Brevet FR3151375A1 — publié le 20250124

L’invention concerne une installation (1) de fourniture d’hydrogène liquéfié comprenant : une source (2) d'hydrogène gazeux ; un liquéfacteur (3) configuré pour délivrer de l’hydrogène liquéfié ; au moins un réservoir de stockage (4) d’hydrogène liquéfié configuré pour recevoir de l’hydrogène liquéfié en provenance du liquéfacteur (3) ; une ligne de transfert (5) configurée pour permettre le transfert d’hydrogène liquéfié du réservoir de stockage (4) vers un réservoir à remplir (6), la ligne de transfert (5) étant reliée fluidiquement au réservoir de stockage (4) par au moins une première conduite de purge (23) configurée pour permettre le transfert d’hydrogène gazeux depuis le réservoir de stockage (4) vers la ligne de transfert (5). Figure d’abrégé : Fig. 1 Installation et procédé de fourniture d’hydrogène liquéfié La présente invention porte sur un une installation de fourniture d’hydrogène liquéfié et un procédé de fourniture d’hydrogène liquéfié au moyen d’une telle installation. Un liquéfacteur d’hydrogène est généralement configuré pour produire de l’hydrogène liquide sans qu’il soit possible de garantir un fonctionnement en continu. En effet, un liquéfacteur est généralement configuré pour être sélectivement dans un premier état dans lequel il est en fonctionnement et dans un deuxième état dans lequel il est à l’arrêt. Dans le premier état, le liquéfacteur produit et délivre de l’hydrogène liquéfié et/ou de l’hydrogène gazeux pur moyenne pression. L’hydrogène est pur lorsque son degré de pureté est supérieur ou égal à 99,9999 % mole. L’hydrogène gazeux dit à moyenne pression lorsque sa pression est supérieure ou égale à 3,6 bara, par exemple comprise entre 3,6 bara et 7 bara. L’hydrogène liquéfié est pur. Dans le deuxième état, le liquéfacteur produit et délivre de l’hydrogène gazeux impur, l’hydrogène gazeux étant notamment à une température supérieure ou égale à -150 °C. L’hydrogène gazeux est impur lorsqu’il comporte un taux d’impuretés supérieur à 1 ppm. Dans le deuxième état, le liquéfacteur peut en outre délivrer un fluide avec un débit inférieur à un seuil minimal, le seuil minimal étant par exemple égal 1 kg par heure. Dans le deuxième état, le débit du fluide en sortie du liquéfacteur peut être nul. L’hydrogène liquide produit par le liquéfacteur est donc stocké dans un ou plusieurs réservoirs de stockage d’hydrogène liquéfié à partir desquels on remplit des réservoirs à remplir tels que des semi-remorques. Ainsi, même lorsque le liquéfacteur est à l’arrêt, il reste possible d’assurer un remplissage d’un ou plusieurs réservoirs à remplir. Lors d’un remplissage d’un réservoir à remplir, il est nécessaire de réaliser une ou plusieurs étapes de balayage et/ou de purge des lignes de transfert mises en œuvre pour le transfert de l’hydrogène liquéfié, depuis le réservoir de stockage vers le réservoir à remplir. Ces étapes de balayage et/ou de purge sont réalisées avec de l’hydrogène gazeux pur provenant du liquéfacteur. Ces étapes de balayage et/ou de purge s’accompagnent nécessairement de compressions/détentes avec de l’hydrogène gazeux pur et moyenne pression provenant du liquéfacteur, pour retirer un gaz inerte tel que de l’azote. Un problème se pose lorsque le liquéfacteur est à l’arrêt, c’est-à-dire lorsqu’il n’est pas en mesure de fournir de l’hydrogène gazeux pur et moyenne pression. En effet, dans ces conditions, il devient impossible de faire des compressions/détentes lors des étapes de balayage et/ou de purge des lignes de transfert. La présente invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en proposant une installation de fourniture d’hydrogène liquéfié comprenant : une source d'hydrogène gazeux ; un liquéfacteur configuré pour