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Title:
SYSTEM FOR TREATING A GAS CONTAINED IN A TANK FOR STORING AND/OR TRANSPORTING GAS IN THE LIQUID AND GASEOUS STATE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/064319
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns a system (100) for treating a gas contained in a tank (200) comprising at least one gas-consuming apparatus (300), at least one installation (110) for supplying the apparatus (300) and at least one closed refrigerant fluid (FR) circuit (120), the supply installation (110) comprising: − a first heat exchanger (130) configured to cool the refrigerant fluid (FR), − a compression device (140) configured to compress the gas from the first heat exchanger (130), − a means (160) for cooling the liquid gas from the tank (200) − a second heat exchanger (170) configured to carry out heat exchange between the gas taken from the tank (200) in a liquid state and a portion of the gaseous gas from the compression device (140), characterised in that the cooling means (160) and the second heat exchanger (170) are separate.

Inventors:
AOUN BERNARD (FR)
BORISEVICH PAVEL (FR)
Application Number:
PCT/FR2020/051702
Publication Date:
April 08, 2021
Filing Date:
September 29, 2020
Export Citation:
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Assignee:
GAZTRANSPORT ET TECHNIGAZ (FR)
International Classes:
F25J1/00; F17C9/04; F17C13/00; F25J1/02
Domestic Patent References:
WO2018096187A22018-05-31
Foreign References:
FR3066257A12018-11-16
JPH05280696A1993-10-26
KR20160068178A2016-06-15
US20190101329A12019-04-04
FR3078136A12019-08-23
Attorney, Agent or Firm:
EX MATERIA (FR)
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Claims:
Revendications

1. Système de traitement (100) d’un gaz contenu dans une cuve (200) de stockage et/ ou de transport de gaz à l’état liquide et à l’état gazeux, le système de traitement (100) comprenant au moins un appareil consommateur de gaz (300), au moins une installation d’alimentation (110) de l’au moins un appareil consommateur de gaz (300) et au moins un circuit fermé (120) configuré pour être parcouru par un fluide réfrigérant (FR), l’installation d’alimentation (110) de l’au moins un appareil consommateur de gaz (300) comprenant au moins :

- un premier échangeur thermique (130) configuré pour opérer un échange de chaleur entre du gaz prélevé dans la cuve (200) à l’état gazeux et le fluide réfrigérant (FR) circulant dans le circuit fermé (120) pour refroidir le fluide réfrigérant (FR) circulant dans le circuit fermé (120),

- un dispositif de compression (140) configuré pour comprimer le gaz à l’état gazeux qui quitte le premier échangeur thermique (130) jusqu’à une pression compatible avec les besoins de l’au moins un appareil consommateur de gaz (300),

- un moyen de refroidissement (160) configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant (FR) et le gaz prélevé à l’état liquide dans la cuve (200),

- un deuxième échangeur thermique (170) configuré pour opérer un échange de chaleur entre le gaz à l’état liquide prélevé dans la cuve (200) et une partie du gaz à l’état gazeux qui quitte le dispositif de compression (140) et qui n’est pas envoyé vers l’au moins un appareil consommateur de gaz (300), caractérisé en ce que le moyen de refroidissement (160) et le deuxième échangeur thermique (170) sont distincts et en ce que le circuit fermé (120) comprend au moins un organe de compression (121), le premier échangeur thermique (130), un organe de détente (122) et le moyen de refroidissement (160), agencés dans cet ordre selon un sens de circulation du fluide réfrigérant (FR) dans le circuit fermé (120).

2. Système de traitement (100) de gaz selon la revendication précédente, dans lequel au moins un moyen de détente (150) est agencé entre le deuxième échangeur thermique (170) et la cuve (200).

3. Système de traitement (100) de gaz selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins un moyen de régulation (191) est agencé entre le dispositif de compression (140) et le deuxième échangeur thermique (170).

4. Système de traitement (100) de gaz selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le deuxième échangeur thermique (170) comprend au moins une première passe (171) adaptée pour être parcourue par la partie du gaz à l’état gazeux qui n’est pas envoyée vers l’au moins un appareil consommateur de gaz (300) et au moins une deuxième passe (172) adaptée pour être parcourue par du gaz prélevé à l’état liquide dans la cuve (200), et dans lequel la première passe (171) et la deuxième passe (172) du deuxième échangeur thermique (170) sont toutes deux connectées à un fond de la cuve (200).

5. Système de traitement (100) de gaz selon la revendication précédente, dans lequel la deuxième passe (172) du deuxième échangeur thermique (170) est adaptée pour être alimentée, directement, par du gaz prélevé à l’état liquide dans la cuve (200).

6. Système de traitement (100) de gaz selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le gaz prélevé à l’état liquide dans la cuve (200) qui alimente le moyen de refroidissement (160) est directement renvoyé dans la cuve (200) après son passage à travers ce moyen de refroidissement (160).

7. Système de traitement (100) de gaz selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le gaz prélevé à l’état liquide dans la cuve (200) pour alimenter le moyen de refroidissement (160) présente une température comprise entre -163°C et -158°C à une entrée de ce moyen de refroidissement (160) et une température comprise entre -177°C et -165°C à une sortie de ce moyen de refroidissement (160), et dans lequel le gaz qui quitte le moyen de refroidissement (160) pour rejoindre le deuxième échangeur thermique (170) présente une température comprise entre -177°C et -165°C à une entrée de ce deuxième échangeur thermique (170) et une température comprise entre -177°C et -150°C à une sortie du deuxième échangeur thermique (170).

8. Système de traitement (100) de gaz selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la partie du gaz qui n’est pas envoyée vers l’appareil consommateur de gaz (300) présente une température comprise entre 5°C et 45°C à une entrée du deuxième échangeur thermique (170) et une température comprise entre -177°C et -150°C à une sortie de ce deuxième échangeur thermique (170).

9. Système de traitement (100) de gaz selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier échangeur thermique (130) comprend au moins une première passe (131) adaptée pour être parcourue par du gaz prélevé à l’état gazeux dans la cuve (200), au moins une deuxième passe (132) adaptée pour être parcourue par du fluide réfrigérant (FR) comprimé par l’organe de compression (121) et au moins une troisième passe (133) adaptée pour être parcourue par du fluide réfrigérant (FR) détendu.

10. Système de traitement (100) de gaz selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins une première conduite complémentaire (180) agencée entre une première conduite (111) qui s’étend entre la cuve (200) et le dispositif de compression (140), et l’organe de compression (121) du circuit fermé (120), et au moins une deuxième conduite complémentaire (181) agencée entre l’organe de compression (121) et l’au moins un appareil consommateur de gaz (300) et dans lequel au moins une vanne de régulation (190) est agencée sur la première conduite complémentaire (180) ou sur la deuxième conduite complémentaire (181).

11. Système de traitement (100) de gaz selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le moyen de refroidissement (160) et/ ou le deuxième échangeur thermique (170) sont des échangeurs thermiques à plaques.

12. Navire (15) de transport de gaz liquéfié, comprenant au moins une cuve (200) d’une cargaison de gaz liquéfié, et au moins un système de traitement (100) de gaz selon l’une quelconque des revendications précédentes.

13. Système pour charger ou décharger un gaz liquide qui combine au moins un moyen à terre et au moins un navire (15) de transport de gaz liquide selon la revendication précédente.

