Brevet FR3145606A1 — publié le 20240809

L’invention concerne un dispositif de réchauffage d’un flux de fluide cryogénique comprenant un ensemble d’échangeur(s) (2, 3) de chaleur définissant, disposées en série, deux portions d’échange thermique comprenant chacune au moins un premier passage (12, 13) pour le flux de fluide cryogénique à réchauffer et au moins un second passage (22, 23) pour un fluide caloporteur de réchauffage, les passages étant configurées pour échanger thermiquement, le dispositif (1) comprenant un premier ensemble de conduites (120, 121, 122) comportant un ensemble de vanne(s) (123, 124) et configurées pour guider du fluide cryogénique dans les premiers passages (12, 13), un second ensemble de conduites (32) configurées pour guider du fluide caloporteur dans les seconds passages (22, 23), dans lequel, le premier ensemble de conduites (120, 121, 122) et l’ensemble de vanne(s) (123, 124) correspondantes sont configurés pour permettre d’inverser l’ordre de passage du flux de fluide cryogénique dans les deux portions d’échange thermique en série. Figure d’abrégé : Fig. 1 Dispositif et procédé de réchauffage d’un flux de fluide L’invention concerne un dispositif et un procédé de réchauffage d’un flux de fluide, notamment cryogénique. L’invention concerne plus particulièrement un dispositif de réchauffage d’un flux de fluide cryogénique, par exemple pour la vaporisation de l’hydrogène liquide, comprenant un ensemble d’échangeur(s) de chaleur définissant, disposées en série, deux portions d’échange thermique comprenant chacune au moins un premier passage pour le flux de fluide cryogénique à réchauffer et au moins un second passage pour un fluide caloporteur de réchauffage, les premier et second passages étant configurées pour échanger thermiquement, le dispositif comprenant un premier ensemble de conduites comportant un ensemble de vanne(s) et configurées pour guider du fluide cryogénique dans les premiers passages, un second ensemble de conduites configurées pour guider du fluide caloporteur dans les seconds passages. Pour des raisons d’augmentation de la densité énergétique, l’hydrogène est souvent stocké sous forme liquide alors que son utilisation finale se fait le plus souvent proche de la température ambiante, par exemple dans une pile à combustible. Il est alors indispensable de prévoir un système de réchauffement entre le point de prélèvement de liquide et son utilisation finale. Ce réchauffement peut se faire, par exemple, avec des échangeurs atmosphériques, mais ces installations demandent beaucoup de volume et un accès à l’ambiant, ce qui n’est pas toujours possible. De plus, la prise en glace de ces échangeurs (givre) limite l’utilisation continue et est difficile à évaluer dans la conception (dimensionnement). D’autres systèmes utilisent un fluide caloporteur de réchauffage, mais ce dernier est toujours soumis au risque de solidification car, hormis l’hélium, tous les fluides se solidifient aux températures d’ébullition de l’hydrogène. Dans ce cas, deux stratégies d’opération principales existent : dans une premier stratégie cette prise en glace est prévue dans le dimensionnement de l’échangeur de chaleur. Les sections de passages du côté du fluide caloporteur sont prévues suffisamment grandes pour assurer un écoulement dans tous les conditions. Dans une deuxième stratégie on réalise un dimensionnement dans lequel le coefficient d’échange thermique du côté du fluide caloporteur est bien supérieur aux coefficients d’échange thermique du côté de l’hydrogène à refroidir. De plus, l’épaisseur séparant les deux fluides permet d’homogénéiser les températures afin que la température de paroi du côté du fluide caloporteur soit toujours au-dessus de la température de solidification de ce dernier. Ces deux stratégies ont l’inconvénient de nécessiter un volume et surtout une masse importante pour l’échangeur. Ceci peut être un problème majeur dans certaines applications. De plus, cette masse importante ne permet pas de réguler la température de l’hydrogène rapidement comme dans d’autres types d’échangeurs, car l’inertie thermique de l’échangeur même est un frein important. Ces systèmes ont aussi souvent un domaine d’opération en débit et pression relativement réduit. Il existe également la possibilité de réchauffer l’hydrogène au moins en partie à l’aide de chaleur produite par résistance électrique, mais ceci est économiquement et écologiquement une solution à éviter. Un but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients