INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
FR3052239 et FR3052240 proposent de liquéfier simultanément le gaz naturel et le CO2 capturé du gaz naturel grâce à un cycle frigorifique commun mais ne mentionnent pas le captage et la liquéfaction du CO2 des gaz de combustion. Comme mentionné ci-dessus, ces procédés ne permettent de traiter que 20% du CO2 global émis.
US11112174 décrit une installation de GNL qui comprend la capture native du CO2 du gaz naturel et des gaz d'échappement du SMR (qui produit de l'hydrogène alimentant une turbine à gaz, entraînant un compresseur de réfrigérant ou couplé à un générateur d'électricité), et une unité de compression pour envoyer le CO2 capturé vers la séquestration. Cependant, le CO2 comprimé n'est pas adapté au transport par porteur et une unité de capture de CO2 dédiée aux effluents gazeux du SMR ne permet pas de tirer parti des synergies potentielles avec les autres unités.
La présente invention fournit une solution pour améliorer la capture globale du carbone d'une usine de GNL et pour produire du CO2 liquide en même temps lorsqu'il est nécessaire pour le transport par transporteur.
Selon un objet de l’invention, il est prévu un appareil de production de gaz naturel refroidi et de CO2 liquide comprenant : Une unité d'élimination de CO2 présent dans un débit de gaz naturel pour séparer un premier gaz riche en CO2 du gaz naturel et produire un débit de gaz naturel purifié en CO2 (9) ; Une ou plusieurs unités de capture de CO2, autre que l’unité d’élimination de CO2, pour séparer au moins un deuxième gaz riche en CO2 d’au moins un gaz contenant du CO2 provenant d’au moins une unité de combustion, l’au moins une unité de combustion étant alimentée par un gaz riche en méthane , pouvant être une partie du gaz naturel, éventuellement purifié en CO2 et/ou par un gaz auxiliaire produit en traitant au moins une partie du débit de gaz naturel, par exemple dans une unité de reformage ; Une unité de refroidissement et de liquéfaction, équipée de moyens de production de frigories comprenant un ou plusieurs compresseurs de réfrigérant, reliée à l’unité d’élimination pour recevoir le gaz naturel purifié ainsi que le premier gaz riche en CO2 ainsi qu’à au moins une unité de capture de CO2 pour recevoir l’au moins un deuxième gaz riche en CO2 ; et comprenant des moyens pour sortir le premier gaz riche en CO2 de l’unité de refroidissement sous forme liquide , des moyens pour sortir l’au moins un deuxième gaz riche en CO2 de l’unité de refroidissement sous forme liquide et des moyens pour sortir le gaz naturel de l’unité de refroidissement suite à son refroidissement voire sa liquéfaction.
Selon d’autres aspects facultatifs : l’unité de refroidissement et de liquéfaction comprend un échangeur de chaleur comprenant des passages pour la liquéfaction du premier gaz riche en CO2 et des passages pour la liquéfaction de l’au moins un deuxième gaz riche en CO2 et de préférence des passages pour le refroidissement du gaz naturel purifié, les moyens de production de frigories étant reliés à l’échangeur de chaleur ; l’appareil comprend une turbine à gaz (51) ayant une chambre de combustion, cette chambre de combustion constituant au moins une unité de combustion ; l’unité de capture de CO2 est reliée à la turbine à gaz pour être alimentée par un gaz de combustion détendu dans la turbine à gaz ; la chambre de combustion est reliée pour être alimentée par une partie du gaz naturel en amont ou en aval de l’épuration en CO2 ; la chambre de combustion est reliée pour être alimentée par de l’hydrogène produit par un procédé de reformage alimenté par du gaz naturel, de préférence ayant été refroidi dans une unité de refroidissement ; au moins une unité de combustion est reliée pour être alimentée par un gaz produit par la condensation partielle du gaz naturel refroidi ; au moins une unité de combustion est reliée pour être alimentée par un gaz produit dans un stockage du gaz naturel liquéfié ; la turbine à gaz est couplée à un compresseur de réfrigérant de l’unité de refroidissement ; l’au moins une unité de combustion fait partie d’une unité de production d’électricité ; l’unité de capture de CO2 est une unité d’adsorption de CO2, par exemple avec bascule de pression ; l’unité de capture de CO2 est une unité de lavage aux amines ; l’appareil comprend plusieurs unités de capture de CO2, autre que l’unité d’élimination de CO2, dont chacune sépare un deuxième gaz riche en CO2 d’ un gaz contenant du CO2 provenant d’ une unité de combustion différente ; l’appareil comprend une première unité de capture de CO2 qui sépare un deuxième gaz riche en CO2 d’un gaz contenant du CO2 d’une première unité de combustion et une deuxième unité de capture de CO2 qui sépare un deuxième gaz riche en CO2 d’un gaz contenant du CO2 d’une deuxième unité de combustion ; la première unité de combustion étant alimentée par un gaz riche en méthane , pouvant être une partie du gaz naturel, éventuellement purifié en CO2 ; la deuxième unité de combustion étant alimentée par un gaz auxiliaire produit en traitant au moins une partie du débit de gaz naturel, par exemple dans une unité de reformage ; le gaz auxiliaire est un gaz riche en hydrogène.
