Brevet FR3045795A1 (20170623)
REVENDICATIONS1. Procédé de liquéfaction d'un gaz combustible comprenant majoritairement du méthane, dans lequel ledit gaz combustible circule dans un circuit primaire (I) ouvert depuis une source de gaz combustible (G-1) vers un réservoir pour gaz liquéfié (G-3), tandis qu'un mélange réfrigérant circule dans un circuit secondaire (II) fermé, ledit procédé comprenant les phases suivantes : - une phase de pré-refroidissement (1000) et de liquéfaction (2000), au cours de laquelle le gaz combustible de débit initial m est refroidi et liquéfié entre la température ambiante To et une température T2 au moins aussi basse que la température bulle du gaz, cette phase (1000, 2000) étant réalisée par échange thermique avec du mélange réfrigérant (MR-1, MRV-4) circulant contre-courant du flux de gaz combustible dans au moins un premier échangeur thermique (100,\n<CLM>\1\t; et - une phase de sous-refroidissement (3000) au cours de laquelle le gaz combustible liquéfié est sous-refroidi de la température T2 jusqu'à une température T3 de sous-refroidissement, cette phase de sous-refroidissement étant réalisée dans un échangeur thermique de sous -refroidissement (300) ; ledit procédé étant caractérisé en ce que la phase de sous-refroidissement (3000) est réalisée par échange thermique avec un flux d'azote gazeux initialement complètement liquide provenant du réservoir d'azote liquide (N-1) et circulant, dans un circuit tertiaire 3045795 26 (III) ouvert, à contre-courant du flux de gaz combustible.\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 1, dans lequel : 5 on distribue, le gaz combustible (G-1) de débit m à la sortie de la source de gaz, en deux sous-flux (G-G-1) et (G-P-1) de débits respectifs m1 et m2=m-m1 ; puis on injecte le sous-flux de gaz combustible (G-G- 10\n<CLM>\1\tde débit m1 dans ledit premier échangeur thermique (100), pour le liquéfier et le refroidir par échange thermique avec le flux principal (MR-1) de mélange réfrigérant circulant à contre-courant du flux de gaz combustible ; et 15 on injecte le sous-flux de gaz G-P-1 de débit m2 dans un échangeur thermique annexe (400), pour le liquéfier et le refroidir par échange thermique avec le flux d'azote complètement vaporisé sortant de l'échangeur thermique de sous- 20 refroidissement (300).\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 2, dans lequel le débit m1 du sous-flux de gaz combustible injecté dans le premier échangeur thermique (100) représente au moins 80% 25 et de préférence de l'ordre de 95% du débit initial m de gaz combustible à la sortie de la source de gaz (G-1).\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la phase de pré-refroidissement (1000) 30 et de liquéfaction (2000) comprend les étapes suivantes : - le pré-refroidissement (1000) du gaz combustible de la température ambiante To jusqu'à une température 3045795 27 T1 égale à la température de rosée du gaz combustible, cette phase de pré-refroidissement (1000) étant réalisée, dans le premier échangeur thermique (100), par échange thermique avec le flux 5 principal (MR-1) de mélange réfrigérant circulant contre-courant du flux de gaz combustible ; - la liquéfaction (2000) du gaz combustible de la température T1 la température T2, cette phase de liquéfaction étant réalisée par échange thermique 10 avec une fraction du mélange réfrigérant (MR-V-4) circulant à contre-courant du flux de gaz combustible, dans un échangeur thermique de liquéfaction (200) disposé en cascade entre le premier échangeur thermique (100) et l' l'échangeur 15 thermique de sous-refroidissement (300).