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EP3344936A1 - Système et procédé de traitement de gaz issu de l'évaporation d'un liquide cryogénique - Google Patents

Système et procédé de traitement de gaz issu de l'évaporation d'un liquide cryogénique

Info

Publication number
EP3344936A1
EP3344936A1 EP16775768.1A EP16775768A EP3344936A1 EP 3344936 A1 EP3344936 A1 EP 3344936A1 EP 16775768 A EP16775768 A EP 16775768A EP 3344936 A1 EP3344936 A1 EP 3344936A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gas
compression unit
supply
cryogenic liquid
loop
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16775768.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Mathias Ragot
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cryostar SAS
Original Assignee
Cryostar SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cryostar SAS filed Critical Cryostar SAS
Publication of EP3344936A1 publication Critical patent/EP3344936A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F25J1/0022—Hydrocarbons, e.g. natural gas
    • F25J1/0025—Boil-off gases "BOG" from storages
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    • F25J1/0247—Different modes, i.e. 'runs', of operation; Process control start-up of the process
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    • F25J1/0285—Combination of different types of drivers mechanically coupled to the same refrigerant compressor, possibly split on multiple compressor casings
    • F25J1/0288—Combination of different types of drivers mechanically coupled to the same refrigerant compressor, possibly split on multiple compressor casings using work extraction by mechanical coupling of compression and expansion of the refrigerant, so-called companders
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    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0292—Refrigerant compression by cold or cryogenic suction of the refrigerant gas
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Definitions

  • the present invention relates to a system and a method for treating gas resulting from the evaporation of a cryogenic liquid.
  • the field of the present invention is more particularly the maritime transport of cryogenic liquids and even more particularly of Liquefied Natural Gas (LNG).
  • LNG Liquefied Natural Gas
  • the systems and processes that will be proposed later could also find applications in terrestrial installations.
  • the liquefied natural gas has, at room temperature, a temperature of about -1 63 ° C (or less).
  • LNG When shipping LNG, the latter is put in tanks on a ship. Although these tanks are thermally insulated, thermal leaks exist and the external environment brings heat to the liquid contained in the tanks. The liquid heats up and evaporates. Given the size of the tanks on an LNG carrier, depending on the thermal insulation conditions and external conditions, several tons of gas can evaporate per hour.
  • the object of the present invention relates to the supply of the engines on board the ship from the gas which evaporates.
  • the present invention relates more particularly to reliquefaction of gas which has evaporated in tanks or tanks of cryogenic liquid, and more particularly in tanks or tanks of LNG tankers, when the evaporation of the gas is greater than the consumption of the engines of the ship.
  • EP-2 933 183 relates to a liquefied gas treatment system for a vessel which comprises a storage tank which stores a liquefied natural gas, and an engine which uses the liquefied natural gas stored in the storage tank as a fuel.
  • the liquefied gas processing system disclosed herein includes: a storage tank that stores a liquefied gas, an engine that uses the liquefied gas stored in the storage tank as fuel, and a fuel supply line that can vaporize the liquefied gas; liquefied gas and supply the gas generated to the engine as fuel.
  • the engine receives a fuel gas supply that is pressurized to a low pressure.
  • the gas to be reliqued is cooled before reliquefaction by the gas stream leaving the tanks before it is compressed and led to the engine (s). There is then in each case an exchanger which has the reference 21 in Figures 1 to 17.
  • This heat exchanger 21 creates significant pressure drops in the gas stream that evaporates from the tanks. Under certain operating conditions, the evaporated gas can therefore arrive at the compressor at a pressure below atmospheric pressure. Air can then be sucked in and mixed with the gas.
  • EP 1 120 615 discloses an apparatus for use on ships for recompressing pressurized steam.
  • the recompression is performed in a closed cycle in which a working fluid is compressed in at least one compressor, is cooled in a first heat exchanger, is expanded in a turbine and is heated in a second heat exchanger, in which the compressed steam is at least partially condensed.
  • the apparatus comprises a first subassembly comprising the second heat exchanger and a second subassembly including the first heat exchanger, the compressor and the expansion turbine. The two subsets are placed on two platforms respectively.
  • natural gas evaporating from liquefied natural gas storage tanks is compressed in a multi-stage compressor comprising compression stages .
  • At least a portion of the stream of compressed natural gas is sent to a liquefier, typically operating in a Brayton cycle, to be reliqued.
  • the temperature of the compressed natural gas from the final stage is reduced to less than 0 ° C by passing through a heat exchanger.
  • the first compression stage operates as a low temperature compressor, and the resulting cold compressed natural gas is employed in the heat exchanger to effect the necessary cooling of the stream from the compression stage. Downstream of its passage through the heat exchanger, the cold compressed natural gas flows through the remaining stages of the compressor.
  • a portion of the compressed natural gas can be used as fuel and feed the engines of the ocean-going vessel.
  • a refrigerant loop with nitrogen, or any other refrigerant gas distinct from the fluid to be refrigerated involves providing specific equipment for the refrigerant.
  • a unit for treating (purifying) nitrogen is necessary to allow its use in the cryogenic field. It is also necessary to provide a specific tank, valves and other devices for regulating the flow of nitrogen.
  • the purpose of the present invention is therefore to provide an optimized system enabling a ship carrying liquefied natural gas to carry out the gas supply of an engine from natural gas evaporating from the ship's storage tanks and to reliquefy the gas that evaporated and that was not consumed in the engine.
  • This system will not present any coolant of a nature other than that of the gas used for the motor supply and limit the pressure drop upstream of the compressor used to supply the engine.
  • the cold production may be adapted to the amount of gas to reliquefier.
  • the present invention proposes a feed system from a gas resulting from the evaporation of a cryogenic liquid and from reliquefaction of this gas, said system comprising a feed line for at least one engine on which is a first compression unit of said gas and a bypass to a return line on which are successively cooling means and first expansion means.
