PROCESS FOR ELABORATING AN INERT OR NEUTRAL GAS, AND APPARATUS FOR OBTAINING IT

Abstract: 1. A process for obtaining an inert gas or a neutral gas by stoechiometric combustion, consisting in carrying out successively cracking of a combustion gas, combustion of the cracked mixture or combustion by mixing, several coolings by dilution and/or heat exchange and/or bubbling and/or spraying, separation draining, drying and heating or drying only, characterized by the fact that a first cooling is achieved by feeding neutral gas produced by the process ; that a second cooling is achieved by passing gas over an exchanger which is a closed soft water circuit ; that a third cooling is achieved by passing gas through the bed of water or water foam of at least one perforated plate ; that a fourth cooling is achieved by spraying water on the gas by means of industrial water or sea water ramps ; that draining of the neutral gas takes place by linear or centrifugal separation of the droplets.

Description: Procédé d'élaboration d'un gaz inerte ou d'un gaz neutre et installation pour son obtention. La présente invention a pour objet un procédé permettant d'obtenir un gaz inerte ou un gaz neutre destiné à des opérations de dégazage ou d'inertage, ou:de séchage par exemple, mais non exclusivement. On connait actuellement plusieurs procédés qui permettent la fabrication de gaz inertes ou neutres par une sucoession d'opératidns : combustion, refroidissement, égouttage. Les gaz sont le plus souvent produits par des combustions diverses, on utilise notamment le rejet des chaudières, des groupes électrogènes et autres appareils, de sorte que les fumées sont instables, qu'on en ignore la composition exacte. Ce manque de précision sur la teneur chimique des fumées traitées entraine une production de gaz qui n'ont pas les qualités requises pour leurs destinations. Pour pallier ces inconvénients on a imaginé un procédé mis en oeuvre au moyen d'une installation simple, pratique, fixe ou amovible ou encore mobile transportée par des véhicules utilitaires et qui permet de produire par combustion stoechiométrique un gaz neutre ou un gaz avec un excès d'air de zéro à 2 Ó de façon à réduire le pourcentage d'oxygène dans le gaz neutre dans une proportion choisie de quelques P.P.M. L'invention telle qu'elle est caractérisée dans les revendications propose un procédé d'élaboration et d'obtention d'un gaz inerte ou d'un gaz neutre qui utilise deux recyclages au cours des opérations suivantes - craquage d'un gaz de combustion - combustion dû mélange craqué - ou combustion par mélange - premier refroidissement par dilution au moyen d'une partie du gaz prélevée sur la production de gaz neutre en cours de fabrication - deuxième refroidissement par passage du gaz produit au contact d'un échangeur à eau douce, refroidie et recyclée; - troisième refroidissement par passage du gaz à travers un plateau perforé à mèches, par exemple, permettant un lit d'eau, ou bien par passage du gaz sur un échangeur ther mique à circulation d'eau douce. - quatrième refroidissement par aspersion du gaz au moyen d'une rampe d'eau ou bien passage du gaz sur un échangeur à groupe réfrigérant. - Elimination des substances liquides contenues dans le gaz au moyen d'un séparateur. Pour répondre à certains besoins industriels ou critères d'utilisation, le gaz obtenu, qui présente encore 100N d'humidité relative, peut être - séché par dessication fonctionnant par absorption ou réfri gération. - surchauffé pour Livraison à la température désirée. Ces différentes opérations nécessitent des appareils qui constituent l'installation pour l'obtention du gaz suivant le procédé et qui comprend - un dispositif de ventilation, à un ou à deux ventilateurs suivant le type de brûleur choisi assorti d'un filtre et d'un silencieux ; un brûleur ; une chambre de craquage ; une chambre de combustion ; une chambre de mélange et de dilution pour le premier refroidissement ; un échangeur gaz neutre - eau douce