Selon un autre objet de l’invention, il est prévu un procédé de production de gaz naturel refroidi et de CO2 liquide contenant du CO2 dans lequel : on élimine du CO2 présent dans au moins une partie du débit de gaz naturel pour en séparer un premier gaz riche en CO2 du gaz naturel et produire un débit de gaz naturel purifié en CO2 ; on sépare au moins un deuxième gaz riche en CO2 d’au moins un gaz contenant du CO2 provenant d’au moins une unité de combustion, l’au moins une unité de combustion étant alimentée par un gaz riche en méthane, pouvant être une partie du gaz naturel, éventuellement purifié en CO2 ou par un gaz auxiliaire produit en traitant au moins une partie du débit de gaz naturel, par exemple dans une unité de reformage ; et utilisant des moyens communs de production de frigories comprenant un ou plusieurs compresseurs de réfrigérant, on refroidit voire liquéfie le gaz naturel purifié, on liquéfie le premier gaz riche en CO2 et l’au moins un deuxième gaz riche en CO2.
Le carter 100 forme ainsi typiquement un premier ensemble statique d’une machine hydraulique par rapport à un deuxième ensemble mobile en rotation et comprenant notamment un arbre et un bloc cylindres selon la structure bien connue d’une machine hydraulique.
On définit plus généralement deux axes : - un axe de rotation X-X, correspondant à l’axe de rotation relatif de l’arbre de la machine hydraulique par rapport au carter 100, et - un axe de pivot Z-Z, permettant d’orienter la machine hydraulique et donc l’organe associé, par exemple une roue directrice.
Une fourche de fixation est typiquement couplée aux éléments définissant l’axe de pivot Z-Z, de manière à réaliser un montage mobile en rotation selon cet axe de pivot Z-Z. De manière connue, une alimentation tournante est typiquement formée dans ce pivot.
L’axe de rotation X-X et l’axe de pivot Z-Z sont distincts, et peuvent par exemple être perpendiculaires ou inclinés d’un angle compris entre 70° et 90° l’un par rapport à l’autre. L’axe de rotation X-X définit la direction axiale de la machine hydraulique 10.
Afin de piloter l’orientation du carter 100, et donc de la machine hydraulique, le carter 100 est associé à une chape de direction 200. La chape de direction 200 est adaptée pour permettre de coupler un actionneur au carter 100 de manière à piloter sa rotation autour de l’axe de pivot Z-Z.
Dans l’exemple illustré, la chape de direction 200 présente une structure comprenant un socle 210 adapté pour être fixé sur le carter 100, et une portion de pilotage 220, adaptée pour être associée à un actionneur.
Dans l’exemple illustré, la portion de pilotage 220 présente une forme de cylindre de révolution avec un canal central traversant permettant par exemple d’y associer une tige pour définir un axe de pilotage parallèle à l’axe de pivot Z-Z.