être alimenté en hydrogène gazeux par la source et pour délivrer de l’hydrogène liquéfié, le liquéfacteur étant configuré pour être sélectivement dans un premier état dans lequel il est en fonctionnement et dans un deuxième état dans lequel il est à l’arrêt ; au moins un réservoir de stockage d’hydrogène liquéfié configuré pour recevoir de l’hydrogène liquéfié en provenance du liquéfacteur, via une conduite d’alimentation et étant configuré pour stocker l’hydrogène liquéfié ; au moins une ligne de transfert configurée pour permettre le transfert d’hydrogène liquéfié du réservoir de stockage vers un réservoir à remplir via au moins une conduite de transfert reliant fluidiquement le réservoir de stockage à la ligne de transfert, la ligne de transfert étant en outre reliée fluidiquement au réservoir de stockage par au moins une première conduite de purge configurée pour permettre le transfert d’hydrogène gazeux basse pression depuis le réservoir de stockage vers la ligne de transfert, l’hydrogène gazeux basse pression ayant notamment une pression inférieure ou égale à 3,5 bara, l’hydrogène gazeux basse pression appartenant à un ciel gazeux du réservoir de stockage. L'invention permet ainsi de réaliser un balayage et/ou une purge d’un équipement d’une installation de liquéfaction tel qu’une ligne de transfert, lorsque le liquéfacteur est à l’arrêt, c’est-à-dire lorsqu’il délivre un fluide avec un débit inférieur à un seuil minimal, le seuil minimal étant par exemple égal 1 kg par heure, ou bien lorsqu’il délivre de l’hydrogène impur, l’hydrogène impur ayant notamment un taux d’impuretés supérieur à 1 ppm ou étant à une température supérieure ou égale à -150 °C. Selon une réalisation, l’hydrogène basse pression a une pression comprise entre 1,0 et 3,5 bara. Selon une réalisation, l'installation comporte une unité de commande configurée pour sélectivement permettre le transfert d’hydrogène gazeux basse pression depuis le réservoir de stockage vers la ligne de transfert, l’hydrogène gazeux basse pression appartenant à un ciel gazeux du réservoir de stockage ; Selon une réalisation, l’unité de commande est configurée pour sélectivement permettre le transfert d’hydrogène gazeux pur moyenne pression, depuis le liquéfacteur vers la ligne de transfert. Selon une réalisation, l’hydrogène gazeux pur moyenne pression provenant du liquéfacteur, a une pression comprise entre 3,6 bara et 7 bara. Selon une réalisation, l’hydrogène gazeux pur moyenne pression provenant du liquéfacteur, a un degré de pureté supérieur ou égal à 99,9999 % mole. Selon une réalisation, la conduite d’alimentation est munie d'une vanne d'alimentation pour autoriser ou empêcher l'hydrogène liquéfié provenant du liquéfacteur d'entrer dans le réservoir de stockage. Selon une réalisation, la conduite de transfert est munie d'une vanne de transfert pour autoriser ou empêcher l'hydrogène liquéfié provenant du réservoir de stockage, d'être transféré dans la ligne de transfert. Selon une réalisation, la conduite de purge est munie d'une vanne de purge pour autoriser ou empêcher le transfert d’hydrogène gazeux basse pression depuis le ciel gazeux du réservoir de stockage vers la ligne de transfert. Selon une réalisation, l'installation comporte une conduite de compressions/détentes munie d'une vanne de compressions/détentes, reliant fluidiquement le liquéfacteur à la ligne de transfert, la conduite de compressions/détentes étant configurée pour permettre le transfert d'hydrogène gazeux pur moyenne pression, provenant du liquéfacteur dans la ligne de transfert. Selon une réalisation, l'installation comporte une conduite de collecte munie d’une vanne de collecte, reliant fluidiquement la ligne de transfert au liquéfacteur, la conduite de collecte étant