pour le deuxième refroidissement ; un séparateur primaire d'eau ; une colonne de refroidissement comportant un plateau perforé permettant au moins un lit d'eau assurant le troisième refroidissement ; des rampes d'aspersion pour le quatrième refroidissement et un séparateur linéaire ou centrifuge pour éliminer les substances li- quides encore en suspension dans le gaz neutre. ou bien, et à la place, pour assurer le troisième refroidissement un échangeur thermique à eau douce couplé avec celui assurant le deuxième refroidissement puis, pour le quatrième refroidissement passage du gaz dans un groupe réfrigérant qui pourrait aussi être un autre échangeur thermique ; des appareils de régulation communes aux différentes manières de de refroidir le gaz mais adaptés aux cas considérés et comprenant, depuis l'entrée et tout au long de l'installation toutes les vannes de sectionnement, robinets de réglage, vannes automatiques électro-vannes, régulateurs de débit, contrôleurs de flamme, de température, de pression, analyseur ; des canalisations et tuyauteries, dont une équipée d'un by-pass, des extracteurs, une soupape de démarrage ou de rejet en cas de combustion incorrecte ; une pompe immergée dans le bac d'eau douce et offrant toute sécurité, pour alimenter le circuit fermé du deuxième refroidissement ; un récupérateur de calories eau chaude ; un récupérateur de calories gaz chaud ; un générateur d'eau douce;éléments néices- satires à la sécurité. de l'ensemble avec alertes, de types traditionnels. Cette installation est complétée par des appareils de dessication et de réchauffage du gaz neutre pour des cas particuliers d'utilisation. La dessication se fait par absorption ou par réfrigération, tandis que le réchauffage a lieu dans un.surchauffeur. A la sortie et dans tous les cas, la tuyauterie qui dirige le gaz neutre vers l'utilisation ou le stockage est munie d'un extracteur et d'un clapet à eau ce dernier destiné à interdire le retour du gaz dans l'installation. Dans ce qui suit l'invention est exposée plus en détail à l'aide de dessins représentant seulement un mode d'exécution - la figure 1 représente schématiquement une installation suivant l'invention - la figure 2 représente schématiquement l'installation pré cédente complétée par un appareil de dessication et un sur-- ehauffeur du gaz neutre produit. - La figure 3 représente schématiquement une variante de réa lisation dans laquelle les 30 et 40 refroidissements ne sont pas effectués dans une colonne spéciale. L'installation schématisée sur la figure 1 comprend un dispositif de ventilation équipé d'un ventilateur d'air primaire 1 permettant de craquer le gaz de combustion dans la chambre 4 d'un ensemble horizontal comparable à une chaudière et d'un ventilateur d'air secondaire 2 permettant de de brûler le mélange craqué dans la chambre suivante dite de combustion 5 ou foyer. Le gaz carburant peut être du propane, du butane, de l'éthylène, du propylène, notamment mais non exclusivement. Dans l'exemple de réalisation décrit on a choisi le propane pour alimenter-- le brûleur 3 de sorte que les températures qui seront précisées correspondront par conséquent à ce type de carburant. Le brûleur 3 peut être -immergé ce qui permet, quand on le désire,d'avoir des fumées à température moins élevée. Un filtre 6 et un silencieux 7 sont placés à l'aspiration des ventilateurs 1 et 2 afin de débarrasser au mieux l'air pulsé de toutes particules indésirables. On peut également envisager une combustion classique par mélange avec un seul ventilateur. La combustion du mélange craqué s'effectue dans la chambre 5 à une température de 14000C. Le gaz résultant de cette combustion s'engage dans la chambre de mélange et de dilution 8 qui succède à la chambre 5 et où aboutit une tuyauterie 9 d'arrivée de gaz neutre produit par l'installation elle même. Cette arrivée de gaz commandée par un bypass 10 passe par un ventilateur extracteur 38 de recyclage monté dans un ensemble étanche de façon à