Le socle 210 est adapté pour être fixé sur le carter 100. Le carter 100 présente ainsi des zones d’assemblage, qui sont des portions adaptées pour recevoir le socle 210 de la chape de direction 200. Dans l’exemple illustré, le carter 100 présente deux portions formant deux oreilles 120A et 120B de part et d’autre de l’axe de pivot Z-Z. Les deux oreilles sont typiquement symétriques par rapport à l’axe de pivot Z-Z. On décrit ci-après la structure de l’une de ces oreilles, l’autre oreille présentant donc typiquement une structure identique ou similaire. On se réfèrera donc aux oreilles vis la désignation générale 120, les différents éléments de chaque oreille étant le cas échéant repérés avec l’indice A ou B selon l’oreille 120A ou 120B considérée.
Chaque oreille 120 forme typiquement une base plane adaptée pour recevoir le socle 210 de la chape de direction 200.
Chaque oreille 120 présente également une pluralité de perçages que l’on décrit ci-après.
Chaque oreille présente des perçages de came 122, ces perçages de came 122, étant adaptés pour permettre l’insertion d’éléments de fixation 310 par exemple tels que des vis ou des boulons pour assembler le carter 100 à une came 300, typiquement une came multilobes dans le cas d’une machine hydraulique à pistons radiaux.
Les éléments de fixation 310 présentent typiquement une tige et une tête, la tête étant logée dans les perçages de came 122 de manière à ne pas être en saillie depuis la surface plane définie par l’oreille 120 considérée, et donc à être entièrement logée dans les perçages de came 122.
Les perçages de came 122 sont typiquement dimensionnés de manière à permettre d’insérer un élément de centrage 30 dans chaque perçage de came 122, qui vient alors surmonter la tête de l’élément de fixation 310 considéré. L’élément de centrage 30 est typiquement un élément tubulaire creux, présentant un diamètre externe sensiblement égal au diamètre interne du perçage de came 122 de manière à pouvoir être inséré dans ledit perçage de came 122. L’élément de centrage 30 est par exemple une douille ; il présente typiquement un évidement central traversant dimensionné de manière à permettre d’insérer un outil au travers de l’élément de centrage 30 pour engager ou désengager l’élément de fixation 310.
Le socle 210 présente alors typiquement des perçages de centrage 212, adaptés pour recevoir les éléments de centrage 30. Les perçages de centrage 212 présentent typiquement une dimension supérieure ou égale à la dimension des éléments de centrage 30, et sont dimensionnés de manière à ce que les éléments de centrage 30 soient entièrement logés dans les perçages de centrage 212 et les perçages de came 122 lorsque la chape de direction 200 est assemblée sur le carter 100. Dans l’exemple illustré, deux éléments de centrage 30 sont employés.
Les éléments de centrage 30 sont typiquement montés serrés dans la chape de direction 200 et dans le carter 100, c’est-à-dire qu’il existe une interférence entre le diamètre externe des éléments de centrage 30 et de leur logement formés dans la chape de direction 200 et dans le carter 100. Les éléments de centrage 30 se contractent alors par déformation élastique. De cette manière, on garantit un positionnement isostatique sans jeu de la chape de direction 200 sur le carter 100. Les éléments de centrage 30 permettent aussi de transmettre des efforts parallèles au plan d’appui entre la chape de direction 200 et le carter 100 pendant l’usage de la machine hydraulique, c’est-à-dire pour des efforts de glissement entre la chape de direction 200et le carter 100.
Une telle structure permet ainsi de réaliser un centrage et un maintien en position temporaire de la chape de direction 200 sur le carter 100. Les perçages de centrage 212 tels que proposés sont typiquement traversants. Ainsi, on peut accéder à la tête des éléments de fixation 310 lorsque la chape de direction 200 est assemblée sur le carter 100.
La cavité C peut présenter une quatrième épaisseur E4 mesurée suivant une section transversale à l’axe A. Sur l’exemple des figures 4a et 4b, la quatrième épaisseur E4 est mesurée entre l’intrados 71 et l’extrados 72 de l’aube 7. Cette quatrième épaisseur E4 maximale peut être comprise entre 1,00 et 8.00 mm. De préférence, la quatrième épaisseur E4 maximale est d’environ 2 mm.