  • the cooling means comprise successively a second compression unit and a heat exchanger and downstream of the second compression unit a branch to a loop comprising second expansion means, and the loop joining the line back upstream of the second compression unit after having passed through the heat exchanger in the opposite direction to the gas fraction not derived by the loop.
  • a mechanical cooling loop that avoids using gas evaporates tanks as a source of cold to cool a portion of the gas before liquefaction.
  • the evaporated gas tanks can be sent directly into the first compression unit without experiencing losses (or limiting the maximum pressure losses).
  • the operation of this cooling loop is moreover independent of the other systems around and can thus operate almost as a closed loop of another refrigerant.
  • the expansion means make it possible to rapidly pass the fluid from a high pressure to a lower pressure and it may be each time an expansion turbine, or an expansion valve, or an orifice or any other equivalent system.
  • a recycling line is advantageously provided for sending a fraction of the non-reliqued gas at the outlet of the first expansion means to the feed line for the engine upstream of the first unit. compression.
  • the recycling line passes through the heat exchanger.
  • the bypass is preferably carried out within the heat exchanger such that the bypass gas stream is already partially cooled to enter the second expansion means thereafter.
  • the first expansion means comprise for example an expansion valve opening into a balloon for separating the formed liquid and the non-liquefied gas fraction.
  • the balloon makes it possible to separate the gas and the liquid and makes it possible to treat the gas and the liquid differently downstream.
  • the upper part of the balloon is connected to the heat exchanger so that the gas coming from the balloon enters the exchanger on the same side as the bypass, and that the lower part of the balloon is connected to a cryogenic liquid tank.
  • a particularly advantageous embodiment of the processing system provides that the second compression unit comprises a plurality of compression stages each with a compression wheel, that the second expansion means comprise an expansion turbine, and that each compression wheel and the turbine are associated with the same mechanical transmission.
  • This embodiment makes it possible to have a compact structure.
  • the work recovered at the level of the expansion turbine can immediately be transmitted to the compression wheels thus promoting the achievement of energy efficiency for the system.
  • this system may further comprise means for injecting gas into the loop derived from the cooling unit. In this way, the cooling unit becomes truly autonomous and can be regulated as if it were a closed loop.
  • the means for injecting gas into the derived loop comprise, for example, a pump for cryogenic liquid, a vaporizer and a control valve.
  • the present invention also relates to:
  • a supply and reliquefaction system as described above further comprising a collector for the recovery of the evaporated gases from a set of cryogenic liquid tanks, the collector being connected directly, that is to say in particular without intermediate device for heat exchange with another gas pipe, at the first compression unit, and
  • cryogenic liquid transport vessel in particular an LNG carrier, equipped with such a feed and reliquefaction system.
  • the invention proposes a method of managing a flow of gas resulting from the evaporation of a cryogenic liquid, in which:
  • said gas stream being compressed within a first compression unit before being sent either to a motor or to reliquefaction means
  • the fraction of gas sent to the reliquefaction means passes through cooling and then expansion means and finally by a separator from which the liquid portion is sent to a cryogenic liquid tank.
  • the cooling means are mechanical refrigeration means in which:
  • a flow of gas is compressed in a second compression unit, then cooled in a heat exchanger before being expanded so that a fraction of gas is reliquified
  • the gas flow is separated into a first portion of gas flow and a second portion of gas flow
  • the first part of the gas flow is cooled and then sent to the relic means to be at least partially liquefied, and the second portion of the gas flow is fed into a loop in which said second gas flow portion is expanded, and then is used to cool the first portion of the gas stream before joining the gas stream to be compressed again in the gas stream; second compression unit.
  • the non-liquefied gas at the outlet of the first expansion means can be driven by a recycling line upstream of the first compression unit.
  • the non-liquefied gas output of the first expansion means preferably passes through the heat exchanger before being compressed again in the first compression unit.
  • FIGS. 1 to 5 are each a schematic view of a cryogenic liquid reservoir associated with a gas recovery system evaporating from said reservoir for, on the one hand, the supply of at least one engine and, on the other hand, the reliquefaction of the gas not consumed by the said engine (s).
  • a reservoir 1 is illustrated. Throughout the remainder of the description, it will be assumed that it is a tank of liquefied natural gas (or LNG) among several other similar tanks aboard an ocean-going vessel of the LNG type.
  • LNG liquefied natural gas
  • the tank 1 stores the LNG at a temperature of about -163 ° C which corresponds to the usual storage temperature of the LNG at a pressure close to atmospheric pressure. This temperature depends of course natural gas composition and storage conditions.
  • the atmosphere around the tank 1 being at a much higher temperature than the LNG, although the tank 1 is very well insulated thermally, calories are brought to the liquid that heats and vaporizes. Since the volume of the evaporating gas is much larger than that of the corresponding liquid, the pressure in the tank 1 tends to increase as the time passes and calories are added to the liquid.
  • evaporating gas is withdrawn as the tank 1 (and the other tanks of the vessel) and is collected from several tanks to a main pipe 2.
  • first compression unit 3 which can be, as illustrated in the drawing, multi-staged.
  • the gas passes into an intercooler 4 in which it is cooled without substantially modifying its pressure.
  • the gas which has been heated during its compression is at a temperature of the order of 40 to 45 ° C at the outlet of the intercooler (these values are given for illustrative purposes only).
  • the gas thus compressed and cooled can then be sent via an injection line 5 to an engine on board the ship. It can be a motor for the propulsion of the ship or for other uses (auxiliary generator, ).
  • the main pipe 2 and the injection pipe 5 form a gas supply line of the engine evaporated from the tanks 1.
  • the gas requirements at the engine (s) of the ship are often lower than the "production" of evaporative gas in all the tanks on board the ship.
  • the unused gas in the engine (s) is then sent to a reliquefaction unit comprising in particular a mechanical cooling unit.
  • the cooling unit 10 comprises at its inlet a valve 6 intended in particular to control the pressure of the gas in the injection line 5, then a main circuit and a loop which will be described below.