interdire toute entrée d'air extérieur. Elle a pour but de réaliser un premier refroidissement du gaz produit dans la chambre 5 dont la température est ainsi abaissée de 14000C à 9000C. Le gaz poursuit sa progression et côtoie un échangeur 11 provoquant un deuxième refroidissement du gaz amené à 4009C après son passage sur l'échangeur Il lequel se situe toujours dans ltenceinte horizontale, contient de l'eau douce prélevée au moyen d'une pompe immergée 12 dans un bac 13, alime-ntant ainsi un circuit fermé dont le recyclage est constant. L'eau du bac 13 est avantageusement refroidie par un serpentin 14 d'eau de mer ou d'eau industrielle dont la température est d'environ 150C et qui provient d'une pompe immergée 36. Deux aéroréfrigérants 15 fonctionnent également pour refroidir l'eau de la canalisation qui va à l'échangeur 11. Pour utiliser les calories abandonnées par le circuit d'eau douce on a prévu d'intercaler dans cette zone un récupérateur 16 qui peut être employé pour réchauffer du gaz liquéfié ou bien simplement de l'eau d'une installation sanitaire quelconque. Bien entendu un contrôleur de niveau automatique 17 compense un manque d'eau douce dans le bac 13 et commande un robinet d'appoint qui peut être en rapport avec un circuit de récupération 18 de l'eau de condensation produite par la combustion et situé après l'échangeur 11, en bout de l'appareil, au niveau d'un séparateur primaire 19 chargé d'éliminer cette eau de condensation. Le gaz neutre arrive à 4000C dans la colonne de refroidissement 20 qui contient différents organes ; le gaz traverse au moins un plateau perforé 21 surmonté d'un caillebotis, détails non représentés sur le schéma. Cette disposition favorise la formation de "mousse d'eau" indus trielle ou eau de mer, alimentée par des rampes 23 au moyen d'une conduite 22 amenant l'eau au serpentin 14 immergé dans le bac 13. Cette mousse est formée d'eau, de vapeur d'eau, du gaz en suspension et de condensats. Le gaz traverse ce lit de mousse d'eau, subissant ainsi un troisième refroidissement suivi immédiatement par le quatrième provoqué par une aspersion par gravité à partir des rampes 23 susmentionnées. Ces rampes peuvent être remplacées par des plateaux à contre-courant ou des plateaux d'anneaux à grande surface, à la manière connue. Dans cette zone la température du gaz neutre est descendue à 300C environ. I1 est alors séparé des substances liquides qu'il contient par un séparateur linéaire 24, centrifuge ou autre. En haut de la colonne de refroidissement 20 le gaz neutre a une température de 300C et contient 100 aá d'humidité relative. La tuyauterie 25 qui surmonte la colonne de refroidissement 20 dispose d'un piquage 45 par lequel s'effectue un prélèvement partiel du gaz neutre pour ali-; menter, par l'intermédiaire du by-pass 10 et de l'extracteur de recyclage 38, la chambre de mélange et de dilution 8 au doyen de la tuyauterie 9 comme expliqué précédemment. La tuyauterie 25 comporte différents coudes et dispose d'une ouverture 26 vers I'extérieur munie de deux vannes automatiques 28 l'une commandée par un contrôleur de pression 30 et l'autre par un analyseur 27 en rapport avec le gaz circulant dans la tuyauterie 25. Cette ouverture 26 permet le démarrage et les réglages de l'installation, d'éviter les surpressions ou encore d'assurer la mise à l'air éventuelle d'un gaz dont la teneur en oxygène n-'est pas conforme aux besoins, cette teneur ayant été décelée par l'analyseur 27 situé en amont de l'ouverture 26. En aval de cette ouverture 26 le gaz neutre contient 100 S d'humidité relative et est dirigé vers l'utilisateur ou le stockage à travers un extracteur 29 et un clapet de sécurité à eau anti-retour. Au bas de la colonne de refroidissement 20 on a prévu une évacuation 37 de l'eau industrielle ou eau de mer distribuée par les rampes 23. Lorsque le gaz neutre ainsi produit doit être débarassé des 100 W d'humidité relative constatée, on complète l'installation par un appareil de dessication 