de l’art antérieur relevés ci-dessus. A cette fin, le dispositif selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu’en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que le premier ensemble de conduites et l’ensemble de vanne(s) correspondantes sont configurés pour permettre d’inverser l’ordre de passage du flux de fluide cryogénique dans les deux portions d’échange thermique en série. Par ailleurs, des modes de réalisation de l’invention peuvent comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : le premier ensemble de conduites et l’ensemble de vanne(s) sont configurés pour permettre d’inverser l’ordre de passage du flux de fluide cryogénique dans les deux portions d’échange thermique en série en inversant le sens de passage de fluide cryogénique dans les premiers passages sans inverser le sens de circulation du fluide caloporteur de réchauffage dans les seconds passage, le flux de fluide cryogénique et le fluide caloporteur sont à co-courants ou à contre-courant dans l’une ou moins des portions d’échange thermique, l’ensemble de vanne(s) du premier ensemble de conduites comprend un ensemble de vannes pilotées configurées pour inverser l’ordre de passage du flux de fluide cryogénique dans les deux portions d’échange thermique en série en réponse à un signal de commande, par exemple en réponse à une valeur de grandeur physique relative au flux de fluide cryogénique ou au fluide caloporteur dans le dispositif, le dispositif comprend un organe électronique de stockage et de traitement de donnée comprenant un microprocesseur et configuré pour commander tout ou partie de l’ensemble ensemble de vannes pilotées, le dispositif comprend au moins un capteur de mesure d’une valeur de grandeur physique relative au flux de fluide cryogénique et/ou au fluide caloporteur de réchauffage, par exemple une température, un débit, un état, l’organe électronique de stockage et de traitement de donnée est configuré commander tout ou partie de l’ensemble ensemble de vannes pilotées en fonction de la valeur mesurée par le au moins un capteur de mesure par rapport à une valeur de référence, les deux portions d’échange thermique disposées en série appartiennent à un seul échangeur ou à deux échangeurs de chaleurs distincts, par exemple des échangeurs de chaleur identiques, l’échangeur de chaleur ou l’un au moins des échangeurs de chaleurs est du type à plaques ou du type tube(s), par exemple avec le second passage disposé autour du premier passage, le dispositif comprend un échangeur de chaleur ou une portion d’échange thermique de chaleur supplémentaire disposé(e) en série en aval des deux portions d’échange thermique et assurant un échange thermique entre le fluide cryogénique qui a transité dans les deux portions d’échange thermique et un fluide caloporteur. L’invention concerne également un procédé de réchauffage d’un flux de fluide cryogénique, par exemple de l’hydrogène liquide, utilisant un dispositif de réchauffage conforme à l’une quelconque des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous, dans lequel, au cours d’une première étape, un flux de fluide cryogénique à réchauffer est mis en circulation dans les premier passage des deux portions d’échange thermique en série dans un premier ordre et un premier sens de circulation et, simultanément, un fluide caloporteur de réchauffage est mis en circulation dans les seconds passages, le procédé comportant étape d’inversion un flux de fluide cryogénique à réchauffer dans les premier passage des deux portions d’échange thermique en série, c’est-à-dire dans un deuxième ordre et deuxième sens de circulation contraires respectivement aux premier ordre et premier sens de circulation. Selon d’autres particularités possibles : au cours de la première étape, les flux de fluide cryogénique à réchauffer et de fluide caloporteur de réchauffage circulent dans le même sens c’est-à-dire à co-courant dans la première des deux portions d’échange thermique en série, , au cours de la première étape, les flux de fluide cryogénique à réchauffer et de fluide caloporteur de réchauffage circulent dans des sens opposés c’est-à-dire à contre-courant dans la seconde des deux portions d’échange thermique en série, le dispositif est configuré de sorte que, à la sortie de la première des deux portions d’échange thermique en série, c’est-à-dire entre les deux portions d’échange thermique, la température du fluide cryogénique est maintenue supérieure à la température de solidification du fluide caloporteur, l’étape d’inversion est déclenchée en réponse à la détection d’au moins un paramètre représentatif d’apparition ou de risque d’apparition d’une solidification du fluide caloporteur dans une portion d’échange thermique, le au moins un paramètre représentatif d’apparition comprend au moins l’un parmi : une variation de débit du fluide caloporteur, une variation de température du fluide cryogénique et/ou du fluide caloporteur, un niveau de température du fluide cryogénique et/ou du fluide caloporteur, une variation de la perte de charge au sein du dispositif. 