  • the main circuit allows from the gas (which is at a pressure of the order of a few bar to about 50 bar -non-limiting values-) to obtain gas at a temperature such that it goes into the liquid phase before return to the tank 1.
  • the main circuit of the cooling unit 10 first comprises a multi-stage compressor here comprising three successive stages with the references 1 1, 12 and 13. Each stage is formed by a compression wheel and the three compression wheels are driven by the same transmission 15 to trees and gears.
  • the line between the compression stages in the figures symbolizes the mechanical connection between them.
  • the gas passes into an intercooler 16. Its pressure is then a few tens of bar, for example about 50 bar, and its temperature is again of the order of 40 to 45 ° C.
  • the gas thus compressed is then cooled in a multiflux exchanger 17.
  • the gas circulates in this exchanger 17 in a first direction. Fluids circulating in the opposite direction (with respect to this first direction) and used to cool it will be described later.
  • the compressed gas cooled to a temperature of the order of -1 10 to -120 ° C. becomes liquid and is sent, always at a pressure of the order of a few tens of bar (for example about 50 bar) through an insulated conduit 22 to expansion means.
  • an expansion valve 30 is used to further cool the reliquefied gas and lower his pressure.
  • the gas of the balloon 40 is preferably returned to the main pipe 2. In this way, it is mixed with the primary flow and will thus be partially used as fuel in the engine (s), or will return to the cooling unit 10. Since the gas coming from the balloon 40 is cold, it can be used to cool the compressed gas in the exchanger 17. It is therefore intended to make it circulate in the opposite direction in this exchanger 17 before returning it to the main pipe 2. by a connecting line 35.
  • a set of valves 31, 32 controls the delivery of gas from the balloon 40 to the main line 2 via the connecting line 35 or to a combustion unit.
  • the liquid recovered at the bottom of the flask 40 is for its part intended to return to the tank 1.
  • the liquid can be sent directly into the tank 1 (passage controlled by a valve 33), or using a pump 41 (passage controlled by a valve 34).
  • the return of the liquid from the balloon 40, directly or through the pump 41, to the tank 1 is via an insulated pipe 36.
  • This loop begins with a bypass line 18 which separates the gas flow downstream of the multi-stage compressor 1 1, 12, 13 into a first flow, or main flow, which corresponds to the main circuit described above, and in a second flow, or derived flow.
  • the bypass line 18 is preferably connected to the main circuit at the exchanger 17.
  • the gas that enters the pipe of the Bypass 18 is at "high pressure" (about 50 bar in the given numerical example) and at an intermediate temperature between 40 ° C and -1 10 ° C.
  • expansion turbine 14 The gas taken by the bypass line 18 is expanded within expansion means formed in the preferred embodiment retained in the drawing by an expansion turbine 14.
  • the latter is, in the preferred embodiment illustrated in the drawing, mechanically connected to the three compression wheels corresponding to the stages 1 1, 12 and 13 of the multi-stage compressor of the cooling unit 10.
  • the transmission 15 by shafts and gears connects the expansion turbine 14 and the compressor wheels of the multi compressor -floor. This transmission 15 is symbolized by a line connecting in the figures the expansion turbine 14 to stages 1 1, 12 and 13.
  • the gas is expanded, for example, to a pressure level which corresponds to its pressure level by entering the cooling unit 10, ie approximately 15 to 20 bar. Its temperature drops below -120 ° C.
  • This flow of gas is then sent into the exchanger 17 in the opposite direction to cool the gas of the main circuit, firstly the portion 19 located downstream of the branch line 18 and then the upstream portion of this branch line 18.
  • the gas regains temperatures of the order of 40 ° C. and can be reinjected into the main circuit of the cooling unit, upstream of the multi-stage compressor via a return line. .
  • FIG. 2 This variant embodiment of FIG. 2 can be combined with one or more of the variants that will be described hereinafter with reference to FIGS. 3 to 5.
  • FIG. 3 it is planned to modify the configuration of the system downstream of the expansion turbine 14 and the exchanger 17. Instead of sending the expanded gas at the outlet of the exchanger 17 to the inlet of the first stage 1 1 of the multi-stage compressor of the cooling unit 10, it is proposed here to recycle this flow of gas either directly in the main pipe 2, or to enter it at an intermediate level in the first compression unit 3 Valves 23 and 24 make it possible to control the flow of gas which, at the outlet of the exchanger 17, is sent either to the main pipe 2 or to the first compression unit 3.
  • Figure 4 illustrates the fact that the proposed system allows to power different types of engines. It is possible with the first compression unit 3 to provide different pressure levels to suit different types of engines. If for example the pressure in the injection line 5 is very high, for example greater than 250 bar, to feed a high-pressure gas injection engine, then it is also possible to supply the cooling unit 10 not to from the injection line 5 but from an intermediate stage of the first compression unit 3.
  • FIG. 5 illustrates means that can be implemented to facilitate the cooling of the cooling unit 10 and thus its starting.
  • the embodiment shown in FIG. 5 allows such a start without influencing the flow of gas in the injection line 5 supplying an engine or the like. For example, when the cooling unit 10 is cooled down, the valve 6 is closed.
  • FIG. 5 thus provides for supplying the gas loop directly from the tank 1.
  • a pump 60 makes it possible to take liquid from the reservoir 1 to bring it to an injection system 62 via a feed duct 61.
  • a vaporizer 63 makes it possible to pass the liquid taken from the tank 1 in the gas phase.
  • a valve 64 is then provided to regulate the injection of the gas obtained at the outlet of the vaporizer and to control the quantity of gas injected into the loop and the This is to regulate the cooling of the cooling unit 10.
  • FIG. 5 provides an injection at the return line 21, but another injection point could be chosen.
  • the system proposed here thus provides an open loop of refrigerant gas corresponding to the refrigerated gas with a production of cold at two different temperatures, a temperature of about -120 ° C. at the outlet of the expansion turbine and a temperature of about -160 ° C. ° C at the outlet of the expansion valve.