configurée pour permettre le transfert d’un gaz collecté dans le ciel gazeux du réservoir à remplir, à destination du liquéfacteur, en vue de son recyclage par le liquéfacteur. Selon une réalisation, le réservoir à remplir comporte une citerne mobile telle qu’un camion-citerne. Selon une réalisation, l’installation comporte une source de gaz inerte tel que de l’azote ou de l’hélium, configurée pour délivrer du gaz inerte, l’installation étant configurée pour permettre un transfert dans la ligne de transfert d’au moins une partie du gaz inerte délivré par la source de gaz inerte, notamment via une conduite de gaz inerte munie d’une vanne de gaz inerte. L’invention concerne en outre un procédé de fourniture d’hydrogène liquéfié au moyen d’une installation telle que décrite ci-dessus, le liquéfacteur étant dans le deuxième état, le procédé comportant les étapes de : a) balayer et/ou purger la ligne de transfert avec un gaz inerte tel que de l’azote ou de l’hélium, provenant d’une source d’azote gazeux ou d’hélium gazeux, notamment tant que la ligne de transfert comporte un taux d’O2 supérieur ou égal à 1 ppm ; b) balayer et/ou purger la ligne de transfert avec de l’hydrogène gazeux basse pression provenant du ciel gazeux du réservoir de stockage, notamment tant que la ligne de transfert comporte un taux de N2 supérieur ou égal à 5 ppm ou tant que la ligne de transfert comporte un taux de He supérieur ou égal à 5 ppm, l’étape b) étant notamment dépourvue de compressions/détentes de l’hydrogène gazeux basse pression tant que la ligne de transfert comporte un taux de N2 supérieur ou égal à 5 ppm ou tant que la ligne de transfert comporte un taux de He supérieur ou égal à 5 ppm. Selon une réalisation, les étapes a) et b) sont réalisées successivement, l’une après l’autre. Selon une réalisation, la pression dans la première conduite de purge est constante dans le temps ou elle diminue dans le temps, pendant toute la durée de l’étape b). Selon une réalisation, le procédé comporte après l’étape b), une étape de transfert d’hydrogène liquéfié du liquéfacteur vers le réservoir à remplir ou du réservoir de stockage vers le réservoir à remplir. Selon une réalisation, le liquéfacteur étant dans le premier état, le procédé comporte les étapes de : c) balayer et/ou purger la ligne de transfert avec un gaz inerte tel que de l’azote ou de l’hélium, provenant d’une source d’azote gazeux ou d’hélium gazeux, notamment tant que la ligne de transfert comporte un taux d’O2 supérieur ou égal à 1 ppm ; d) balayer et/ou purger la ligne de transfert avec de l’hydrogène gazeux pur moyenne pression provenant du liquéfacteur, notamment tant que la ligne de transfert comporte un taux de N2 supérieur ou égal à 5 ppm ou tant que la ligne de transfert comporte un taux de He supérieur ou égal à 5 ppm, ladite étape d) comportant un balayage à l’hydrogène gazeux pur moyenne pression provenant du liquéfacteur suivi et d’une alternance de compressions/détentes avec de l’hydrogène gazeux pur moyenne pression provenant du liquéfacteur. Selon une réalisation, le procédé comporte, après l’étape d), une étape de transfert d’hydrogène liquéfié du liquéfacteur vers le réservoir à remplir ou du réservoir de stockage vers le réservoir à remplir. Selon une réalisation, le procédé comporte, préalablement à l’étape a), ou préalablement à l’étape c), une étape x) de détermination de l’état de fonctionnement du liquéfacteur entre le premier état et le deuxième état et un balayage/purge de la ligne de transfert soit par la mise en œuvre des étapes a) et b) ou par la mise en œuvre des étapes c) et d). L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. Ces figures ne sont données qu’à titre illustratif mais nullement limitatif de l’invention. La est une