14. Procédé de mise en œuvre d’un système de traitement (100) de gaz selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, comprenant au moins les étapes de :

- prélèvement de gaz à l’état gazeux dans la cuve (200),

- réchauffage du gaz prélevé à l’état gazeux dans la cuve (200) par un échange de chaleur avec du fluide réfrigérant (FR), l’échange de chaleur étant opéré dans le premier échangeur thermique (130)

- alimentation d’au moins un appareil consommateur de gaz (300) par au moins une partie du gaz réchauffé par son passage à travers le premier échangeur thermique (130) et comprimé par le dispositif de compression (140),

- refroidissement de gaz prélevé à l’état liquide dans la cuve (200) par le moyen de refroidissement (160), - condensation d’une autre partie du gaz réchauffé par son passage à travers le premier échangeur thermique (130) qui n’est pas envoyée vers l’au moins un appareil consommateur de gaz (300) par échange de chaleur avec le gaz refroidi par le moyen de refroidissement (160), l’échange de chaleur s’opérant dans le deuxième échangeur thermique (170). 15. Procédé de chargement ou de déchargement d’un gaz liquide d’un navire (15) de transport de gaz selon la revendication 12.

Description:
Description

Titre : Système de traitement d’un gaz contenu dans une cuve de stockage et/ou de transport de gaz à l’état liquide et gazeux

La présente invention concerne le domaine des navires dont les moteurs de propulsion sont alimentés par du gaz naturel et qui permettent en outre de contenir et/ ou transporter du gaz naturel liquéfié.

De tels navires comprennent ainsi classiquement des cuves qui contiennent du gaz naturel à l’état liquide. Le gaz naturel est liquide à des températures inférieures à -160°C, à pression atmosphérique. Ces cuves ne sont jamais parfaitement isolées thermiquement de sorte que le gaz naturel s’y évapore au moins partiellement. Ainsi, ces cuves comprennent à la fois du gaz naturel sous une forme liquide et du gaz naturel sous forme gazeuse. Ce gaz naturel sous forme gazeuse est également appelé « BOG » de l’acronyme anglais « Boil-off Gas » et forme le ciel de cuve. La pression de ce ciel de cuve doit être contrôlée afin de ne pas endommager la cuve. De façon connue au moins une partie du gaz naturel présent dans la cuve sous forme gazeuse est ainsi utilisée pour alimenter, entre autres, les moteurs de propulsion du navire.

Toutefois, la consommation de gaz naturel gazeux par les moteurs du navire est variable, et il est nécessaire de mettre en place des systèmes complémentaires pour traiter le gaz naturel évaporé en excès. Des systèmes de reliquéfaction qui permettent de condenser le gaz naturel évaporé présent dans la cuve sont ainsi mis en place sur le navire, afin de le renvoyer vers cette cuve, à l’état liquide.

Les systèmes de reliquéfaction actuellement utilisés sont très coûteux et la présente invention vise à résoudre cet inconvénient en proposant un système de traitement du gaz comprenant moins de composants que les systèmes actuels, ou comprenant des composants moins coûteux, permettant ainsi de réduire les coûts totaux de mise en œuvre de tels systèmes, tout en étant au moins aussi performant.

Un objet de la présente invention concerne ainsi un système de traitement d’un gaz contenu dans une cuve de stockage et/ ou de transport de gaz à l’état liquide et à l’état gazeux, le système comprenant au moins un appareil consommateur de gaz, au moins une installation d’alimentation de l’au moins un appareil consommateur de gaz et au moins un circuit fermé configuré pour être parcouru par un fluide réfrigérant, l’installation d’alimentation de l’au moins un appareil consommateur de gaz comprenant au moins : — un premier échangeur thermique configuré pour refroidir le fluide réfrigérant circulant dans le circuit fermé,

— un dispositif de compression configuré pour comprimer le gaz à l’état gazeux qui quitte le premier échangeur thermique jusqu’à une pression compatible avec les besoins de l’au moins un appareil consommateur de gaz,

— un moyen de refroidissement configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le gaz prélevé à l’état liquide dans la cuve,

— un deuxième échangeur thermique configuré pour opérer un échange de chaleur entre le gaz à l’état liquide prélevé dans la cuve et une partie du gaz à l’état gazeux qui quitte le dispositif de compression et qui n’est pas envoyée vers l’au moins un appareil consommateur de gaz.

Selon l’invention, le moyen de refroidissement et le deuxième échangeur thermique sont distincts. En d’autres termes, le moyen de refroidissement et le deuxième échangeur thermique sont physiquement séparés et agencés à une distance non nulle l’un de l’autre. De plus, il n’existe aucun transfert de calories direct entre le moyen de refroidissement et le deuxième échangeur thermique.

Le système de traitement de gaz selon l’invention permet de traiter le gaz présent à l’état gazeux dans la cuve, ce gaz présent à l’état gazeux étant généré par un phénomène d’évaporation naturelle du gaz liquide contenu dans cette cuve.

Selon une caractéristique de la présente invention, le premier échangeur thermique est configuré pour opérer un échange de chaleur entre du gaz prélevé dans la cuve à l’état gazeux et le fluide réfrigérant circulant dans le circuit fermé. Selon cette caractéristique de la présente invention, le premier échangeur thermique est agencé à une interface entre l’installation d’alimentation de l’au moins un appareil consommateur de gaz et le circuit fermé de fluide réfrigérant. Autrement dit, le premier échangeur thermique comprend au moins une première passe adaptée pour être parcourue par du gaz prélevé à l’état gazeux dans la cuve et au moins une deuxième passe adaptée pour être parcourue par le fluide réfrigérant du circuit fermé.

Selon un exemple de réalisation de la présente invention, le moyen de refroidissement peut par exemple être un troisième échangeur thermique configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le gaz prélevé à l’état liquide dans la cuve. Plus particulièrement, le gaz prélevé à l’état liquide dans la cuve qui circule dans ce troisième échangeur thermique est apte à céder des calories au fluide réfrigérant qui circule également dans ce troisième échangeur thermique, de sorte que le gaz prélevé à l’état liquide dans la cuve est refroidi par son passage à travers le troisième échangeur thermique. Selon l’invention, le deuxième échangeur thermique et le troisième échangeur thermique sont distincts, c’est à dire qu’aucun transfert de chaleur direct n’a lieu entre les fluides qui circulent dans le deuxième échangeur thermique et les fluides qui circulent dans le troisième échangeur thermique.

Selon une caractéristique de la présente invention, au moins un moyen de détente est agencé entre le deuxième échangeur thermique et la cuve. Ce moyen de détente permet de réduire la pression du gaz comprimé par son passage à travers le dispositif de compression de sorte à le ramener à une pression sensiblement identique à la pression du gaz présent dans la cuve, de manière à pouvoir le renvoyer dans cette cuve.

Selon une autre caractéristique de la présente invention, au moins un moyen de régulation est agencé entre le dispositif de compression et la cuve. Par exemple, ce moyen de régulation peut être une vanne tout ou rien, c’est-à-dire une vanne qui peut prendre une position ouverte dans laquelle elle autorise la circulation de gaz dans la conduite qui la porte ou une position fermée dans laquelle elle interdit la circulation de gaz dans cette conduite.