  • the system is independent of the engines on board the ship that are powered by the evaporated gas. Only from the evaporated gas, it allows, independently of any other source of external cold, to achieve liquefaction.
  • the cold production is permanently adapted to the load at the reliquefaction means and can be regulated over a wide range by acting on the second compression unit. It is thus possible to adapt the production of cold necessary for reliquefaction and to achieve the energy balance of the system.
  • cooling down in the cooling loop can be managed as with a closed loop.
  • the cooling unit has no influence on the first compression unit which is also used to power the engines (or other generators).
  • the loop When the loop is cold, it can remain in "standby" and be used in open loop as soon as an excess of evaporated gas has to be liquefied.
  • the proposed system makes it possible to limit the pressure losses of the gas evaporating from the tank (s). This gas is collected and sent directly to the inlet of the first compression unit.
  • the pressure drop is that inevitable created by the supply of gas through the main pipe. It is limited and avoids in all operating conditions of the system to have an inlet of the first vacuum compression unit.

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Abstract

Le système proposé comporte une ligne d'alimentation pour au moins un moteur sur laquelle se trouve une première unité de compression (3) dudit gaz et une dérivation vers une ligne de retour sur laquelle se trouvent successivement des moyens de refroidissement (10) et des moyens de reliquéfaction (30). Les moyens de refroidissement comportent successivement une seconde unité de compression (11, 12, 13) et un échangeur de chaleur (17). En aval de la seconde unité de compression (11, 12, 13) une dérivation vers une boucle (18, 20, 21) comporte de premiers moyens de détente (14), la boucle rejoignant la ligne de retour en amont de la seconde unité de compression (11, 12, 13) après avoir traversé l'échangeur (17) de chaleur à contresens par rapport à la fraction de gaz non dérivée par la boucle.

Description

SYSTÈME ET PROCÉDÉ DE TRAITEMENT DE GAZ ISSU DE
L'ÉVAPORATION D'UN LIQUIDE CRYOGÉNIQUE
La présente invention concerne un système et un procédé de traitement de gaz issu de l'évaporation d'un liquide cryogénique.
Le domaine de la présente invention est plus particulièrement le transport maritime de liquides cryogéniques et encore plus particulièrement de Gaz Naturel Liquéfié (GNL). Cependant, les systèmes et les procédés qui seront proposés plus loin pourraient aussi trouver des applications dans des installations terrestres.
Si l'on considère le gaz naturel liquéfié, celui-ci présente, à température ambiante, une température de l'ordre -1 63°C (ou moins). Lors du transport maritime de GNL, ce dernier est mis dans des réservoirs sur un navire. Bien que ces réservoirs soient isolés thermiquement, des fuites thermiques existent et le milieu extérieur apporte de la chaleur au liquide contenu dans les réservoirs. Le liquide se réchauffe donc et s'évapore. Compte tenu de la taille des réservoirs se trouvant sur un méthanier, en fonction des conditions d'isolation thermique et des conditions extérieures, plusieurs tonnes de gaz peuvent s'évaporer par heure.
II n'est pas possible de maintenir le gaz évaporé dans les réservoirs du navire pour des raisons de sécurité. La pression dans les réservoirs augmenterait dangereusement. Il faut donc laisser le gaz qui s'évapore s'échapper hors des réservoirs. La réglementation interdit de rejeter ce gaz (s'il s'agit de gaz naturel) dans l'atmosphère en l'état. Il faut le brûler.
Pour éviter de perdre ce gaz qui s'évapore, il est aussi connu, d'une part, de l'utiliser comme carburant pour les moteurs à bord du navire le transportant et, d'autre part, de le reliquéfier pour le remettre dans les réservoirs desquels il provient.
L'objet de la présente invention concerne l'alimentation des moteurs à bord du navire à partir du gaz qui s'évapore. Lorsque la consommation des moteurs est plus importante que l'évaporation "naturelle" du gaz des réservoirs, il est connu de prélever du gaz pour le vaporiser et alimenter ensuite les moteurs. La présente invention concerne toutefois plus particulièrement la reliquéfaction de gaz qui s'est évaporé dans des réservoirs ou cuves de liquide cryogénique, et plus particulièrement dans des réservoirs ou cuves de méthaniers, lorsque l'évaporation du gaz est plus importante que la consommation des moteurs du navire.
Le document EP-2 933 183 concerne un système de traitement de gaz liquéfié destiné à un navire qui comprend une cuve de stockage qui stocke un gaz naturel liquéfié, et un moteur qui utilise le gaz naturel liquéfié stocké dans la cuve de stockage comme combustible. Le système de traitement de gaz liquéfié présenté dans ce document comprend : une cuve de stockage qui stocke un gaz liquéfié, un moteur qui utilise le gaz liquéfié stocké dans la cuve de stockage comme combustible et une conduite d'alimentation en combustible qui peut vaporiser le gaz liquéfié et fournir le gaz généré au moteur comme combustible. Le moteur reçoit une alimentation en gaz combustible qui est mis sous pression à une pression faible.
Dans toutes les formes de réalisation proposées dans ce document, le gaz destiné à être reliquéfié est refroidi avant sa reliquéfaction par le flux de gaz qui sort des réservoirs avant qu'il ne soit comprimé et conduit vers le(s) moteur(s). On trouve alors à chaque fois un échangeur qui porte la référence 21 sur les figures 1 à 17.
Cet échangeur de chaleur 21 crée des pertes de charge importantes dans le flux de gaz qui s'évapore des réservoirs. Dans certaines conditions de fonctionnement, le gaz évaporé peut arriver de ce fait au compresseur à une pression inférieure à la pression atmosphérique. De l'air risque alors d'être aspiré et mélangé au gaz.