représentation schématique d’une installation selon l’invention ; et la est une représentation schématique d’un procédé selon l’invention. En référence à la , une installation 1 de fourniture d’hydrogène liquéfié comprend un liquéfacteur 3 et une source 2 d'hydrogène gazeux. Le liquéfacteur 3 est configuré pour être alimenté en hydrogène gazeux par la source 2 et pour délivrer de l’hydrogène liquéfié. Le liquéfacteur 3 est configuré pour être sélectivement dans un premier état dans lequel il est en fonctionnement en délivrant de l’hydrogène liquéfié et/ou en délivrant de l’hydrogène gazeux pur moyenne pression, et dans un deuxième état dans lequel il est à l’arrêt. Dans le premier état, l’hydrogène gazeux pur moyenne pression a un degré de pureté supérieur ou égal à 99,9999 % mole. Dans le premier état, le liquéfacteur 3 délivre de l’hydrogène gazeux pur moyenne pression dont la pression est comprise entre 3,6 bara et 7 bara. Dans le deuxième état, le liquéfacteur 3 produit et délivre de l’hydrogène gazeux impur, l’hydrogène gazeux étant notamment à une température supérieure ou égale à -150 °C. L’hydrogène gazeux est impur lorsqu’il comporte un taux d’impuretés supérieur à 1 ppm. Dans le deuxième état, le liquéfacteur peut en outre délivrer un fluide avec un débit inférieur à un seuil minimal, le seuil minimal étant par exemple égal 1 kg par heure. Dans le deuxième état, le débit du fluide en sortie du liquéfacteur peut être nul. L’installation 1 comporte au moins un réservoir de stockage 4 d’hydrogène liquéfié configuré pour recevoir de l’hydrogène liquéfié en provenance du liquéfacteur 3, via une conduite d’alimentation 21 et étant configuré pour stocker l’hydrogène liquéfié. L’installation 1 comporte en outre au moins une ligne de transfert 5 configurée pour permettre le transfert d’hydrogène liquéfié du réservoir de stockage 4 vers un réservoir à remplir 6 via au moins une conduite de transfert 22 reliant fluidiquement le réservoir de stockage 4 à la ligne de transfert 5, la ligne de transfert 5 étant en outre reliée fluidiquement au réservoir de stockage 4 par au moins une première conduite de purge 23 configurée pour permettre le transfert d’hydrogène gazeux basse pression depuis le réservoir de stockage 4 vers la ligne de transfert 5, l’hydrogène gazeux basse pression appartenant à un ciel gazeux du réservoir de stockage 4. L’hydrogène gazeux basse pression a une pression inférieure ou égale à 3,5 bara. La conduite d’alimentation 21 est munie d'une vanne d'alimentation 11 pour autoriser ou empêcher l'hydrogène liquéfié provenant du liquéfacteur 3 d'entrer dans le réservoir de stockage 4. La conduite de transfert 22 est munie d'une vanne de transfert 12 pour autoriser ou empêcher l'hydrogène liquéfié provenant du réservoir de stockage 4, d'être transféré dans la ligne de transfert 5. La conduite de purge 23 est munie d'une vanne de purge 13 pour autoriser ou empêcher le transfert d’hydrogène gazeux basse pression depuis le ciel gazeux du réservoir de stockage 4 vers la ligne de transfert 5. L'installation 1 comporte une conduite de compressions/détentes 24 munie d'une vanne de compressions/détentes 14, configurée pour permettre le transfert d'hydrogène gazeux pur provenant du liquéfacteur 3 dans la ligne de transfert 5. L'installation 1 comporte une conduite de collecte 25 munie d’une vanne de collecte 15, configurées pour permettre le transfert d’un gaz collecté dans le ciel gazeux du réservoir à remplir 6, à destination du liquéfacteur 3, en vue de son recyclage par le liquéfacteur 3. Le réservoir à remplir 6 comporte une citerne mobile tel qu’un camion-citerne. L’installation comporte une source de gaz inerte 7 tel que de l’azote ou de l’hélium. L’installation est configurée pour permettre