Selon l’invention, le deuxième échangeur thermique comprend au moins une première passe adaptée pour être parcourue par la partie du gaz à l’état gazeux qui n’est pas envoyée vers l’au moins un appareil consommateur de gaz et au moins une deuxième passe adaptée pour être parcourue par du gaz prélevé à l’état liquide dans la cuve, la première passe et la deuxième passe du deuxième échangeur thermique étant toutes deux connectées à un fond de la cuve. Autrement dit, la totalité du gaz qui quitte le deuxième échangeur thermique est renvoyé dans le fond de la cuve après son passage à travers le deuxième échangeur thermique. On entend par « fond de la cuve » une portion de la cuve qui s’étend depuis une paroi de fond de la cuve et un plan parallèle à cette paroi de fond et agencé, au maximum, à 20% d’une hauteur totale de la cuve, cette hauteur totale étant mesurée selon une droite perpendiculaire à la paroi de fond inférieure de la cuve entre deux extrémités opposées de cette cuve, le long de cette droite. Avantageusement, le plan parallèle à la paroi de fond inférieure qui participe à délimiter le « fond de la cuve » peut être agencé à 10% de la hauteur totale de la cuve.

Selon une caractéristique de l’invention, la deuxième passe du deuxième échangeur thermique est adaptée pour être alimentée, directement, par du gaz prélevé à l’état liquide dans la cuve. On entend par « directement » le fait que le gaz prélevé à l’état liquide dans la cuve est envoyé vers la deuxième passe du deuxième échangeur thermique sans subir d’autres modifications de pression ou de température que celles liées au pompage en lui-même. Selon une autre caractéristique de l’invention, le gaz prélevé à l’état liquide dans la cuve qui alimente le moyen de refroidissement est directement renvoyé dans la cuve après son passage à travers ce moyen de refroidissement. De même que précédemment, les termes « directement renvoyé » doivent être compris en ce sens que le gaz prélevé à l’état liquide dans la cuve est renvoyé vers la cuve sans subir d’autres modifications de pression ou de température que celles subies dans le moyen de refroidissement.

Alternativement, la deuxième passe du deuxième échangeur thermique est adaptée pour être alimentée par du gaz refroidi par son passage à travers le moyen de refroidissement. Selon cette alternative, le gaz refroidi par le moyen de refroidissement est réchauffé par son passage à travers le deuxième échangeur thermique avant d’être renvoyé dans la cuve.

Ainsi, selon un premier mode de fonctionnement du système de traitement de gaz selon l’invention, la totalité du gaz comprimé par le dispositif de compression est consommée par l’au moins un appareil consommateur de gaz. Selon ce premier mode de fonctionnement, le moyen de régulation agencé entre le dispositif de compression et le deuxième échangeur thermique est dans sa position fermée et le gaz prélevé à l’état liquide qui alimente le moyen de refroidissement est directement renvoyé dans la cuve après son passage à travers ce moyen de refroidissement, c’est-à-dire sans passer par le deuxième échangeur thermique. Autrement dit, le gaz prélevé à l’état liquide dans la cuve est refroidi par son passage à travers le moyen de refroidissement et, en se mélangeant au gaz liquide déjà présent dans cette cuve, ce gaz refroidi par le moyen de refroidissement entraîne un refroidissement du gaz liquide présent dans la cuve, ce qui tend à limiter le phénomène d’évaporation naturelle évoqué ci-dessus.

Selon un deuxième mode de fonctionnement du système de traitement de gaz selon l’invention, le deuxième échangeur thermique forme un condenseur de la partie de gaz gazeux qui n’est pas envoyée vers l’au moins un appareil consommateur de gaz. Selon ce deuxième mode de fonctionnement, le moyen de régulation agencé entre le dispositif de compression et le deuxième échangeur thermique est dans sa position ouverte, permettant à la partie de gaz gazeux qui n’est pas envoyée vers l’au moins un appareil consommateur de gaz de rejoindre le deuxième échangeur thermique. Ainsi, cette partie inutilisée est liquéfiée avant d’être retournée dans la cuve dans laquelle elle se mélange avec le gaz déjà présent à l’état liquide. Avantageusement, dans l’hypothèse où l’échange de chaleur opéré dans le deuxième échangeur thermique ne permettrait pas une condensation totale de la partie de gaz gazeux qui n’est pas envoyée vers l’au moins un appareil consommateur de gaz, cette partie termine sa condensation en entrant en contact avec le gaz présent à l’état liquide dans la cuve. Selon l’invention, le gaz prélevé à l’état liquide dans la cuve pour alimenter le moyen de refroidissement présente une température comprise entre -163°C et -158°C à une entrée de ce moyen de refroidissement et une température comprise entre -177°C et -165°C à une sortie de ce moyen de refroidissement, et le gaz qui quitte le moyen de refroidissement pour rejoindre le deuxième échangeur thermique présente une température comprise entre -177°C et -165°C à une entrée de ce deuxième échangeur thermique et une température comprise entre -177°C et -150°C à une sortie du deuxième échangeur thermique. Plus particulièrement, ces valeurs se vérifient lorsque le système de traitement de gaz selon l’invention fonctionne à régime nominal, c’est-à- dire une situation dans laquelle l’au moins un appareil consommateur de gaz à une consommation minimale. Avantageusement, le gaz présente une température de -160°C à l’entrée du moyen de refroidissement, une température de -168°C à la sortie du moyen de refroidissement et à l’entrée du deuxième échangeur thermique et une température de -152°C à la sortie du deuxième échangeur thermique.

La partie du gaz qui n’est pas envoyée vers l’appareil consommateur de gaz présente quant à elle une température comprise entre 5°C et 45°C à une entrée du deuxième échangeur thermique et une température comprise entre -160°C et -152°C à une sortie de ce deuxième échangeur thermique. Avantageusement, la partie du gaz qui n’est pas envoyée vers l’appareil consommateur de gaz présente une température de 43°C à l’entrée du deuxième échangeur thermique et une température de -158°C à la sortie de ce deuxième échangeur thermique.

Selon l’invention, le circuit fermé comprend au moins un organe de compression, au moins le premier échangeur thermique, au moins un organe de détente et au moins le moyen de refroidissement. Selon l’invention, l’organe de compression, le premier échangeur thermique, l’organe de détente et le moyen de refroidissement sont agencés dans cet ordre selon un sens de circulation du fluide réfrigérant dans le circuit fermé.

Selon une caractéristique de la présente invention, le premier échangeur thermique comprend au moins une première passe adaptée pour être parcourue par du gaz prélevé à l’état gazeux dans la cuve, au moins une deuxième passe adaptée pour être parcourue par du fluide réfrigérant comprimé par l’organe de compression et au moins une troisième passe adaptée pour être parcourue par du fluide réfrigérant détendu.

Avantageusement, au moins une première conduite complémentaire est agencée entre une première conduite qui s’étend entre la cuve et le dispositif de compression, et l’organe de compression du circuit fermé, au moins une deuxième conduite complémentaire est agencée entre l’organe de compression et l’au moins un appareil consommateur de gaz et au moins une vanne de régulation est agencée sur la première conduite complémentaire ou sur la deuxième conduite complémentaire. Selon l’invention cette vanne de régulation est une vanne tout ou rien qui est configurée pour prendre une position ouverte dans laquelle elle autorise le passage du gaz à l’état gazeux qui quitte la première passe du premier échangeur thermique à travers cette première conduite complémentaire, ou une position fermée dans laquelle elle interdit le passage du gaz à travers la première conduite complémentaire. Selon l’invention, l’organe de compression, les première et deuxième conduites complémentaires et la vanne de régulation forment ainsi un système de redondance du dispositif de compression. Ainsi, lorsque ce dispositif de compression est défaillant, l’organe de compression peut prendre le relais de sorte que l’alimentation de l’au moins un appareil consommateur de gaz ne soit pas interrompue.