La cavité C peut avoir une seconde dimension L2, telle qu’une largeur, mesurée dans le plan P L . Sur l’exemple des figures, la seconde dimension L2 est mesurée le long de la corde de la pale. La seconde dimension L2 maximale de la cavité C peut est comprise entre 3,00 et 16,00 mm. De préférence, la seconde dimension L2 maximale est comprise entre 3,00 et 6,00 mm, par exemple L2 est d’environ 4,00 mm.
En référence à la , l’aube 7 du premier mode de réalisation comprend en outre l’organe d’alimentation 94 qui est logé à l’intérieur de la cavité C. Cet organe 94 est notamment relié à l’élément chauffant 93 du tapis chauffant 9.
L’intégralité de la surface de la cavité C peut être remplie par le ou les organes 94 et/ou le tapis chauffant 9, sans espace vide. En pratique, la cavité C peut être dimensionnée pour permettre uniquement l’acheminement du ou des organes 94 et/ou du tapis chauffant 9, pour limiter toute perte d’espace. Lorsque de l’espace vide reste dans la cavité C, cette espace vide peut être rebouchée, notamment lors du parachèvement et des finitions de l’aube, par un matériau de remplissage R. Ce qui permet de protéger l’organe 94, le tapis chauffant 9 et le bord d’attaque 73 de l’aube 7 contre le remplissage de corps étrangers ou de l’eau dans cette cavité C. Le matériau de remplissage R illustré sur la peut être une colle, par exemple une colle réticulant à température ambiante (telle que la colle Henkel EA9396) pour éviter notamment de complexifier le procédé de fabrication avec l’ajout d’un cycle de réticulation en autoclave additionnel.
Selon une variante non illustrée sur les figures, l’aube 7 peut comprendre plusieurs cavités C formant des compartiments de chauffe. Chacun de ces compartiments de chauffe peut être activé et/ou désactivé par un opérateur (ou par un système automatisé ou semi-automatisé, selon les phases du vol et des mesures pouvant être effectuées dans l’environnement de la turbomachine par des capteurs) de façon indépendamment pour pouvoir chauffer plus ou moins fort selon les zones de l’aube et en fonction des différentes conditions de vol de la turbomachine. Chacune des cavités C (ou compartiments de chauffe) sont limitées radialement (par rapport à l’axe A) l’une de l’autre par un séparateur. Ce séparateur peut être réalisé dans un ou plusieurs matériaux fusible et/ou non fusible (tel que la résine utilisée lors du procédé de fabrication de l’aube) ou par tissage à l’intérieur de la préforme fibreuse avec plusieurs cavités (par exemple en réalisant des déliaisons des fils de chaîne et une augmentation de l’épaisseur de tissage de fils de trame au niveau des déliaisons pour former des séparateurs sous forme de raidisseurs tissés en tridimensionnel).
Les figures 5a et 5b illustrent un second mode de réalisation de l’aube 7.
Le second mode de réalisation de l’aube 7 diffère de l’aube 7 du premier mode de réalisation par la gaine de protection 8 et le tapis chauffant 9.
La gaine de protection 8 de l’aube 7 du second mode de réalisation présente des épaisseurs E1, E2, E3 variables, en particulier la première épaisseur E1 du nez 83 est supérieure aux seconde et troisième épaisseurs des ailettes 81, 82. La gaine de protection 8 recouvre également le tapis chauffant 9. Le tapis chauffant 9 comprend donc les couches isolantes externe 91 et interne 92, et l’élément chauffant 93.
Dans cet exemple des figures 5a et 5b et de façon non-limitative, le tapis chauffant 9 (et notamment l’élément chauffant 93) recouvre au moins en partie la cavité C et les faces intrados 71 et extrados 72 de l’aube 7.