un transfert dans la ligne de transfert 5 d’au moins une partie du gaz inerte délivré par la source de gaz inerte 7, via une conduite de gaz inerte 8 munie d’une vanne de gaz inerte 9. La représente un procédé de fourniture d’hydrogène liquéfié au moyen d’une installation 1 telle que décrite ci-dessus. Le liquéfacteur 3 étant dans le deuxième état, le procédé comporte les étapes : a) balayer et/ou purger la ligne de transfert 5 avec un gaz inerte tel que de l’azote ou de l’hélium, provenant d’une source d’azote gazeux ou d’hélium gazeux, notamment tant que la ligne de transfert 5 comporte un taux d’O2 supérieur ou égal à 1 ppm ; b) balayer et/ou purger la ligne de transfert 5 avec de l’hydrogène gazeux basse pression provenant du ciel gazeux du réservoir de stockage 4, notamment tant que la ligne de transfert 5 comporte un taux de N2 supérieur ou égal à 5 ppm ou tant que la ligne de transfert 5 comporte un taux de He supérieur ou égal à 5 ppm, l’étape b) étant notamment dépourvue de compressions/détentes de l’hydrogène gazeux basse pression tant que la ligne de transfert comporte un taux de N2 supérieur ou égal à 5 ppm ou tant que la ligne de transfert comporte un taux de He supérieur ou égal à 5 ppm. Les étapes a) et b) sont réalisées successivement, l’une après l’autre. La pression dans la première conduite de purge 23 est constante dans le temps ou elle diminue dans le temps, pendant toute la durée de l’étape b). Le procédé comporte après l’étape b), une étape de transfert d’hydrogène liquéfié du liquéfacteur 3 vers le réservoir à remplir 6 ou du réservoir de stockage 4 vers le réservoir à remplir 6. Le liquéfacteur 3 étant dans le premier état, le procédé comportant les étapes : c) balayer et/ou purger la ligne de transfert avec un gaz inerte tel que de l’azote ou de l’hélium, provenant d’une source d’azote gazeux ou d’hélium gazeux, notamment tant que la ligne de transfert comporte un taux d’O2 supérieur ou égal à 1 ppm ; d) balayer et/ou purger la ligne de transfert avec de l’hydrogène gazeux pur moyenne pression provenant du liquéfacteur 3, notamment tant que la ligne de transfert comporte un taux de N2 supérieur ou égal à 5 ppm ou tant que la ligne de transfert comporte un taux de He supérieur ou égal à 5 ppm, ladite étape d) comportant un balayage à l’hydrogène gazeux provenant du liquéfacteur 3 suivi et d’une alternance de compressions/détentes avec de l’hydrogène gazeux pur moyenne pression provenant du liquéfacteur 3. Le procédé comporte après l’étape d), une étape de transfert d’hydrogène liquéfié du liquéfacteur 3 vers le réservoir à remplir ou du réservoir de stockage 4 vers le réservoir à remplir. Le procédé comporte préalablement à l’étape a), ou préalablement à l’étape c), une étape x) de détermination de l’état de fonctionnement du liquéfacteur entre le premier état et le deuxième état et un balayage/purge de la ligne de transfert soit par la mise en œuvre des étapes a) et b) ou par la mise en œuvre des étapes c) et d). Installation (1) de fourniture d’hydrogène liquéfié comprenant : une source (2) d'hydrogène gazeux ; un liquéfacteur (3) configuré pour être alimenté en hydrogène gazeux par la source (2) et pour délivrer de l’hydrogène liquéfié, le liquéfacteur (3) étant configuré pour être sélectivement dans un premier état dans lequel il est en fonctionnement et dans un deuxième état dans lequel il est à l’arrêt ; au moins un réservoir de stockage (4) d’hydrogène liquéfié configuré pour recevoir de l’hydrogène liquéfié en provenance du liquéfacteur (3), via une conduite d’alimentation (21) et étant configuré pour stocker l’hydrogène liquéfié ; au moins une ligne de transfert (5) configurée pour permettre le transfert d’hydrogène liquéfié du réservoir de stockage (4) vers un