31, figure 2, qui fonctionne soit par absorption soit par réfrigération. En cas de fonctionnement par- absorption l'absorbant peut être régénéré par le sécheur 32 en rapport avec le système de dessication 31 par des canalisations 33. D'autre part le gaz neutre peut être remis à une température souhaitée, par son passage dans un surchauffeur 34 par exemple jusqu'à 400au si nécessaire. A cet effet le surchauffeur 34 est également relié au sécheur 32 par les canalisations-.33. On retrouve en bout de tuyau-de sortie vers l'utilisateur un clapet de sécurité à eau, anti-retour. Pour pouvoir brûler des gaz malodorants ou dangereux dont le rejet à l'atmosphère est interdit on a prévu un piquage 35 au niveau de la combustion. On remarque que la figure I est complétée par le schéma d'implantation des appareils de régulation minimum tels que : vannes automatiques 28, contrôleurs de pression 30, de température 39, de flamme 40, vannes de sectionnement 41, robinets de réglage 42, électro-vannes 43, la régulation de débit étant assurée par tout dispositif approprié 44. Dans la variante de l'installation schématisée sur la figure 3 on remarque que les opérations de craquage,'combus- tion du mélange craqué, premier et second refroidissements sont conservés. Mais le troisième refroidissement succède immédiatement au second, avec lequel il est couplé puisqu'il s'agit aussi d'un refroidissement thermique contraignant le gaz à côtoyer un échangeur 46 contenant de l'eau douce recyclée en permanence, le quatrième refroidissement contraint le gaz à cotoyer un échangeur à groupe réfrigérant 47. Au terme de ce circuit la température du gaz est-abaissée aux environs de 200C, pratiquement à la température ambiante. Dans ce cas particulier le gaz est orienté dès sa sortie du cône de la chaudière dans la tuyauterie 25 qui comporte, à l'image de celle représentée figure 1 un piquage 45 point de départ d'une tuyauterie 9 assortie d'un by-pass 10 et d'un extracteur ventilateur 38 monté dans un ensemble étanche à l'air, ladite tuyauterie 9 en entrant dans la chaudière au niveau de la chambre de dilution 8 assurant le recyclage du gaz produit, dans le but de réaliser le premier refroidissement comme expliqué précédemment. A partir et en aval du piquage 45 on retrouve exactement les mêmes éléments appareils et fonctionnement que ceux décrits et illustrés sur les figures 1 et 2. Le gaz neutre ou inerte ainsi élaboré sert au dégazage, à l'inertage, au séchage a) - Le gaz neutre à 200C et 100 Ó d'humidité relative est utilisé sur les navires méthaniers pétroliers pour le stockage de produits chimiques, sur les camions citernes, les wagons citernes, tous les matériels servant au transport de matières dangereuses ou malodorants en phase gazeuze. b) - Le gaz neutre à 200C et 10 d'humidité relative a les mêmes utilisations que le précédent mais pour des matières périssables et pouvant être dégradées par l'humidité, céréales, fruits. c) - Le gaz neutre chaud à 100 d'humidité relative est employé au superséchage des matériels cités au paragraphe a, également en menuiserie. Dans le cas où le gaz produit passe par la colonne de refroidissement 20 il se purifie notamment par dissolu tion dans l'eau de certains éléments par exemple le gaz carbonique de sorte qu'à son arrivée à la bouche d'utilisation 29 le gaz est très voisin de l'azote et présente un degré de pureté appréciable et peut répondre ainsi à des critères particuliers d'utilisation. On peut aussi envisager un autre domaine d'application du procédé objet de l'invention, réaliser une chaudière pour le chauffage d'eau à usage domestique ou industriel, utilisant le recyclage des fumées pour en récupérer les calories par échange thermique et pour en abaisser sensiblement la température par dilution. I1 va de soi que des modifications peuvent être appor tées au dispositif qui vient d'être décrit, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans que l'on sorte pour autant du cadre de la présente invention.