Selon un exemple de réalisation de la présente invention, le moyen de refroidissement et/ ou le deuxième échangeur thermique sont des échangeurs thermiques à plaques. Autrement dit, ces échangeurs sont formés d’un empilement de plaques entre lesquelles circulent les fluides concernés. Ces plaques sont réalisées en un matériau conducteur de chaleur et les fluides qui circulent entre ces plaques présentent un écart de température, de sorte qu’un échange de chaleur puisse s’opérer entre les fluides qui circulent de part et d’autre d’une même plaque.

L’invention concerne également un navire de transport de gaz liquéfié, comprenant au moins une cuve d’une cargaison de gaz liquéfié, au moins un appareil consommateur de gaz évaporé et au moins un système de traitement de gaz selon l’invention.

L’invention concerne aussi un système pour charger ou décharger un gaz liquide qui combine au moins un moyen à terre et au moins un navire de transport de gaz liquide selon l’invention.

Enfin, l’invention concerne un procédé de mise en œuvre d’un système de traitement de gaz selon l’invention, comprenant au moins les étapes de :

— prélèvement de gaz à l’état gazeux dans la cuve,

— réchauffage du gaz prélevé à l’état gazeux dans la cuve par un échange de chaleur avec du fluide réfrigérant, l’échange de chaleur étant opéré dans le premier échangeur thermique

— alimentation d’au moins un appareil consommateur de gaz par au moins une partie du gaz réchauffé par son passage à travers le premier échangeur thermique et comprimé par le dispositif de compression,

— refroidissement de gaz prélevé à l’état liquide dans la cuve par le moyen de refroidissement — condensation d’une autre partie du gaz réchauffé par son passage à travers le premier échangeur thermique qui n’est pas envoyée vers l’au moins un appareil consommateur de gaz par échange de chaleur avec le gaz refroidi par le moyen de refroidissement, l’échange de chaleur s’opérant dans le deuxième échangeur thermique.

L’invention concerne en outre un procédé de chargement ou de déchargement d’un gaz liquide d’un navire de transport de gaz selon l’invention.

D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit d’une part, et d’un exemple de réalisation donné à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :

[Fig. 1] illustre, schématiquement, un système de traitement de gaz selon la présente invention ; [Fig. 2] illustre, schématiquement, un premier mode de fonctionnement du système de traitement de gaz illustré sur le figure 1 ;

[Fig. 3] illustre, schématiquement, un deuxième mode de fonctionnement du système de traitement de gaz illustré sur la figure 1 ;

[Fig. 4] illustre, schématiquement, un troisième mode de fonctionnement du système de traitement de gaz illustré sur la figure 1 ;

[Fig. 5] illustre, schématiquement, le système de traitement de gaz illustré sur la figure 1, dans lequel un dispositif de compression est défaillant ;

[Fig. 6] est une représentation schématique écorchée d’une cuve de navire méthanier et d’un terminal de chargement et/ ou de déchargement de cette cuve.

Sur les figures 2 à 5 qui illustrent différents modes de fonctionnement d’un système de traitement 100 de gaz selon l’invention, les traits pleins représentent des conduites de ce système de traitement 100 de gaz dans lesquelles un gaz ou un fluide réfrigérant FR circule, et les traits pointillés représentent des conduites de ce système de traitement 100 de gaz dans lesquelles aucun gaz, ni fluide réfrigérant FR ne circule. Les termes « amont » et « aval » s’entendent selon un sens de circulation du gaz ou du fluide réfrigérant FR dans la conduite ou l’objet concerné.

La figure 1 représente le système de traitement 100 d’un gaz selon l’invention, ce gaz étant contenu dans une cuve 200 à l’état liquide et à l’état gazeux. Dans la suite de la description, les termes « ciel de cuve 201 » font référence à une partie de la cuve 200 dans laquelle est présent le gaz à l’état gazeux. Dans le reste de la cuve 200, le gaz est présent à l’état liquide. On entend par « fond de la cuve » une portion de la cuve 200 qui s’étend depuis une paroi de fond 202 de la cuve 200 et un plan parallèle à cette paroi de fond 202 et agencé, au maximum, à 20% d’une hauteur totale de la cuve 200, cette hauteur totale étant mesurée selon une droite D perpendiculaire à la paroi de fond 202 de la cuve 200 entre deux extrémités opposées de cette cuve 200, le long de cette droite D. Avantageusement, le plan parallèle à la paroi de fond inférieure qui participe à délimiter le « fond de la cuve » peut être agencé à 10% de la hauteur totale de la cuve.

Selon un exemple d’application de la présente invention, le gaz contenu dans la cuve 200 est du gaz naturel, cette cuve 200 permettant avantageusement de stocker et/ ou de transporter ce gaz naturel. Il est entendu qu’il ne s’agit que d’un exemple de réalisation et que ce gaz pourrait être différent sans sortir du contexte de la présente invention. Ce gaz naturel est liquide à une température de l’ordre de -160°C, de sorte qu’une partie de ce gaz naturel liquide s’évapore spontanément, générant alors le gaz naturel gazeux qui s’accumule dans le ciel de cuve 201. Les termes « système de traitement 100 » et « système de traitement 100 de gaz » sont par ailleurs utilisés sans distinction.

Le système de traitement 100 selon l’invention comprend au moins un appareil consommateur de gaz 300, au moins une installation d’alimentation 110 de l’au moins un appareil consommateur de gaz 300 adaptée pour être parcourue par le gaz contenu dans la cuve 200 et au moins un circuit fermé 120 configuré pour être parcouru par un fluide réfrigérant FR. On entend par « fluide réfrigérant FR » un fluide configuré pour capter et céder des calories en changeant d’état. Ainsi, lorsque ce fluide réfrigérant FR passe d’un état liquide à un état gazeux, il capte des calories présentes dans son environnement et lorsqu’il passe d’un état gazeux à un état liquide, il cède des calories à son environnement.

Tel que précédemment évoqué, le gaz contenu dans la cuve 200 peut être un gaz naturel, c’est à dire composé en majorité de méthane, qui présente une température de liquéfaction inférieure à - 160°C. Ainsi, la composition du fluide réfrigérant FR selon l’invention est particulièrement adaptée à un usage à température cryogénique, c’est-à-dire notamment que ce fluide réfrigérant FR ne gèle pas à ces températures cryogéniques. On entend par « température cryogénique », une température inférieure à -50°C. Le fluide réfrigérant FR selon la présente invention est également non corrosif et non toxique.

L’installation d’alimentation 110 de l’au moins un appareil consommateur de gaz 300 comprend au moins un premier échangeur thermique 130 configuré pour réchauffer le gaz prélevé à l’état gazeux dans le ciel de cuve 201, au moins un dispositif de compression 140 configuré pour comprimer du gaz afin que ce gaz puisse être envoyé vers l’au moins un appareil consommateur de gaz 300, au moins un moyen de refroidissement 160 de gaz prélevé à l’état liquide dans la cuve 200 et au moins un deuxième échangeur thermique 170 configuré pour condenser au moins une partie du gaz comprimé par le dispositif de compression 140 qui n’est pas envoyée à l’au moins un appareil consommateur de gaz 300 de sorte à permettre la réinjection de cette partie du gaz qui n’est pas envoyée vers l’au moins un appareil consommateur de gaz 300 dans la cuve 200.