Un autre inconvénient du système présenté dans ce document de l'art antérieur est qu'il ne permet pas d'équilibrer la production et la consommation de froid. La quantité de gaz consommé par le(s) moteur(s) est dans une grande mesure indépendante de la quantité de gaz qui s'évapore. Ainsi l'échange dans l'échangeur 21 n'est pas modulable en fonction notamment des besoins en froid pour la reliquéfaction.
Pour reliquéfier le gaz qui s'est évaporé, il est connu de refroidir ce gaz pour le ramener à nouveau dans des conditions de température et de pression lui permettant de repasser en phase liquide. Cet apport de froid est le plus souvent réalisé par échange de chaleur avec un circuit réfrigérant comportant par exemple une boucle de fluide réfrigérant tel de l'azote.
Ainsi, le document EP 1 120 615 décrit un appareil à utiliser sur des navires pour recompresser une vapeur sous pression. La recompression est effectuée en cycle fermé dans lequel un fluide de travail est compressé dans au moins un compresseur, est refroidi dans un premier échangeur de chaleur, est détendu dans une turbine et est réchauffé dans un second échangeur de chaleur, dans lequel la vapeur compressée est au moins partiellement condensée. L'appareil comporte un premier sous-ensemble comportant le second échangeur de chaleur et un second sous-ensemble incluant le premier échangeur de chaleur, le compresseur et la turbine de détente. Les deux sous- ensembles sont placés respectivement sur deux plates-formes.
Dans le document WO 2014/095877, le gaz naturel s'évaporant à partir de réservoirs de stockage de gaz naturel liquéfié, typiquement situés à bord d'un navire de haute mer, est comprimé dans un compresseur à plusieurs étages comprenant des étages de compression. Au moins une partie du flux de gaz naturel comprimé est envoyé vers un liquéfacteur, fonctionnant typiquement selon un cycle de Brayton, afin d'être reliquéfié. La température du gaz naturel comprimé provenant de l'étage final est réduite à une valeur inférieure à 0°C par passage à travers un échangeur de chaleur. Le premier étage de compression fonctionne en tant que compresseur opérant à basse température, et le gaz naturel comprimé froid résultant est employé dans l'échangeur de chaleur pour effectuer le refroidissement nécessaire du flux provenant de l'étage de compression. En aval de son passage à travers l'échangeur de chaleur, le gaz naturel comprimé froid circule à travers les étages restants du compresseur. Si cela est souhaité, une partie du gaz naturel comprimé peut servir de carburant et alimenter les moteurs du navire de haute mer.
La présence d'une boucle réfrigérante avec de l'azote, ou bien tout autre gaz réfrigérant distinct du fluide à réfrigérer, implique de prévoir des équipements spécifiques pour le fluide réfrigérant. Ainsi par exemple lorsqu'un circuit réfrigérant à l'azote est prévu à bord d'un navire (ou ailleurs), une unité de traitement (purification) de l'azote est nécessaire pour permettre son utilisation dans le domaine cryogénique. Il convient également de prévoir un réservoir spécifique, des vannes et autres dispositifs pour la régulation de la circulation de l'azote.
La présente invention a alors pour but de fournir un système optimisé permettant à bord d'un navire transportant du gaz naturel liquéfié de réaliser l'alimentation en gaz d'un moteur à partir de gaz naturel s'évaporant des réservoirs de stockage du navire et de reliquéfier le gaz qui s'est évaporé et qui n'a pas été consommé dans le moteur. Ce système ne présentera pas de liquide réfrigérant d'une nature autre que celle du gaz utilisé pour l'alimentation du moteur et limitera les pertes de charge en amont du compresseur utilisé pour alimenter le moteur. Avantageusement, la production de froid pourra être adaptée à la quantité de gaz à reliquéfier.
À cet effet, la présente invention propose un système d'alimentation à partir d'un gaz issu de l'évaporation d'un liquide cryogénique et de reliquéfaction de ce gaz, ledit système comportant une ligne d'alimentation pour au moins un moteur sur laquelle se trouve une première unité de compression dudit gaz et une dérivation vers une ligne de retour sur laquelle se trouvent successivement des moyens de refroidissement et des premiers moyens de détente.
Selon la présente invention, les moyens de refroidissement comportent successivement une seconde unité de compression et un échangeur de chaleur ainsi qu'en aval de la seconde unité de compression une dérivation vers une boucle comportant de seconds moyens de détente, et la boucle rejoignant la ligne de retour en amont de la seconde unité de compression après avoir traversé l'échangeur de chaleur à contresens par rapport à la fraction de gaz non dérivée par la boucle.
Ainsi, il est proposé une boucle de refroidissement mécanique qui permet d'éviter de se servir du gaz qui s'évapore des réservoirs comme source de froid pour refroidir une partie du gaz avant sa liquéfaction. De la sorte, le gaz évaporé des réservoirs peut être envoyé directement dans la première unité de compression sans subir de pertes de charge (ou en limitant au maximum ces pertes de charge). Le fonctionnement de cette boucle de refroidissement est de plus indépendant des autres systèmes alentour et peut ainsi fonctionner quasiment comme une boucle fermée d'un autre fluide réfrigérant. Les moyens de détente permettent de faire passer rapidement le fluide d'une pression élevée à une pression moindre et il peut s'agir à chaque fois d'une turbine de détente, ou d'une vanne de détente, ou d'un orifice ou tout autre système équivalent.
Dans ce système d'alimentation et de reliquéfaction, on prévoit avantageusement une ligne de recyclage permettant d'envoyer une fraction du gaz non reliquéfiée en sortie des premiers moyens de détente vers la ligne d'alimentation pour le moteur en amont de la première unité de compression. Avantageusement, la ligne de recyclage traverse l'échangeur de chaleur.
Dans l'unité de refroidissement, la dérivation est de préférence réalisée au sein de l'échangeur de chaleur de telle sorte que le flux de gaz dérivé est déjà refroidi partiellement pour entrer par la suite dans les seconds moyens de détente.