La cavité C de l’aube 7 du second mode de réalisation est située entre le tapis chauffant 9 et le bord d’attaque 73. En effet, contrairement au premier mode de réalisation, les figures 5a et 5b illustrent que l’élément chauffant 93 (qui est intercalé entre les couches isolantes externe 91 et interne 92) recouvre la cavité C et au moins une partie du bord d’attaque 73 de l’aube.
Les figures 6a et 6b illustrent un troisième mode de réalisation de l’aube 7.
Le troisième mode de réalisation de l’aube 7 diffère de l’aube 7 des premier et second modes de réalisation par l’absence de la gaine de protection 8. Par ailleurs, le tapis chauffant 9 (notamment l’élément chauffant 93) du troisième mode de réalisation est agencé de manière similaire à celui de l’aube 7 du second mode de réalisation.
Avantageusement, la quatrième épaisseur E4 de la cavité C dans le troisième mode de réalisation peut être plus petite que celle dans les premier et second modes de réalisation. Ce qui permet notamment d’améliorer la tenue du bord d’attaque de la pale à l’ingestion. La seconde dimension L2 est notamment comprise entre 3,00 et 6,00 mm, par exemple L2 est d’environ 4,00 mm.
Tel que décrit ci-dessus, le tapis chauffant 9 comprend donc les couches isolantes externe 91 et interne 92, et l’élément chauffant 93, dans lequel l’élément chauffant 93 est intercalé entre les couches isolantes externe 91 et interne 92. Sur les exemples des figures 6a et 6b, le tapis chauffant 9 (notamment l’élément chauffant 93) recouvre au moins en partie la cavité C et au moins une partie du bord d’attaque 73.
La cavité C du troisième mode de réalisation est donc située entre le tapis chauffant 9 et le bord d’attaque.
L’aube 7 de l’invention peut être fabriquée par un procédé de type moulage par transfert de résine connu sous l’acronyme RTM pour « Resin Transfer Molding » en langue anglaise.
Les perçages de centrage 212 du socle 210 présentent typiquement deux sections distinctes ; une première section adaptée pour recevoir l’élément de centrage 30, et une seconde section strictement inférieure à la première section pour permettre le passage d’un outil. La seconde section présente typiquement une section égale ou sensiblement égale à la section de l’évidement central traversant de l’élément de centrage 30. la section passante de la seconde section du perçage de centrage 212 ainsi que la section de l’évidement central traversant de l’élément de centrage 30 correspondent typiquement à la section requise pour le passage d’une empreinte permettant de tourner la tête de l’élément de fixation 310 avec un outil, par exemple une empreinte hexagonale creuse.
Une telle structure permet notamment d’employer les éléments de fixation 310 pour séparer la chape de direction 200 du carter 100. On peut en effet alors insérer un outil via les perçages de centrage 212 pour dévisser les éléments de fixation 310, qui vont alors venir pousser la chape de direction 200 du fait de la seconde section des perçages de centrage 212 de diamètre inférieur contre laquelle les éléments de fixation 310 et les éléments de centrage 30 viennent alors en butée. Une telle fonctionnalité est particulièrement intéressante lorsque les éléments de centrage 30 sont emmanchés de force dans les logements ainsi formés dans le carter 100 et dans la chape de direction 200.
Après utilisation des éléments de fixation 310 pour extraire la chape de direction 200 ou les éléments de centrage 30, si la machine doit être maintenue assemblée, les éléments de fixation 310 sont typiquement resserrés au couple prescrit, car ces éléments de fixation 310 participent à l’assemblage de la structure de la machine hydraulique.
Le socle 210 présente une pluralité de perçages d’assemblage 230 traversant pour le passage d’éléments d’assemblage 320 par exemple tels que des vis ou des boulons. Les oreilles 120 du carter 100 présentent des perçages d’assemblage 130 disposés selon une configuration identique aux perçages d’assemblage 230 du socle 210, de manière à ce que lorsque la chape de direction 200 est positionnée en appui contre le carter 100 dans une position d’assemblage, les perçages d’assemblage 230 du socle 210 et les perçages d’assemblage 130 du carter 100 sont alignés.