Selon l’invention, le deuxième échangeur thermique 170 est plus particulièrement configuré pour opérer un échange de chaleur entre la partie du gaz comprimé qui n’est pas envoyée vers l’appareil consommateur de gaz 300 et du gaz prélevé à l’état liquide dans la cuve 200. Autrement dit, le deuxième échangeur thermique 170 comprend au moins une première passe 171 dans laquelle la partie de gaz comprimé qui n’est pas envoyée vers l’au moins un appareil consommateur de gaz 300 est apte à circuler et au moins une deuxième passe 172 dans laquelle le gaz prélevé à l’état liquide dans la cuve 200 est apte à circuler. Ainsi, le gaz à l’état gazeux qui circule dans la première passe 171 est condensé en cédant des calories au gaz liquide qui circule dans la deuxième passe 172. Autrement dit, le deuxième échangeur thermique 170 agit comme un condenseur vis-à-vis de la partie du gaz à l’état gazeux qui n’est pas envoyée vers l’au moins un appareil consommateur de gaz 300.

Selon un exemple d’application particulier de la présente invention, le gaz prélevé à l’état liquide dans la cuve 200 qui circule dans la deuxième passe 172 du deuxième échangeur thermique 170 peut être refroidi par le moyen de refroidissement 160 avant de rejoindre le deuxième échangeur thermique 170, maximisant ainsi l’écart de température entre les fluides qui circulent respectivement dans la première passe 171 et dans la deuxième passe 172 du deuxième échangeur thermique 170, améliorant ainsi l’échange de chaleur entre ces fluides et donc la condensation qui en résulte. Selon cet exemple d’application de la présente invention, le gaz prélevé à l’état liquide dans la cuve 200 pour alimenter le moyen de refroidissement 160 présente une température comprise entre -163°C et -158°C à une entrée 401 de ce moyen de refroidissement 160 et une température comprise entre -177°C et -165°C à une sortie 402 de ce moyen de refroidissement 160. Le gaz qui quitte le moyen de refroidissement 160 pour rejoindre le deuxième échangeur thermique 170 présente une température comprise entre -177°C et -165°C à une entrée 403 de ce deuxième échangeur thermique 170 et une température comprise entre -177°C et -150°C à une sortie 404 du deuxième échangeur thermique 170. Avantageusement, le gaz présente une température de -160°C à l’entrée 401 du moyen de refroidissement 160, une température de - 168°C à la sortie 402 du moyen de refroidissement 160 et à l’entrée 403 de la deuxième passe 172 du deuxième échangeur thermique 170 et une température de -152°C à la sortie 404 de la deuxième passe 172 du deuxième échangeur thermique 170.

Par ailleurs, la partie du gaz qui n’est pas envoyée vers l’appareil consommateur de gaz 300 présente une température comprise entre 5°C et 45°C à une entrée 405 de la première passe 171 du deuxième échangeur thermique 170 et une température comprise entre — 172°C et -150°C à une sortie 406 de cette première passe 171 du deuxième échangeur thermique 170. Avantageusement, la partie du gaz qui n’est pas envoyée vers l’appareil consommateur de gaz 300 présente une température de 43°C à l’entrée 405 de la première passe 171 du deuxième échangeur thermique 170 et une température de -158°C à la sortie 406 de la première passe 171 de ce deuxième échangeur thermique 170.

L’installation d’alimentation 110 comprend également au moins un moyen de détente 150 agencé entre le dispositif de compression 140 et la cuve 200. Ce moyen de détente 150 est configuré pour détendre la partie de gaz comprimé par le dispositif de compression 140 qui n’est pas envoyée vers l’appareil consommateur de gaz 300, c’est-à-dire pour diminuer la pression de cette partie du gaz jusqu’à une pression sensiblement équivalente à la pression que présente le gaz présent dans la cuve 200 à l’état liquide afin de permettre à cette partie du gaz qui n’est pas envoyée vers l’appareil consommateur de gaz 300 d’être retournée dans la cuve 200. Selon les exemples illustrés, ce moyen de détente 150 est agencé entre le deuxième échangeur thermique 170 et la cuve 200. Plus particulièrement, ce moyen de détente 150 est agencé entre la sortie 406 de la première passe 171 du deuxième échangeur thermique 170 et la cuve 200.

Selon un exemple de réalisation de la présente invention illustré sur les figures, le moyen de refroidissement 160 est formé par un troisième échangeur thermique 161 adapté pour opérer un échange de chaleur entre le gaz prélevé à l’état liquide dans la cuve 200 et le fluide réfrigérant FR destiné à parcourir le circuit fermé 120. En d’autres termes, on comprend que ce troisième échangeur thermique 161 est agencé à une interface entre le circuit fermé 120 et l’installation d’alimentation 110 de l’au moins un appareil consommateur de gaz 300 et qu’il comprend au moins une première passe 162 adaptée pour être parcourue par du gaz prélevé à l’état liquide dans la cuve 200 et au moins une deuxième passe 163 adaptée pour être parcourue par le fluide réfrigérant FR. Par exemple, ce troisième échangeur thermique 161 peut être un échangeur à plaques c’est-à-dire un échangeur formé d’un empilement de plusieurs plaques entre lesquelles circulent, selon l’exemple illustré, du gaz prélevé à l’état liquide dans la cuve 200 et du fluide réfrigérant. Ces plaques comprennent un matériau conducteur de chaleur qui permet un transfert de calories entre les deux fluides qui circulent de part et d’autre de ces plaques.

Avantageusement, le deuxième échangeur thermique 170 peut également être un échangeur à plaques, c’est-à-dire un échangeur formé d’un empilement de plaques entre lesquelles circulent du gaz à l’état liquide et du gaz à l’état gazeux et comprimé qui n’a pas été consommé par l’appareil consommateur de gaz 300. Afin d’assurer l’alimentation du troisième échangeur thermique 161 en gaz liquide, une pompe 164 est agencée dans la cuve 200, cette pompe 164 étant connectée à la première passe 162 du troisième échangeur thermique 161 par une première canalisation 165. Par ailleurs une deuxième canalisation 166 permet de relier la première passe 162 du troisième échangeur thermique 161 au deuxième échangeur thermique 170 et une troisième canalisation 167 relie quant à elle le deuxième échangeur thermique 170 à un fond de la cuve 200.

En outre, une quatrième canalisation 168 est agencée entre la deuxième canalisation 166 et la cuve 200, au moins un premier organe de régulation 192 étant agencé sur cette quatrième canalisation 168 et une cinquième canalisation 169 est agencée entre la première canalisation 165 et la deuxième canalisation 166, cette cinquième canalisation 169 étant équipée d’au moins un deuxième organe de régulation 193. Par exemple, le premier organe de régulation 192 et le deuxième organe de régulation 193 sont deux vannes tout ou rien, c’est-à-dire des vannes configurées pour prendre une position ouverte dans laquelle elles autorisent, respectivement, la circulation de gaz dans la quatrième canalisation 168 et dans la cinquième canalisation 169, ou une position fermée dans laquelle elles interdisent la circulation de gaz dans ces conduites. Il est entendu que ces vannes sont pilotables indépendamment l’une de l’autre.