Dans une forme de réalisation d'un tel système d'alimentation et de reliquéfaction, les premiers moyens de détente comportent par exemple une vanne de détente débouchant dans un ballon destiné à séparer le liquide formé et la fraction de gaz non liquéfiée. Le ballon permet de réaliser la séparation du gaz et du liquide et permet de traiter en aval différemment le gaz et le liquide. Dans une telle forme de réalisation, il est proposé que la partie supérieure du ballon soit reliée à l'échangeur de chaleur de manière à ce que le gaz en provenance du ballon entre dans l'échangeur du même côté que la dérivation, et que la partie inférieure du ballon soit reliée à un réservoir de liquide cryogénique.
Une variante de réalisation particulièrement avantageuse du système de traitement prévoit que la seconde unité de compression comporte plusieurs étages de compression avec chacun une roue de compression, que les seconds moyens de détente comportent une turbine de détente, et que chaque roue de compression et la turbine de détente sont associés à une même transmission mécanique. Cette forme de réalisation permet d'avoir une structure compacte. En outre, le travail récupéré au niveau de la turbine de détente peut immédiatement être transmis aux roues de compression favorisant ainsi l'obtention d'un bon rendement énergétique pour le système. Pour faciliter le démarrage de l'unité de refroidissement, ce système peut comporter en outre des moyens pour injecter du gaz dans la boucle dérivée de l'unité de refroidissement. De la sorte, l'unité de refroidissement devient réellement autonome et peut être régulée comme si c'était une boucle fermée. Les moyens pour injecter du gaz dans la boucle dérivée comportent par exemple une pompe pour du liquide cryogénique, un vaporiseur et une vanne de contrôle.
La présente invention concerne également :
- un système d'alimentation et de reliquéfaction tel que décrit plus haut comportant en outre un collecteur pour la récupération des gaz évaporés d'un ensemble de réservoirs de liquide cryogénique, le collecteur étant relié directement, c'est-à-dire notamment sans dispositif intermédiaire d'échange de chaleur avec une autre conduite de gaz, à la première unité de compression, et
- un navire de transport de liquide cryogénique, notamment un méthanier, équipé d'un tel système d'alimentation et de reliquéfaction.
Enfin, l'invention propose un procédé de gestion d'un flux de gaz issu de l'évaporation d'un liquide cryogénique, dans lequel :
ledit flux de gaz étant comprimé au sein d'une première unité de compression avant d'être envoyé soit vers un moteur, soit vers des moyens de reliquéfaction,
la fraction de gaz envoyée vers les moyens de reliquéfaction passe par des moyens de refroidissement puis de détente et en fin par un séparateur à partir duquel la partie liquide est envoyée vers un réservoir de liquide cryogénique.
Selon la présente invention, les moyens de refroidissement sont des moyens de réfrigération mécanique au sein desquels :
un flux de gaz est comprimé dans une seconde unité de compression, puis refroidi au sein d'un échangeur de chaleur avant d'être détendu de telle sorte qu'une fraction de gaz se reliquéfie,
après sa compression, le flux de gaz est séparé en une première partie de flux de gaz et une seconde partie de flux de gaz,
la première partie du flux de gaz est refroidie puis envoyées vers les moyens de reliquefaction pour être au moins partiellement liquéfiée, et la seconde partie du flux du gaz est amenée dans une boucle dans laquelle ladite seconde partie de flux de gaz est détendue, puis est utilisée pour refroidir la première partie du flux de gaz avant de rejoindre le flux de gaz pour être à nouveau comprimée dans la seconde unité de compression.
Dans un tel procédé de gestion d'un flux de gaz issu de l'évaporation d'un liquide cryogénique, on prévoit avantageusement que le gaz issu de l'évaporation est comprimé sans échange de chaleur préalable avec une autre conduite de gaz. Ceci permet de limiter les pertes de charge avant l'entrée du gaz dans la première unité de compression.
Le gaz non liquéfié en sortie des premiers moyens de détente peut être conduit par une ligne de recyclage en amont de la première unité de compression. Dans ce cas, pour une meilleure efficacité énergétique, le gaz non liquéfié en sortie des premiers moyens de détente traverse de préférence l'échangeur de chaleur avant d'être comprimé à nouveau dans la première unité de compression.
Des détails et avantages de la présente invention apparaîtront mieux de la description qui suit, faite en référence au dessin schématique annexé sur lequel :
Les figures 1 à 5 sont chacune une vue schématique d'un réservoir de liquide cryogénique associé à un système de récupération du gaz s'évaporant dudit réservoir pour d'une part l'alimentation d'au moins un moteur et d'autre part la reliquéfaction du gaz non consommé par le(s)dit(s) moteur(s).
Sur chacune des figures annexées, un réservoir 1 est illustré. Dans toute la suite de la description, on supposera qu'il s'agit d'un réservoir de Gaz Naturel Liquéfié (ou GNL) parmi plusieurs autres réservoirs similaires à bord d'un navire de haute mer de type méthanier.
Les valeurs numériques dans la description qui suit sont données à titre d'exemples numériques purement illustratifs et nullement limitatifs. Elles sont adaptées au traitement de GNL à bord d'un navire mais peuvent varier, notamment si la nature du gaz change.
Le réservoir 1 stocke le GNL à une température de l'ordre de -163°C qui correspond à la température de stockage habituelle du GNL à une pression proche de la pression atmosphérique. Cette température dépend bien entendu de la composition du gaz naturel et des conditions de stockage. L'atmosphère autour du réservoir 1 étant à une température bien plus élevée que celle du GNL, bien que le réservoir 1 soit très bien isolé thermiquement, des calories sont apportées au liquide qui se réchauffe et se vaporise. Le volume du gaz s'évaporant étant bien plus important que celui du liquide correspondant, la pression dans le réservoir 1 tend donc à augmenter au fur et à mesure que le temps s'écoule et que des calories sont apportées au liquide.
Pour éviter d'atteindre des pressions trop importantes, le gaz qui s'évapore est retiré au fur et à mesure du réservoir 1 (et des autres réservoirs du navire) et est collecté à partir de plusieurs réservoirs vers une conduite principale 2.