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 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 : est une vue schématique et partielle illustrant un exemple de structure et de fonctionnement d’un dispositif de réchauffage selon un premier exemple de réalisation de l’invention, est une vue schématique et partielle illustrant un exemple de structure et de fonctionnement d’un dispositif de réchauffage selon un deuxième exemple de réalisation de l’invention. 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. Le dispositif 1 de réchauffage d’un flux de fluide cryogénique illustré à la peut être utilisé, par exemple, pour la vaporisation ou le réchauffage de l’hydrogène liquide. Le dispositif 1 peut être utilisé également pour un fluide non cryogénique (par exemple qui est liquide à une température supérieure à 150°C ou supérieure à -100°C). Plus généralement, ce dispositif 1 peut être utilisé pour le réchauffement de fluide (hydrogène par exemple) par échange de chaleur avec un fluide caloporteur dont la température de solidification est supérieure à la température d’entrée du fluide à réchauffer. Ce dispositif 1 comprend un ensemble d’échangeur(s) 2, 3 de chaleur (deux échangeurs de chaleur disposés en série dans cet exemple) définissant deux portions d’échange thermique en série sur le trajet d’un flux de fluide, par exemple cryogénique, à réchauffer. Chaque portion d’échange thermique comprend au moins un premier passage 12, 13 pour le flux de fluide cryogénique à réchauffer et un second passage 22, 23 pour un fluide caloporteur de réchauffage, les premier et second passages étant en échange thermique. Le dispositif 1 comprend un premier ensemble de conduites 120, 121, 122 comportant un ensemble de vannes 123, 124 et configurées pour guider du fluide cryogénique dans les premiers passages 12, 13. Le premier ensemble de conduites amène le fluide à l’entrée du ou des premiers passages d’une première portion d’échange thermique puis récupère le fluide qui y a circulé au niveau d’au moins une sortie de la première portion d’échange thermique et guide le flux à l’entrée du ou des premiers passages de la seconde portion d’échange thermique. Le circuit récupère le fluide ayant circulé dans la seconde portion d’échange thermique au niveau d’au moins une sortie. Ce fluide cryogénique réchauffé peut ensuite être dirigé vers une application en aval. Le dispositif 1 comporte également un second ensemble de conduites 32 configurées pour guider du fluide caloporteur dans les second passage 22, 23 des deux portions d’échange thermique. Dans l’exemple illustré, un circuit de fluide caloporteur indépendant est prévu pour chaque portion d’échange thermique. Selon une particularité avantageuse, le premier ensemble de conduites 120, 121, 122 et l’ensemble de vanne(s) 123, 124 correspondantes sont configurés pour permettre d’inverser l’ordre de passage du flux de fluide cryogénique dans les deux portions d’échange thermique en série. C’est-à-dire que le système de distribution de fluide permet d’inverser l’ordre de passage du fluide à réchauffer dans ces deux portions d’échange thermique. Comme illustrée à la , dans une première configuration non limitative (avant inversion), le flux de fluide cryogénique et le fluide caloporteur sont de préférence orientés à co-courants (même sens) dans la première portion d’échange thermique et à contre-courant (sens opposés) dans la seconde portion d’échange thermique. Dans cet exemple, chaque portion d’échange thermique est traversée par le fluide caloporteur dans le même sens. C’est-à-dire que, dans cet exemple, les deux flux de fluide caloporteurs arrivent d’un même côté (par exemple longitudinal) et repartent d’un autre même côté (par exemple longitudinal). Par exemple, le premier ensemble de conduites 120, 121, 122 et l’ensemble de vanne(s) 123, 124 permettent d’inverser l’ordre de passage du flux de fluide cryogénique dans les deux portions d’échange thermique en série en