L’installation d’alimentation 110 comprend quant à elle au moins une première conduite 111 porteuse du premier échangeur thermique 130 agencée entre le ciel de cuve 201 et le dispositif de compression 140, au moins une deuxième conduite 112 agencée entre la première conduite 111 et le dispositif de compression 140 et équipée d’un troisième organe de régulation 194 similaire aux premier et deuxième organes de régulation 16, 17 décrits ci-dessus, au moins une troisième conduite 113 agencée entre le dispositif de compression 140 et l’au moins un appareil consommateur de gaz 300, au moins une quatrième conduite 114 agencée entre la troisième conduite 113 et la première passe 171 du deuxième échangeur thermique 170 et au moins une cinquième conduite 115 agencée entre la deuxième passe 171 du deuxième échangeur thermique 170 et la cuve 200. Plus particulièrement, cette cinquième conduite 115 est agencée entre la deuxième passe 171 du deuxième échangeur thermique 170 et le fond de la cuve 200. Tel que précédemment évoqué, la cinquième conduite 115 est, selon l’exemple illustré, porteuse du moyen de détente 150.

Tel que cela sera plus amplement décrit ci-dessous, la deuxième conduite 112 permet de contourner le premier échangeur thermique 130, c’est-à-dire que cette deuxième conduite 112 permet d’alimenter, au moins, le dispositif de compression 140, même en cas de défaillance ou d’arrêt volontaire du circuit fermé 120. L’au moins un appareil consommateur de gaz 300 peut par exemple être un moteur, notamment un moteur de propulsion, d’un navire auquel est destiné le système de traitement 100 de gaz selon l’invention. Alternativement, cet appareil consommateur de gaz 300 peut être un moteur d’une génératrice électrique du navire concerné. Selon un exemple d’application de la présente invention, l’installation d’alimentation 110 du système de traitement 100 peut être configurée pour alimenter en gaz au moins deux appareils consommateurs de gaz 300. Il est entendu qu’il ne s’agit que d’exemples de réalisation qui ne sont pas limitatifs de la présente invention.

Le circuit fermé 120 de fluide réfrigérant FR comprend, successivement, au moins un organe de compression 121, le premier échangeur thermique 130, un organe de détente 122, et le moyen de refroidissement 160 formé, selon l’exemple illustré, par le troisième échangeur thermique 161. Le premier échangeur thermique 130 est ainsi agencé à l’interface entre le circuit fermé 120 de fluide réfrigérant FR et l’installation d’alimentation 110 de l’appareil consommateur de gaz 300. En d’autres termes, le premier échangeur thermique 130 comprend au moins une première passe 131 adaptée pour être parcourue par le gaz prélevé à l’état gazeux dans le ciel de cuve 201 et au moins une deuxième passe 132 adaptée pour être parcourue par le fluide réfrigérant FR. Ainsi, un échange de chaleur peut s’opérer, au sein du premier échangeur thermique 130, entre la première passe 131 et la deuxième passe 132, de sorte que le gaz y est réchauffé et le fluide réfrigérant FR refroidi. Avantageusement, le premier échangeur thermique 130 selon l’exemple de réalisation illustré sur les figures comprend une troisième passe 133 également adaptée pour être parcourue par le fluide réfrigérant FR. Plus particulièrement, le fluide réfrigérant FR circulant dans cette troisième passe 133 capte des calories issues du fluide réfrigérant FR circulant dans la deuxième passe 132. Il est entendu qu’il ne s’agit que d’un exemple de réalisation et que le premier échangeur thermique 130 pourrait être dépourvu de cette troisième passe 133 sans sortir du contexte de la présente invention.

Le circuit fermé 120 comprend ainsi au moins une premier conduit 123 agencé entre l’organe de compression 121 et la deuxième passe 132 du premier échangeur thermique 130, au moins un deuxième conduit 124 agencé entre la deuxième passe 132 du premier échangeur thermique 130 et l’organe de détente 122, au moins un troisième conduit 125 agencé entre l’organe de détente 122 et la deuxième passe 163 du troisième échangeur thermique 161, au moins un quatrième conduit 126 agencé entre la deuxième passe 163 du troisième échangeur thermique 161 et la troisième passe 133 du premier échangeur thermique 130 et au moins un cinquième conduit 127 agencé entre la troisième passe 133 du premier échangeur thermique 130 et l’organe de compression 121. Lorsque le système de traitement 100 de gaz selon l’invention est mis en fonctionnement, le fluide réfrigérant FR quitte l’organe de compression 121 à l’état gazeux et à haute pression, c’est- à-dire à une pression comprise entre 18 et 36 bar, grâce au premier conduit 123 pour rejoindre le premier échangeur thermique 130, et plus particulièrement la deuxième passe 132 de ce premier échangeur thermique 130 dans laquelle il cède des calories au gaz qui circule alors dans la première passe 131 de ce premier échangeur thermique 130 et, optionnellement, au fluide réfrigérant FR qui circule dans la troisième passe 133 de ce premier échangeur thermique 130. Le fluide réfrigérant FR quitte alors le premier échangeur thermique 130 par le deuxième conduit 124 à l’état liquide et à haute pression pour rejoindre l’organe de détente 122 dans lequel sa pression est diminuée. Le fluide réfrigérant FR quitte alors l’organe de détente 122 à l’état liquide et à basse pression, c’est-à-dire une pression comprise entre 1.2 bar à 2.5 bar, et emprunte le troisième conduit 125 pour rejoindre la deuxième passe 163 du troisième échangeur thermique 161 dans lequel il capte des calories du gaz naturel liquide qui circule dans la première passe 162 de ce troisième échangeur thermique 161 tel que mentionné ci-dessus. Le fluide réfrigérant FR quitte ainsi le troisième échangeur thermique 161 à l’état diphasique ou gazeux et à basse pression et rejoint la troisième passe 133 du premier échangeur thermique 130 par le quatrième conduit 126. Dans cette troisième passe 133, le fluide réfrigérant FR à l’état diphasique capte les calories du fluide réfrigérant FR qui circule dans la deuxième passe 132 de ce premier échangeur thermique 130. Cette captation des calories permet d’évaporer le gaz liquide qui peut encore être présent dans le circuit en sortie du moyen de refroidissement 160 de sorte que l’organe de compression 121 ne soit alimenté que par du fluide réfrigérant FR à l’état gazeux. Le fluide réfrigérant FR quitte donc la troisième passe 133 du premier échangeur thermique 130 à l’état gazeux et rejoint, grâce au cinquième conduit 127, l’organe de compression 121. Autrement dit, on comprend que le fluide réfrigérant FR qui circule dans le circuit fermé subit au moins deux changements d’état, en échangeant des calories avec le gaz transporté par le navire concerné.

Selon une variante de réalisation non illustrée ici, le premier échangeur thermique est dépourvu de la troisième passe et comprend uniquement la première passe dans laquelle circule le gaz prélevé dans la cuve à l’état gazeux et la deuxième passe dans laquelle circule le fluide réfrigérant à l’état gazeux et à haute pression. Selon cette variante, un séparateur gaz-liquide peut être agencé entre le moyen de refroidissement et l’organe de compression de sorte à s’assurer que seul du fluide réfrigérant à l’état gazeux soit envoyé vers cet organe de compression. En effet, du fluide réfrigérant à l’état liquide risquerait d’endommager cet organe de compression, le rendant alors inutilisable. Tel que précédemment évoqué, il est important d’évacuer le gaz à l’état gazeux présent dans le ciel de cuve 201 de ce ciel de cuve 201 afin d’éviter une surpression qui pourrait endommager la cuve 200 concernée. Aussi, l’installation d’alimentation 110 du système de traitement 100 de gaz selon l’invention est équipée d’un système de redondance du dispositif de compression 140 qui sert à l’alimentation de l’au moins un appareil consommateur de gaz 300. Selon un exemple illustré sur les figures, cette redondance du dispositif de compression 140 est réalisée, en partie, grâce à l’organe de compression 121. Ainsi, au moins au moins une première conduite complémentaire 180 est agencée entre la première conduite 111 de l’installation d’alimentation 110 et l’organe de compression 121 et au moins une deuxième conduite complémentaire 181 est quant à elle agencée entre l’organe de compression 121 et la troisième conduite 113 de l’installation d’alimentation 110, au moins une vanne de régulation 190 étant agencée sur la première conduite complémentaire 180. Le fonctionnement de ce système de redondance sera plus amplement détaillé ci-dessous en référence à la figure 5.