Il est prévu dans les systèmes illustrés au dessin d'utiliser le gaz qui s'est évaporé pour alimenter au moins un moteur (non représenté) à bord du navire et de reliquéfier le surplus de gaz. Le but est ici d'éviter de perdre le gaz évaporé et donc soit de l'utiliser pour la propulsion du navire, soit de le récupérer et le renvoyer, en phase liquide, dans le réservoir 1 .
Pour être utilisé dans un moteur du navire, le gaz doit être tout d'abord comprimé. Cette compression est alors réalisée au sein d'une première unité de compression 3 qui peut être, comme illustré au dessin, multi-étagée. Cette unité, à titre d'exemple numérique illustratif et nullement limitatif, porte la pression du gaz collecté dans la conduite principale 2 d'une pression sensiblement égale à la pression atmosphérique à une pression de l'ordre de 15 à 20 bar (1 bar=105 Pa).
Après cette première étape de compression, le gaz passe dans un refroidisseur intermédiaire 4 dans lequel il est refroidi sans modifier de manière sensible sa pression. Le gaz qui a été réchauffé lors de sa compression est à une température de l'ordre de 40 à 45 °C à la sortie du refroidisseur intermédiaire (ces valeurs sont données à titre purement illustratif).
Le gaz ainsi comprimé et refroidi peut alors être envoyé par une conduite d'injection 5 vers un moteur à bord du navire. Il peut s'agir d'un moteur pour la propulsion du navire ou pour d'autres utilisations (génératrice auxiliaire, ...). La conduite principale 2 et la conduite d'injection 5 forment une ligne d'alimentation du moteur en gaz évaporé à partir des réservoirs 1 . Les besoins en gaz au niveau du (des) moteur(s) du navire sont souvent inférieurs à la "production" de gaz par évaporation dans tous les réservoirs qui sont à bord du navire. Le gaz non utilisé dans le(s) moteur(s) est alors envoyé vers une unité de reliquéfaction comprenant notamment une unité de refroidissement 10 mécanique.
L'unité de refroidissement 10 comprend à son entrée une vanne 6 destinée notamment à contrôler la pression du gaz dans la conduite d'injection 5, puis un circuit principal et une boucle qui vont être décrits ci-après.
Le circuit principal permet à partir du gaz (qui se trouve à une pression de l'ordre de quelques bar à environ 50 bar -valeurs non limitatives-) d'obtenir du gaz à une température telle qu'il passe en phase liquide avant de retourner dans le réservoir 1 .
Le circuit principal de l'unité de refroidissement 10 comporte tout d'abord un compresseur multi-étagé comprenant ici trois étages successifs avec les références 1 1 , 12 et 13. Chaque étage est formé par une roue de compression et les trois roues de compression sont entraînées par une même transmission 15 à arbres et pignons. Le trait entre les étages de compression sur les figures symbolise la liaison mécanique entre eux.
Après cette seconde compression (le gaz dérivé de la ligne d'alimentation ayant déjà été comprimé dans la première unité de compression 3), le gaz passe dans un refroidisseur intermédiaire 16. Sa pression est alors de quelques dizaines de bar, par exemple environ 50 bar, et sa température est à nouveau de l'ordre de 40 à 45 °C.
Le gaz ainsi comprimé est alors refroidi au sein d'un échangeur 17 multiflux. Le gaz circule dans cet échangeur 17 dans un premier sens. Les fluides circulant à contresens (par rapport à ce premier sens) et utilisés pour le refroidir seront décrits plus loin.
En sortie de l'échangeur 17, le gaz comprimé refroidi à une température de l'ordre de -1 10 à -120°C devient liquide et est envoyé, toujours à une pression de l'ordre de quelques dizaines de bar (par exemple environ 50 bar) par une conduite isolée 22 vers des moyens de détente. Dans la forme de réalisation illustrée correspondant à une forme de réalisation préférée, on utilise une vanne de détente 30 pour refroidir encore le gaz reliquéfié et abaisser sa pression.
Après la détente à travers la vanne de détente 30 on obtient à la fois un liquide riche en méthane et un gaz riche en azote (car le gaz naturel n'est pas uniquement composé de méthane). La séparation de cette phase liquide et de cette phase gazeuse est réalisée au sein d'un ballon 40 dans lequel la pression est de l'ordre de quelques bar, par exemple entre 3 et 5 bar.
Le gaz du ballon 40 est renvoyé de préférence vers la conduite principale 2. De la sorte, il est mélangé au flux primaire et sera ainsi partiellement utilisé comme carburant dans le(s) moteur(s), soit repassera dans l'unité de refroidissement 10. Le gaz provenant du ballon 40 étant froid, il peut être utilisé pour refroidir le gaz comprimé dans l'échangeur 17. Il est donc prévu de le faire circuler à contresens dans cet échangeur 17 avant de le faire retourner dans la conduite principale 2 par une conduite de liaison 35.
Si le gaz du ballon 40 pour diverses raisons, notamment lors de phases transitoires, ne peut pas être recyclé vers la conduite principale 2, il est prévu de l'envoyer à une torchère ou une unité de combustion. Un jeu de vannes 31 , 32 contrôle l'envoi du gaz du ballon 40 vers la conduite principale 2 par la conduite de liaison 35 ou vers une unité de combustion.
Le liquide récupéré au fond du ballon 40 est quant à lui destiné à retourner dans le réservoir 1 . En fonction des conditions de fonctionnement, le liquide peut être envoyé directement dans le réservoir 1 (passage contrôlé par une vanne 33), soit à l'aide d'une pompe 41 (passage contrôlé par une vanne 34).
Le retour du liquide en provenance du ballon 40, directement ou par la pompe 41 , vers le réservoir 1 se fait par l'intermédiaire d'une conduite isolée 36.