inversant le sens de passage de fluide cryogénique dans les premiers passages 12, 13 sans inverser le sens de circulation du fluide caloporteur de réchauffage dans les seconds passages. A cet effet, les extrémités des premiers passages 12 des deux portions d’échange thermique situées d’un même côté peuvent être reliées en parallèle à une arrivée de fluide cryogénique à réchauffer, par exemple via des conduites en parallèle et un ensemble de vannes 123. Ces mêmes extrémités des premiers passages 12 des deux portions d’échange thermique qui ne débouchent pas entre les deux portions d’échange thermique peuvent être reliées en parallèle à une sortie de fluide cryogénique réchauffé, par exemple via des conduites en parallèle et un ensemble de vannes 124. Dans l’exemple illustré quatre vannes 123, 124 à deux voies sont utilisées mais il est possible de prévoir un autre nombre de vannes, par exemple en utilisant des vannes à trois voies. Par rapport à la première configuration d’écoulement symbolisée à la avec des flèches (vanne ouvertes en blanc et vannes fermées en noir), l’inversion du chemin du flux de fluide cryogénique à réchauffé peut être obtenue en inversant les ouvertures/fermetures des vannes (chemin inversé en pointillés). L’ensemble de vannes 123, 124 du premier ensemble de conduites 120, 121, 122 comprend par exemple un ensemble de vannes pilotées configurées pour inverser l’ordre de passage du flux de fluide cryogénique dans les deux portions d’échange thermique en série en réponse à un signal de commande, par exemple en réponse à une valeur de grandeur physique relative au flux de fluide cryogénique ou caloporteur dans le dispositif. Le dispositif 1 peut comporter un organe 5 électronique de stockage et de traitement de données comprenant un microprocesseur et configuré pour commander tout ou partie de l’ensemble de vannes pilotées. Le dispositif peut comprendre au moins un capteur 4 de mesure d’une valeur de grandeur physique relative au flux de fluide cryogénique et/ou au fluide caloporteur de réchauffage, par exemple une température, un débit, un état, pour déclencher (automatiquement) l’inversion du flux. Par exemple, l’inversion peut être déclenchée en réponse à la mesure 4 d’un seuil bas déterminé de température du fluide cryogénique à réchauffer mesurée en sortie de la première portion d’échange thermique. Tout autre paramètre alternatif ou cumulatif peut être envisagé pour générer l’inversion, par exemple un paramètre mesuré ou calculé ou estimé représentatif d’apparition ou de risque d’apparition d’une solidification de fluide caloporteur trop importante dans une portion d’échange thermique. Par exemple un au moins des paramètres suivants (mesuré ou calculé) peut déclencher l’inversion : une variation de débit du fluide caloporteur, une variation de température du fluide cryogénique et/ou du fluide caloporteur, un niveau de température du fluide cryogénique et/ou du fluide caloporteur, une variation de la perte de charge au sein du dispositif. Ainsi, en cas de détection de formation d’une couche de solide trop importante (par exemple par déséquilibrage des débits du fluide caloporteur ou par baisse de température du fluide à refroidir en sortie de l’échangeur utilisé en co-courant ou encore par augmentation de la perte de charge du fluide caloporteur à travers l’échangeur), l’inversion est déclenchée. Le fluide partiellement réchauffé (température supérieure à la température de solidification du fluide caloporteur) est mis en échange thermique avec la portion solidifiée qui sera ainsi réchauffée et re-liquéfiée. Ce solide sera donc liquéfié rapidement et le passage de nouveau libéré. Ceci permettra si nécessaire d’inverser à nouveau l’ordre des échangeurs en cas de détection de début de bouchage dans l’autre passage ou portion. Cette solution permet d’assumer temporairement une solidification du fluide caloporteur pendant un certain temps, avant de liquéfier ce solide. La structure du dispositif ne nécessite pas de dédoubler le système dans sa totalité pour assurer cette fonction. Dans l’exemple illustré les deux portions d’échange thermique sont formées dans deux échangeurs de chaleurs distincts (par exemple identiques). Bien entendu, ces deux portions d’échange thermiques pourraient être formées au sein d’un même échangeur de chaleur. De plus, l’exemple illustré prévoit des échangeurs en tube concentriques (fluide caloporteur autour du fluide à réchauffer), mais d’autres types de technologies d’échangeurs de chaleur (ainsi que