La position d’assemblage correspond typiquement à une position dans laquelle les éléments de centrage 30 sont interposés entre la chape de direction 200 et le carter 100 et réalisent ainsi une fonction de centrage comme décrit précédemment. Plus précisément, la position d’assemblage correspond à la configuration dans laquelle chaque élément de centrage 30 est partiellement inséré à la fois dans la chape de direction 200 et dans le carter 100 et réalise ainsi une fonction de centrage et de maintien en position de la chape de direction 200 par rapport au carter 100 préalablement à l’assemblage au moyen d’éléments d’assemblage. En outre, selon sa structure, l’élément de centrage 30 peut également réaliser une fonction de renfort de la liaison entre le carter 100 et la chape de direction 200, notamment en évitant que des efforts de cisaillement soient appliqués sur les éléments de fixation 310.
Les perçages d’assemblage 230 du socle 210 et les perçages d’assemblage 130 du carter 100 permettent ainsi le passage d’éléments d’assemblage 320 pour venir assembler la chape de direction 200 sur le carter 100.
Les perçages d’assemblage 130 du carter 100 présentent ainsi typiquement un taraudage 132 avec lequel va coopérer un filetage de l’élément d’assemblage 320 associé.
Les perçages d’assemblage 230 du socle 210 présentent typiquement deux portions ayant des sections distinctes ; une section de tige 232 et une section de tête 234 ayant une section strictement supérieure à la section de tige, le changement de section formant un épaulement dans les perçages d’assemblage 230 du socle 210. Les éléments d’assemblage 320 présentent typiquement une tige et une tête, la tête ayant une section strictement supérieure à la tige. Ainsi, lorsqu’un élément d’assemblage 320 est inséré dans les perçages d’assemblage 230 du socle 210 et les perçages d’assemblage 130 du carter 100, la tête de l’élément d’assemblage 320 vient en appui contre l’épaulement formé dans les perçages d’assemblage 230 du socle 210, ce qui assure un maintien de la chape de direction 200 sur le carter 100.
L’ensemble tel que présenté comprend ainsi deux types de perçages ; les perçages de centrage et les perçages d’assemblage, qui permettent de réaliser respectivement un centrage et un maintien temporaire en position de la chape de direction sur le carter, puis son assemblage.
Dans l’ensemble tel que proposé, les différents perçages sont formés de manière à être parallèles à l’axe de rotation X-X.
Les différents perçages de centrage et les perçages d’assemblage tels que proposés sont tous débouchant sur une même face de l’oreille 120 considérée du carter 100. Ainsi, les moyens d’assemblage 320 et les éléments de fixation 310 sont tous insérés depuis un même côté du carter 100.
Une telle structure permet ainsi de simplifier l’assemblage de la chape de direction 100 sur le carter 200 dans la mesure où l’assemblage est réalisé selon une même direction axiale, contrairement aux structures connues dans lesquelles des assemblages selon de multiples directions sont nécessaires.
Selon la structure souhaitée, la chape de direction 200 peut être un modèle unique pouvant être monté sur l’une ou l’autre des oreilles 120A et 120B, ou présenter une forme spécifique pour être montée uniquement sur l’une des oreilles 120A et 120B. Dans un tel cas, le chape de direction 200 peut comprendre un détrompeur, adapté pour ne permettre l’assemblage de la chape de direction 200 que sur l’une ou l’autre des oreilles 120A et 120B. Dans l’exemple illustré, la chape de direction 200 comprend un ergot 240 formant détrompeur, et adapté pour venir en butée contre un élément du carter 100 lorsque la chape de direction est montée sur la mauvaise oreille 120, de manière à ce que les différents orifices de la chape de direction 200 et du carter 100 ne puissent alors pas être alignés, ce qui empêche le montage de la chape de direction 200 et sur le carter 100.
L’invention telle que proposée permet ainsi d’optimiser et de simplifier l’assemblage de la chape de direction 200 sur le carter 100.
Selon un exemple, l’ensemble comprenant deux éléments de centrage présentant chacun une première extrémité insérée dans un logement formé dans le carter, et une deuxième extrémité insérée dans un logement formé dans la chape de direction.