En référence aux figures 2 à 4, nous allons maintenant décrire plus en détail un premier mode de fonctionnement de l’installation d’alimentation 110 illustré sur la figure 2, un deuxième mode de fonctionnement de cette installation d’alimentation 110 illustré sur la figure 3 et un troisième mode de fonctionnement de cette installation d’alimentation 110 illustré sur la figure 4.

La figure 2 illustre ainsi le premier mode de fonctionnement dit « à l’équilibre » dans lequel l’au moins un appareil consommateur de gaz 300 du navire auquel est destiné l’installation d’alimentation 110 consomme la totalité du gaz présent à l’état gazeux dans le ciel de cuve 201.

Selon ce premier mode de fonctionnement, le gaz est prélevé à l’état gazeux dans le ciel de cuve 201 et emprunte la première conduite 111 pour rejoindre le premier échangeur thermique 130, et plus particulièrement la première passe 131 de ce premier échangeur thermique 130. Tel que précédemment mentionné, le gaz circulant dans la première passe 131 du premier échangeur thermique est adapté pour capter des calories du fluide réfrigérant FR qui circule dans la deuxième passe 132 de ce deuxième échangeur thermique 130. Autrement dit, une température du gaz à une entrée 134 de la première passe 131 du premier échangeur thermique 130 est inférieure à une température de ce gaz à une sortie 135 de cette première passe 131 de ce premier échangeur thermique 130. Particulièrement, le gaz rejoint l’entrée 134 de la première passe 131 du premier échangeur thermique 130 à une température comprise entre -140°C et -90°C, par exemple égale à -120°C, et ce gaz quitte la première passe 131 de ce premier échangeur thermique 130 à une température comprise entre -30°C et 40°C, par exemple égale à 20°C. Le gaz ainsi réchauffé rejoint ensuite le dispositif de compression 140 dans lequel sa pression est augmentée jusqu’à atteindre une pression adaptée à l’alimentation de l’au moins un appareil consommateur de gaz 300. Le gaz réchauffé et à haute pression rejoint alors la troisième conduite 113 jusqu’à l’appareil consommateur de gaz 300. Autrement dit, on comprend que la première conduite 111 de l’installation d’alimentation 110 forme également la première passe 131 du premier échangeur thermique 130.

La totalité du gaz prélevé à l’état gazeux étant consommé par l’au moins un appareil consommateur de gaz 300, la première passe 171 du deuxième échangeur thermique 170 est vide et aucun échange de chaleur ne s’opère dans ce deuxième échangeur thermique 170.

Le circuit fermé 120 de fluide réfrigérant FR fonctionne quant à lui tel que décrit ci-dessus. Il en résulte que le gaz refroidi par le moyen de refroidissement 160 est réinjecté dans la cuve 200 sans subir d’autre changement de pression ni de température qui celui subit dans le troisième échangeur thermique 161, c’est-à-dire en empruntant la quatrième canalisation 168. Avantageusement, le gaz présent à l’état liquide dans la cuve 200 est ainsi mis en contact avec le gaz refroidi par le moyen de refroidissement 160 de sorte que la température du gaz présent dans la cuve à l’état liquide est diminuée, limitant alors le phénomène d’évaporation qui génère le gaz à l’état gazeux présent dans le ciel de cuve 201 et qui tend à augmenter la pression dans cette cuve 200.

Dans certaines conditions, l’appareil consommateur de gaz 300 ne suffit pas à consommer la totalité du gaz prélevé dans le ciel de cuve 201, réchauffé et comprimé. C’est par exemple le cas dans le deuxième mode de fonctionnement de l’installation d’alimentation 110 illustré sur la figure 3. Selon ce deuxième mode de fonctionnement, seule une partie du gaz comprimé et réchauffé est envoyée vers l’appareil consommateur de gaz 300. La partie de gaz qui ne peut être consommée par l’appareil consommateur de gaz 300 est quant à elle dirigée vers la quatrième conduite 114, par exemple grâce à un moyen de régulation 191 agencé sur cette quatrième conduite 114, et rejoint le deuxième échangeur thermique 170. Alternativement, le moyen de régulation 191 peut être agencé sur la troisième conduite 113, en amont de la quatrième conduite 114 par rapport à un sens de circulation du gaz dans ces troisième et quatrième conduites 113, 114. Selon l’invention, le moyen de régulation 191 peut par exemple être une vanne tout ou rien, c’est-à-dire une vanne configurée pour permettre ou empêcher le passage du gaz à travers la conduite sur laquelle il est agencé.

Le partie du gaz réchauffé et comprimé qui n’est pas consommée par l’appareil consommateur de gaz 300 rejoint plus particulièrement la première passe 171 du deuxième échangeur thermique 170 dans lequel elle cède des calories au gaz refroidi par son passage à travers le moyen de refroidissement 160, ici formé par le troisième échangeur thermique 161, qui circule alors dans la deuxième passe 172 de ce deuxième échangeur thermique 170. Autrement dit, selon ce deuxième mode de fonctionnement, un échange de chaleur s’opère entre la partie de gaz qui n’est pas consommée par l’appareil consommateur de gaz 300 et le gaz refroidi par le moyen de refroidissement 160. La totalité du gaz circulant dans le deuxième échangeur thermique 170 est ensuite renvoyé vers le fond de la cuve 200 tel que précédemment évoqué, respectivement par la troisième canalisation 167 pour le gaz circulant dans la deuxième passe 172 du deuxième échangeur thermique 170 et par la cinquième conduite 115 pour le gaz circulant dans la première passe 171 de ce deuxième échangeur thermique 170. Il est entendu qu’il ne s’agit que d’un exemple de réalisation et que la troisième canalisation 167 et la cinquième conduite 115 pourraient se rejoindre avant de rejoindre le fond de la cuve 200, c’est-à-dire que le gaz circulant dans la première passe 171 du deuxième échangeur thermique 170 et le gaz circulant dans la deuxième passe 172 de ce deuxième échangeur thermique 170 pourraient être mélangés puis renvoyés, ensemble, au fond de la cuve 200.

On comprend de ce qui précède, que le circuit fermé 120 du système de traitement de gaz 100 selon l’invention peut être assimilé à une pompe à chaleur dans laquelle des calories sont emmagasinées par le fluide réfrigérant FR qui circule dans le moyen de refroidissement 160, ces calories étant ensuite transférées au gaz prélevé dans la cuve 200 à l’état gazeux qui circule dans le premier échangeur thermique 130. Autrement dit, le système de traitement de gaz 100 selon l’invention permet de réaliser un transfert de chaleur qui permet de réchauffer du gaz à l’état gazeux afin que sa température soit compatible avec les besoins de l’au moins un appareil consommateur de gaz 300, tout en refroidissant du gaz à l’état liquide qui permet, à son tour, soit de condenser le gaz à l’état gazeux en excès, c’est-à-dire qui ne peut être consommé par l’au moins un appareil consommateur de gaz 300, soit de refroidir le gaz présent à l’état liquide dans la cuve 200 se sorte à limiter le phénomène d’évaporation qui entraîne la génération de gaz à l’état gazeux dans le ciel de cuve 201.