\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel : - on comprime, dans un premier compresseur (12), le 20 flux principal (MR-2) de mélange réfrigérant à la sortie du premier échangeur thermique (100), et on le refroidit dans un premier dispositif de post-refroidissement (13) ; puis - on sépare le flux principal de mélange réfrigérant 25 comprimé et refroidi (MR-8) en fraction légère (MR- V-1) et lourde (MR-L-1) dans un séparateur de phase (17) ; puis - on injecte, dans le premier échangeur thermique (100), la fraction lourde (MR-L-1) issue dudit 30 premier séparateur de phase (17), en la faisant circuler à contrecourant du flux de réfrigérant principal (MR-1), puis en la réunissant (état MR-L- 3045795 28\n<CLM>\1\taudit flux principal (MR-1) de mélange réfrigérant, à la sortie dudit premier échangeur thermique (100) ; - tandis qu'on injecte, successivement dans les 5 échangeurs (100) puis (200) la fraction légère respectivement sous les formes MR-V-1 et MR-V-2, en les faisant circuler à contrecourant du flux réfrigérant (MR-1) pour l'échangeur (100) et (MR-V4) pour l'échangeur (200), avec une étape 10 intermédiaire en sortie d'échangeur (200) où la fraction légère (MR-V-5) est réunie à la fraction lourde (MR-L-2) pour former le flux principal de mélange réfrigérant (MR-1). 15\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 5, dans lequel : - à la sortie du premier dispositif de post-refroidissement (13), on sépare, dans un deuxième séparateur de phase (14), le flux principal (MR-4) de mélange réfrigérant en fractions vapeur (MR-5-a) 20 et liquide (MR-5-b) afin de monter en pression chaque fraction (MR-6-a, MR-6-b).\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 6, dans lequel : - La fraction initialement vapeur (MR-5-a) est 25 comprimée et devient la fraction (MR-6-a), qui est refroidie à l'ambiante (MR-7-a), - ladite fraction comprimée et refroidie (MR-7-a) est réunie à la fraction purement liquide (MR-6-b) qui correspond à la fraction (MR-5-b) après avoir été 30 comprimée à la même pression que (MR-7-a) ; - la réunion produit le mélange réfrigérant (MR-8) qui est diphasique et à haute pression ; 3045795 29 - ledit mélange réfrigérant (MR-8) est ensuite séparé dans le ballon séparateur (17) en une fraction légère purement vapeur (MR-V-1) et une fraction lourde purement liquide (MR-L-1). 5\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le gaz à liquéfier contient du méthane en une proportion molaire d'au moins 80%. 10\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 8, dans lequel la température 12 est comprise entre -140°C et -110°C, et la température 13 de sous-refroidissement du gaz combustible liquéfié est comprise entre -140°C et -170°C. 15\n<CLM>\1\tInstallation de liquéfaction d'un gaz pour la mise en oeuvre du procédé tel que défini selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, ladite installation comprenant un circuit primaire (I) relié à une source (G1) de gaz combustible et à un réservoir pour gaz liquéfié 20 (G-3), et un circuit secondaire (II) fermé dans lequel circule un mélange réfrigérant, l'installation comprenant en outre au moins un premier échangeur thermique (100,\n<CLM>\1\tet au moins un échangeur thermique de sous-refroidissement (200) disposés en cascade pour refroidir 25 et liquéfier le gaz circulant dans le circuit primaire (I), ledit premier échangeur thermique (100,\n<CLM>\1\tétant traversé par les circuits primaire (I) et secondaire (II) disposés de manière que le gaz combustible et le mélange réfrigérant y circulent à contre-courant, 30 ladite installation étant caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un circuit tertiaire ouvert (III) dans lequel circule un flux d'azote initialement complètement liquide provenant d'un réservoir d'azote liquide (N-1), 3045795 30 ledit échangeur thermique de sous-refroidissement (300) étant traversé par ledit circuit tertiaire (III) de manière que le flux d'azote et le gaz combustible y circulent à contre-courant. 5\n<CLM>\1\tInstallation selon la revendication 10, comprenant en outre un troisième échangeur thermique annexe (400) dans lequel on injecte une fraction m2 du gaz combustible, pour le liquéfier et le refroidir par 10 échange thermique avec le flux d'azote complètement vaporisé sortant de l'échangeur thermique de sous-refroidissement (300).