leurs combinaisons) sont possibles : échangeurs de chaleur de type « tube-en-tube », « multitube-en-tube », à « plaques ». De préférence, les ou au moins l’un des échangeurs de chaleur possèdent, pour chaque fluide, un seul distributeur de fluide en entrée et un seul collecteur du fluide en sortie. Par exemple, pour le fluide caloporteur, le distributeur (entrée) et le collecteur (sortie) peuvent être communs aux deux portions. De même, il est possible de prévoir une seule calandre pour le fluide caloporteur pour les deux portions et deux ou plusieurs tubes pour le fluide à réchauffer. Les deux portions d’échange thermiques peuvent être dimensionnées pour que chacune n’assure pas l’intégralité du réchauffement final souhaité du fluide cryogénique. Par exemple, chaque portion d’échange thermique est configurée pour assurer un réchauffement du fluide cryogénique jusqu’à une température supérieure à la température de solidification du fluide caloporteur. Ainsi, pendant que le fluide à réchauffer entre à co-courant dans la première portion d’échange thermique, il se réchauffe jusqu’au-dessus de la température de solidification du fluide caloporteur. Ce fluide partiellement réchauffé passe ensuite dans la seconde portion d’échange thermique d’où il sort à une température proche de la température d’entrée du fluide caloporteur. De préférence également, les portions d’échange thermique sont dimensionnées pour que le coefficient de transfert thermique du côté du fluide caloporteur soit bien supérieur au coefficient d’échange thermique du côté du fluide à refroidir. De préférence le dispositif est isolé thermiquement, mais de préférence sans vide. Dans le cas d’une telle installation, le flux de fluide réchauffé peut être soumis à des variations de température, notamment suite au passage du fluide réchauffé dans des parties de tuyauterie traversées précédemment par du fluide très froid. Pour lisser ou encore surchauffer le fluide il peut être prévu un échangeur 3 ou portion d’échange thermique de chaleur supplémentaire en série en aval comme illustré à la (passages 13, 23, circuit de fluide caloporteur 32 qui peut être un flux de fluide caloporteur distinct et différent de celui employé pour les portions précitées). C’est-à-dire qu’un troisième échangeur (co-courant ou de préférence à contre-courant) peut être prévu en aval pour encore chauffer le fluide cryogénique ou pour stabiliser sa température. L’invention permet un réchauffement fonctionnant en continue même avec des conditions d’opération variables. Le dispositif est léger et compact et peut utiliser un fluide caloporteur usuel. Dispositif de réchauffage d’un flux de fluide cryogénique, par exemple pour la vaporisation de l’hydrogène liquide, comprenant un ensemble d’échangeur(s) (2, 3) de chaleur définissant, disposées en série, deux portions d’échange thermique comprenant chacune au moins un premier passage (12, 13) pour le flux de fluide cryogénique à réchauffer et au moins un second passage (22, 23) pour un fluide caloporteur de réchauffage, les premier et second passages étant configurées pour échanger thermiquement, le dispositif (1) comprenant un premier ensemble de conduites (120, 121, 122) comportant un ensemble de vanne(s) (123, 124) et configurées pour guider du fluide cryogénique dans les premiers passages (12, 13), un second ensemble de conduites (32) configurées pour guider du fluide caloporteur dans les seconds passages (22, 23), dans lequel, le premier ensemble de conduites (120, 121, 122) et l’ensemble de vanne(s) (123, 124) correspondantes sont configurés pour permettre d’inverser l’ordre de passage du flux de fluide cryogénique dans les deux portions d’échange thermique en série. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier ensemble de conduites (120, 121, 122) et l’ensemble de vanne(s) (123, 124) sont configurés pour permettre d’inverser l’ordre de passage du flux de fluide cryogénique dans les deux portions d’échange thermique en série en inversant le sens de passage de fluide cryogénique dans les premiers passages (12, 13) sans inverser le sens de circulation du fluide caloporteur de réchauffage dans les seconds passage (22, 23). Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le flux de fluide cryogénique et le fluide caloporteur sont à co-courants ou à contre-courant dans l’une ou moins des portions d’échange thermique. