif de refroidissement comprenant un réfrigérateur (7) à cycle de réfrigération d’un gaz de cycle comprenant par exemple au moins l’un parmi : de l’hydrogène, de l’hélium, l’installation (1) comprenant un ensemble de conduites (18) de soutirage de liquide munie(s) d’un ensemble de vanne(s) (38) et reliant les stockages (8) à au moins une extrémité (28) de raccordement destinée à être reliée à un réservoir (10) à remplir, l’installation (1) comprenant un réchauffeur (4) commun raccordé en parallèle à la pluralité des stockages (8) cryogéniques de fluide via un ensemble de conduites (5, 6) de pressurisation munies de vannes (15, 16), l’ensemble de conduites (5, 6) de pressurisation et les vanne(s) (15, 16) correspondantes étant configurées pour permettre la pressurisation de chacun des stockages (8) cryogéniques via un prélèvement de liquide dans le stockage (8), un réchauffage du liquide prélevé dans le réchauffeur (4) commun et un renvoi du fluide réchauffé dans le stockage (8). Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l’ensemble de conduites (18) de soutirage de liquide comprend une portion de conduite commune raccordée en parallèle à chacun des stockages (8) et raccordée en parallèle à la au moins une extrémité (28) de raccordement, pour permettre à plusieurs stockages (8) d‘alimenter en liquide simultanément la au moins une extrémité (28) de raccordement. Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l’ensemble de conduites (5, 6) de pressurisation comprend une première portion de conduite commune raccordée en parallèle à la portion inférieure de chacun des stockage (8) et raccordée à une première extrémité du réchauffeur (4), l’ensemble de conduites (5, 6) de pressurisation comprenant une seconde portion de conduite commune raccordée à une seconde extrémité du réchauffeur (4) et raccordée en parallèle à chacun des stockages (8). Installation selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le réchauffeur (4) comprend deux échangeurs de chaleur disposés en parallèle assurant chacun un échange de chaleur entre le fluide véhiculé par l’ensemble de conduites (5, 6) de pressurisation et un fluide de réchauffage, par exemple l’air. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce qu’il comprend un ensemble de vanne(s) (14) configuré pour répartir le débit du fluide véhiculé par l’ensemble de conduites (5, 6) de pressurisation dans le ou les deux échangeurs de chaleur disposés en parallèle. Installation selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu’elle comprend un ensemble de conduite(s) (9) de retour reliant la portion supérieure de chacun des stockages (8) au réfrigérateur (7) et/ou au circuit (2) d’alimentation et configurée pour permettre de transférer du gaz de vaporisation du ou des stockages (8) vers le réfrigérateur (7) et/ou le circuit (2) d’alimentation. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que l’ensemble de conduite(s) (9) de retour comprend une portion de conduite commune raccordée en parallèle à la portion supérieure de chacun des stockages (8), ladite une portion de conduite commune comprenant une vanne (19) commune d’isolation ou de contrôle de débit et/ou pression. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que la portion de conduite commune de l’ensemble de conduite(s) (9) de retour comprend une dérivation munie d’une vanne (29) d’évacuation configurée pour permettre l’évacuation du flux de gaz vers récepteur ou une mise à l’air. Procédé de production et de stockage d’un fluide cryogénique liquéfié utilisant une installation conforme à l’une quelconque des revendications précédentes, le procédé comprenant une étape de pressurisation de plusieurs ou tous les stockages (8) simultanément via le réchauffeur (4) commun.