réservoir à remplir (6) via au moins une conduite de transfert (22) reliant fluidiquement le réservoir de stockage (4) à la ligne de transfert (5), la ligne de transfert (5) étant en outre reliée fluidiquement au réservoir de stockage (4) par au moins une première conduite de purge (23) configurée pour permettre le transfert d’hydrogène gazeux basse pression depuis le réservoir de stockage (4) vers la ligne de transfert (5), l’hydrogène gazeux basse pression ayant notamment une pression inférieure ou égale à 3,5 bara, l’hydrogène gazeux basse pression appartenant à un ciel gazeux du réservoir de stockage (4). Procédé de fourniture d’hydrogène liquéfié au moyen d’une installation (1) selon l’une des revendications précédentes, le liquéfacteur (3) étant dans le deuxième état, le procédé comportant les étapes de : a) balayer et/ou purger la ligne de transfert (5) avec un gaz inerte tel que de l’azote ou de l’hélium, provenant d’une source d’azote gazeux ou d’hélium gazeux, notamment tant que la ligne de transfert (5) comporte un taux d’O2 supérieur ou égal à 1 ppm ; b) balayer et/ou purger la ligne de transfert (5) avec de l’hydrogène gazeux basse pression provenant du ciel gazeux du réservoir de stockage (4), notamment tant que la ligne de transfert (5) comporte un taux de N2 supérieur ou égal à 5 ppm ou tant que la ligne de transfert (5) comporte un taux de He supérieur ou égal à 5 ppm, l’étape b) étant notamment dépourvue de compressions/détentes de l’hydrogène gazeux basse pression tant que la ligne de transfert (5) comporte un taux de N2 supérieur ou égal à 5 ppm ou tant que la ligne de transfert (5) comporte un taux de He supérieur ou égal à 5 ppm. Procédé selon la revendication précédente, les étapes a) et b) étant réalisées successivement, l’une après l’autre. Procédé selon l’une des revendications 2 à 3, la pression dans la première conduite de purge (23) étant constante dans le temps ou diminuant dans le temps, pendant toute la durée de l’étape b). Procédé selon l’une des revendications 2 à 4, comportant après l’étape b), une étape de transfert d’hydrogène liquéfié du liquéfacteur (3) vers le réservoir à remplir (6) ou du réservoir de stockage (4) vers le réservoir à remplir (6). Procédé selon l’une des revendications 2 à 5, le liquéfacteur (3) étant dans le premier état, le procédé comportant les étapes de : c) balayer et/ou purger la ligne de transfert (5) avec un gaz inerte tel que de l’azote ou de l’hélium, provenant d’une source d’azote gazeux ou d’hélium gazeux, notamment tant que la ligne de transfert (5) comporte un taux d’O2 supérieur ou égal à 1 ppm ; d) balayer et/ou purger la ligne de transfert (5) avec de l’hydrogène gazeux pur moyenne pression provenant du liquéfacteur (3), notamment tant que la ligne de transfert (5) comporte un taux de N2 supérieur ou égal à 5 ppm ou tant que la ligne de transfert (5) comporte un taux de He supérieur ou égal à 5 ppm, ladite étape d) comportant un balayage à l’hydrogène gazeux pur moyenne pression provenant du liquéfacteur (3) suivi et d’une alternance de compressions/détentes avec de l’hydrogène gazeux pur moyenne pression provenant du liquéfacteur (3). Procédé selon la revendication précédente, comportant après l’étape d), une étape de transfert d’hydrogène liquéfié du liquéfacteur (3) vers le réservoir à remplir (6) ou du réservoir de stockage (4) vers le réservoir à remplir (6). Procédé selon l’une des revendications 2 à 7, comportant préalablement à l’étape a), ou préalablement à l’étape c), une étape x) de détermination de l’état de fonctionnement du liquéfacteur entre le premier état et le deuxième état et un balayage/purge de la ligne de transfert (5) soit par la mise en œuvre des étapes a) et b) ou par la mise en œuvre des étapes c) et d).