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l’ensemble de vanne(s) (123, 124) du premier ensemble de conduites (120, 121, 122) comprend un ensemble de vannes pilotées configurées pour inverser l’ordre de passage du flux de fluide cryogénique dans les deux portions d’échange thermique en série en réponse à un signal de commande, par exemple en réponse à une valeur de grandeur physique relative au flux de fluide cryogénique ou au fluide caloporteur dans le dispositif. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu’il comprend un organe (5) électronique de stockage et de traitement de donnée comprenant un microprocesseur et configuré pour commander tout ou partie de l’ensemble de vannes pilotées. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un capteur (4) de mesure d’une valeur de grandeur physique relative au flux de fluide cryogénique et/ou au fluide caloporteur de réchauffage, par exemple une température, un débit, un état. Dispositif selon les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que l’organe (5) électronique de stockage et de traitement de donnée est configuré commander tout ou partie de l’ensemble de vannes pilotées en fonction de la valeur mesurée par le au moins un capteur (4) de mesure par rapport à une valeur de référence. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les deux portions d’échange thermique disposées en série appartiennent à un seul échangeur ou à deux échangeurs de chaleurs distincts, par exemple des échangeurs de chaleur identiques. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l’échangeur de chaleur ou l’un au moins des échangeurs de chaleurs est du type à plaques ou du type tube(s), par exemple avec le second passage (22, 23) disposé autour du premier passage (12, 13). Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu’il comprend un échangeur (3) de chaleur ou une portion d’échange thermique de chaleur supplémentaire disposé(e) en série en aval des deux portions d’échange thermique et assurant un échange thermique entre le fluide cryogénique qui a transité dans les deux portions d’échange thermique et un fluide caloporteur (32). Procédé de réchauffage d’un flux de fluide cryogénique, par exemple de l’hydrogène liquide, utilisant un dispositif de réchauffage conforme à l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel, au cours d’une première étape, un flux de fluide cryogénique à réchauffer est mis en circulation dans les premier passage (12, 13) des deux portions d’échange thermique en série dans un premier ordre et un premier sens de circulation et, simultanément, un fluide caloporteur de réchauffage est mis en circulation dans les seconds passages (22, 23), le procédé comportant une étape d’inversion un flux de fluide cryogénique à réchauffer dans les premier passage (12, 13) des deux portions d’échange thermique en série, c’est-à-dire dans un deuxième ordre et deuxième sens de circulation contraires respectivement aux premier ordre et premier sens de circulation. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que, au cours de la première étape, les flux de fluide cryogénique à réchauffer et de fluide caloporteur de réchauffage circulent dans le même sens c’est-à-dire à co-courant dans la première des deux portions d’échange thermique en série. Procédé selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que, au cours de la première étape, les flux de fluide cryogénique à réchauffer et de fluide caloporteur de réchauffage circulent dans des sens opposés c’est-à-dire à contre-courant dans la seconde des deux portions d’échange thermique en série. Procédé selon l’une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que le dispositif est configuré de sorte que, à la sortie de la première des deux portions d’échange thermique en série, c’est-à-dire entre les deux portions d’échange thermique, la température du fluide cryogénique est maintenue supérieure à la température de solidification du fluide caloporteur. Procédé selon l’une quelconque des revendications 11 à 14, caractérisé en ce que l’étape d’inversion est déclenchée en réponse à la détection d’au moins un paramètre représentatif d’apparition ou de risque d’apparition d’une solidification du fluide caloporteur dans une portion d’échange thermique. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que le au moins un paramètre représentatif d’apparition comprend au moins l’un parmi : une variation de débit du fluide caloporteur, une variation de température du fluide cryogénique et/ou du fluide caloporteur, un niveau de température du fluide cryogénique et/ou du fluide caloporteur, une variation de la perte de charge au sein du dispositif.