Claims: Revendications 1 - Procédé pour obtenir par combustion stoechiométrique un gaz inerte ou un gaz neutre, consistant à opérer succesivement le craquage d'un gaz de combustion, une combustion du mélange craqué ou une combustion par mélange, plusieurs refroidissements par dilution et/ou échange thermique et/ou barbotage et/ou aspersion, un égouttage par séparation, un séchage et un réchauffage ou un séchage seulement, caractérisé par le fait qu'un premier refroidissement s'effectue par apport de gaz neutre produit par le procédé ; qu'un deuxième refroidissement s'effectue par le passage du gaz sur un échangeur qui est un circuit fermé d'eau douce ; qu'un troisième refroidissement s'effectue par le passage du gaz à travers le lit d'eau ou de mousse d'eau d'au moins un plateau perforé qu'un quatrième refroidissement est réalisé par aspersion du gaz au moyen de rampes d'eau industrielle ou d'eau de mer qu'un égouttage du gaz neutre s'effectue par séparation linéaire ou centrifuge des gouttelettes. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le troisième refroidissement s'effectue par le passage du gaz sur un échangeur thermique contenant de l'eau douce recyclée en permanence ; que le quatrième refroidissement s'opère par le passage du gaz sur un échangeur thermique à groupe réfrigérant ou encore sur un autre échangeur thermique à eau douce. 3 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la température du gaz est modifiée par passage dans un surchauffeur. 4 - Installation pour l'élaboration et la production d'un gaz inerte suivantle procédé des revendications 1 à 3, comprenant un dispositif de ventilation équipé de deux ventilateurs (1) et (2), un brûleur (3), une chambre de craquage (4), une chambre de combustion ou foyer (5), une chambre de dilution (8), un échangeur thermique (11), une colonne de refroidissement (20), une conduite (25) du gaz vers l'utilisation, un appareil de dessication (31) et un surchauffeur (34), caractérisée par le fait que la chambre de dilution (8) est reliée à un piquage (45) prévu à la sortie de la colonne de refroidissement (20), ou prévu en bout de la chaudière sur la tuyauterie (25) au moyen d'une canalisation (9) comportant un extracteur (38) et un by-pass (10). 5 - Installation pour l'élaboration et la production d'un qaz neutre suivant les revendications 1 à 3, comprenant un dispositif de ventilation équipé de deux ventilateurs (1) et (2), un brûleur (3), une chambre de craquage (4), une chambre de combustion ou foyer (5), une chambre de dilution (8), un échangeur thermique (11), un deuxième et un troisième échangeurs thermiques (46) respectivement (47), une conduite (2s) du gaz vers l'utilisation,un appareil de dessication (31) et un surchauffeur (34), caractérisée par le fait que les échangeurs thermiques (11) et (46) communiquent avec un bac (13) réservoir d'eau douce, contenant un serpentin (14) d'eau industrielle ou d'eau de mer alimenté par une pompe immergée (36), qu'une pompe (12) immergée dans le bac (13) alimente les échangeurs (11) et (46) et que des aéroréfrigérants (15) sont montés sur le circuit retour de l'eau douce au bac (13). 6 - Installation suivant les revendications i à 5 caractérisée par le fait que la colonne de refroidissement (20) comprend au moins un plateau perforé (21) et un caillebotis surmontés d'un jeu de rampes d'aspersion (23) reliées au serpentin (14) immergé dans le bac (13) par une tuyauterie (22), ainsi qu'un séparateur linéaire ou centrifuge (24). 7 - Installation suivant les revendications 1 à 5, caractérisée par le fait qu'une mise à l'air (26) est piquée dans la tuyauterie (25), qu'un analyseur (27) est prévu en amont et qu'une vanne automatique (28) est prévue en aval sur la tuyauterie (25). 8 - Installation suivant les revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que sur le circuit retour de l'eau douce issue des échangeurs (11) et (46) est prévu un récupérateur (16) de calories. 9 - Installation suivant les revendications 1 à 5, caractérisée par le fait qu'un récupérateur d'eau douce (19) est prévu en fin de circuit du gaz produit, en aval de sa sortie de la chaudière. 10 - Installation suivant les revendications 1 a 5, caractérisée par le fait que l'appareil de dessication (31) à absorption est régénéré par un sécheur (32) piqué avant l'entrée du gaz dans la colonne de refroidissement (20) et conduit par des canalisations (33) ou piqué dans la chaudière entre les échangeurs thermiques (46) et (47).

Inventors: BO, ERMANNO
Applicants: S.N.I.G. FEYZIN S.A., SOCIETE BBM S.A.
Application year: 1982
Main classification: B01J19
IPC codes: B63B57, F26B23, B01J19, B65D90