La figure 4 illustre un troisième mode de fonctionnement du système 100 de traitement de gaz selon l’invention, dans lequel l’organe de compression 121 est mis à l’arrêt. Un tel mode de fonctionnement peut par exemple être choisi lorsque la température du gaz présent à l’état liquide dans la cuve 200 est suffisamment basse pour permettre une condensation du gaz qui n’est pas consommé par l’appareil consommateur de gaz 300 et qui circule dans le deuxième échangeur thermique 170 sans que ce gaz liquide n’ait à être préalablement refroidi par le moyen de refroidissement 160.

Ainsi, selon ce quatrième mode de fonctionnement, le circuit fermé 120 est arrêté, c’est-à-dire que la circulation de fluide réfrigérant FR dans ce circuit fermé 120 est stoppée. Un tel mode de fonctionnement présente un avantage économique, notamment du fait de l’arrêt de l’organe de compression 121. Tel qu’illustré, selon ce quatrième mode de fonctionnement, le troisième organe de régulation 194 porté par la deuxième conduite 112 de l’installation d’alimentation 110 est dans sa position ouverte de sorte que le gaz prélevé à l’état gazeux dans le ciel de cuve 201 qui rejoint la première conduite 111 de l’installation d’alimentation 110 est dérivé vers la deuxième conduite 112 en amont du premier échangeur thermique 130, de manière à contourner ce premier échangeur thermique 130. Le gaz à l’état gazeux circulant dans cette deuxième conduite 112 rejoint ensuite le dispositif de compression 140 pour atteindre la pression compatible avec les besoins de l’appareil consommateur de gaz 300. De façon similaire à ce qui a été décrit ci-dessus en référence au deuxième mode de fonctionnement, une partie du gaz comprimé par le dispositif de compression 140 peut être dirigée vers le deuxième échangeur thermique 170 afin d’y être condensée en vue de retourner dans la cuve 200. Le circuit fermé 120 étant à l’arrêt, la deuxième passe 172 du deuxième échangeur thermique 170 est alimentée directement par du gaz prélevé à l’état liquide dans la cuve 200, c’est-à-dire que ce gaz est prélevé à l’état liquide dans la cuve 200, par exemple par la pompe 164 précédemment décrite, puis ce gaz emprunte la cinquième canalisation 169 afin de rejoindre la deuxième passe 172 du deuxième échangeur thermique 170. Le deuxième organe de régulation 193 est donc, selon ce troisième mode de fonctionnement, dans sa position ouverte pour autoriser la circulation de gaz liquide dans la cinquième canalisation 169. Ainsi, le gaz prélevé à l’état liquide dans la cuve 200 ne subit aucune autre modification de pression ou de température que celle liée au pompage en lui-même avant de rejoindre le deuxième échangeur thermique 170. L’échange de chaleur qui s’opère dans le deuxième échangeur thermique 170 est identique à celui décrit ci-dessus en référence au deuxième mode de fonctionnement.

La figure 5 illustre quant à elle le système 100 de traitement de gaz selon l’invention dans une situation dans laquelle le dispositif de compression 140 est défaillant. Tel que précédemment évoqué, le système 100 selon l’invention est équipé d’un système de redondance formé, en partie, par l’organe de compression 121, la première conduite complémentaire 180 et la deuxième conduite complémentaire 181. Tel que détaillé ci-dessous, en cas de défaillance du dispositif de compression 140, la compression du gaz à la pression compatible avec les besoins de l’appareil consommateur de gaz 300 es assurée par l’organe de compression 121, de sorte que ce dernier n’est plus disponible pour la compression du fluide réfrigérant qui circule dans le circuit fermé 120. Autrement dit, en cas de défaillance du dispositif de compression 140, le circuit fermé 120 est à l’arrêt, c’est-à-dire qu’aucun échange de chaleur ne s’opère dans le premier échangeur thermique 130, ni dans le moyen de refroidissement 160. Tel que représenté, en cas de défaillance du dispositif de compression 140, le troisième organe de régulation 194 est ouvert, permettant au gaz prélevé à l’état gazeux dans le ciel de cuve 201 de rejoindre la deuxième conduite 112. La vanne de régulation 190 est ouverte de sorte à laisser passer le gaz qui quitte la deuxième conduite 112 à l’état gazeux. Ainsi, l’organe de compression 121 prend le relais du dispositif de compression 140 pour assurer l’alimentation de l’au moins un appareil consommateur de gaz 300, au moins le temps que ce dispositif de compression 140 soit remis en état. Si l’appareil consommateur de gaz 300 ne consomme pas la totalité du gaz prélevé à l’état gazeux dans le ciel de cuve 201 et comprimé par l’organe de compression 121, le moyen de régulation 191 est ouvert de sorte à permettre à ce gaz comprimé de rejoindre le deuxième échangeur thermique 170. Tel que mentionné, en cas de défaillance du dispositif de compression 140, le circuit fermé 120 est à l’arrêt. Ainsi, tel que décrit en référence au troisième mode de fonctionnement décrit ci-dessus, le deuxième organe de régulation 193 est ouvert afin d’alimenter la deuxième passe 172 du deuxième échangeur thermique 170 en gaz prélevé à l’état liquide dans la cuve 200 et ainsi permettre la condensation du gaz comprimé qui circule dans la première passe 171 de ce deuxième échangeur thermique 170 avant son renvoi dans la cuve 200.

Avantageusement, un tel système de redondance permet de faire l’économie d’un moyen de compression supplémentaire. La vanne de régulation 190 agencée sur la première conduite complémentaire 180 est par exemple une vanne tout ou rien, c’est-à-dire une vanne qui est configurée pour prendre une position ouverte ou une position fermée. Il est entendu qu’il ne s’agit que d’un exemple de réalisation de la présente invention et que tout autre système de redondance est envisageable sans sortir du contexte de la présente invention.

Enfin, la figure 6 est une représentation écorchée du navire 15 qui montre la cuve 200 de stockage du gaz naturel montée dans une double coque 16 du navire 15 formée par un ensemble d’au moins une membrane d’étanchéité primaire, une membrane d'étanchéité secondaire, agencée entre la membrane d'étanchéité primaire et la double coque 16 du navire 15, et deux barrières isolantes, respectivement aménagées entre la membrane d'étanchéité primaire et la membrane d'étanchéité secondaire et entre la membrane d'étanchéité secondaire et la double coque 16.

Des canalisations 17 de chargement et/ ou de déchargement disposées sur le pont supérieur du navire 15 peuvent être raccordées, au moyen de connecteurs appropriées, à un terminal 18 maritime ou portuaire afin de transférer la cargaison de gaz naturel à l’état liquide depuis ou vers la cuve 200.

On comprend à la lecture de ce qui précède que la présente invention propose un système de traitement d’un gaz simple et moins coûteux que les systèmes de traitement de gaz actuellement sur le marché, qui permet d’alimenter un appareil consommateur de gaz d’un navire, tout en participant à la régulation de la pression dans la cuve qui contient ledit gaz.

L’invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations décrits et illustrés ici, et elle s’étend également à tout moyen ou configuration équivalents et à toute combinaison technique opérant de tels moyens. En particulier, le nombre de passes par échangeurs, le type de fluide réfrigérant et le type d’appareil consommateur de gaz peuvent être modifiés sans nuire à l’invention, dans la mesure où ils remplissent les fonctionnalités décrites dans le présent document.