Dans l'unité de refroidissement 10, comme mentionné plus haut, se trouve également une boucle. Cette boucle commence par une conduite dérivée 18 qui sépare le flux de gaz en aval du compresseur multi-étagé 1 1 , 12, 13 en un premier flux, ou flux principal, qui correspond au circuit principal décrit précédemment, et en un second flux, ou flux dérivé.
La conduite de dérivation 18 est de préférence reliée au circuit principal au niveau de l'échangeur 17. Le gaz qui pénètre donc dans la conduite de dérivation 18 se trouve à "haute pression" (environ 50 bar dans l'exemple numérique donné) et à une température intermédiaire entre 40 °C et -1 10°C.
Le gaz prélevé par la conduite de dérivation 18 est détendu au sein de moyens de détente formés dans la forme de réalisation préférée retenue sur le dessin par une turbine de détente 14. Cette dernière est, dans la forme de réalisation préférée illustrée sur le dessin, relié mécaniquement aux trois roues de compression correspondant aux étages 1 1 , 12 et 13 du compresseur multi- étagé de l'unité de refroidissement 10. La transmission 15 par arbres et pignons relie la turbine de détente 14 et les roues de compression du compresseur multi-étagé. Cette transmission 15 est symbolisée par un trait reliant sur les figures la turbine de détente 14 aux étages 1 1 , 12 et 13.
Le gaz est détendu par exemple à un niveau de pression qui correspondait à son niveau de pression en entrant dans l'unité de refroidissement 10, soit environ 15 à 20 bar. Sa température descend en dessous de -120°C. Ce flux de gaz est alors envoyé dans l'échangeur 17 à contresens pour refroidir le gaz du circuit principal, tout d'abord la portion 19 se trouvant en aval de la conduite de dérivation 18 puis la portion en amont de cette conduite de dérivation 18. En sortie de l'échangeur 17, le gaz retrouve des températures de l'ordre de 40 °C et peut être réinjecté dans le circuit principal de l'unité de refroidissement, en amont du compresseur multi-étagé par une conduite de retour 21 .
On réalise ainsi une boucle de refroidissement ouverte qui utilise comme gaz pour le refroidissement le même gaz que celui qui doit être liquéfié.
Dans la variante de réalisation de la figure 2, par rapport à la forme de réalisation de la figure 1 , il est prévu de conserver le gaz sortant du ballon 40 dans l'unité de refroidissement 10 en l'injectant dans la conduite de retour 21 par une conduite de liaison 35b plutôt que de l'envoyer vers le collecteur 2. Cette forme de réalisation est à envisager notamment dans les cas où la première unité de compression 3 n'a pas la capacité à traiter le gaz riche en azote en provenance du ballon 40.
Cette variante de réalisation de la figure 2 peut être combinée à l'une ou à plusieurs des variantes qui vont être décrites ci-après en référence aux figures 3 à 5. Sur la figure 3, il est prévu de modifier la configuration du système en aval de la turbine de détente 14 et de l'échangeur 17. Au lieu d'envoyer le gaz détendu en sortie de l'échangeur 17 à l'entrée du premier étage 1 1 du compresseur multi-étagé de l'unité de refroidissement 10, il est proposé ici de recycler ce flux de gaz soit directement dans la conduite principale 2, soit de le faire entrer à un niveau intermédiaire dans la première unité de compression 3. Des vannes 23 et 24 permettent de contrôler le débit de gaz qui à la sortie de l'échangeur 17 est envoyé soit vers la conduite principale 2, soit dans la première unité de compression 3.
Grâce à cette configuration, il est possible d'obtenir un ratio de pressions au niveau de la turbine de détente 14 supérieur à celui du compresseur multi-étagé de l'unité de refroidissement 10.
La figure 4 illustre le fait que le système proposé permet d'alimenter différents types de moteurs. Il est possible avec la première unité de compression 3 de fournir différents niveaux de pression afin de convenir à différents types de moteurs. Si par exemple la pression dans la conduite d'injection 5 est très élevée, par exemple supérieure à 250 bar, pour alimenter un moteur à injection gaz haute pression, alors il est aussi possible d'alimenter l'unité de refroidissement 10 non pas à partir de la conduite d'injection 5 mais à partir d'un étage intermédiaire de la première unité de compression 3.
Enfin, la figure 5 illustre des moyens pouvant être mis en œuvre pour faciliter la mise en froid de l'unité de refroidissement 10 et donc son démarrage. La forme de réalisation présentée sur la figure 5 permet un tel démarrage sans influencer le débit de gaz dans la conduite d'injection 5 alimentant un moteur ou autre. On peut prévoir par exemple que lors de la mise en froid de l'unité de refroidissement 10 la vanne 6 est fermée.
La figure 5 prévoit ainsi d'alimenter directement la boucle en gaz à partir du réservoir 1 . À cet effet, une pompe 60 permet de prélever du liquide dans le réservoir 1 pour l'amener vers un système d'injection 62 via un conduit d'amenée 61 . Au sein du système d'injection 62, un vaporiseur 63 permet de faire passer le liquide prélevé dans le réservoir 1 en phase gazeuse. Une vanne 64 est ensuite prévue pour réguler l'injection du gaz obtenu en sortie de vaporisateur et de contrôler la quantité de gaz injecté dans la boucle et de la sorte de réguler la mise en froid de l'unité de refroidissement 10. La figure 5 prévoit une injection au niveau de la conduite de retour 21 mais un autre point d'injection pourrait être choisi.
Il peut être prévu aussi, si besoin était, de prélever du Gaz Naturel Liquéfié (présence d'une flèche) sur la conduite d'amenée 61 .
Le système proposé ici prévoit ainsi une boucle ouverte de gaz réfrigérant correspondant au gaz réfrigéré avec une production de froid à deux températures différentes, une température d'environ -120°C en sortie de la turbine de détente et une température d'environ -160°C en sortie de la vanne de détente. Le système est indépendant des moteurs se trouvant à bord du navire et qui sont alimentés par le gaz évaporé. Uniquement à partir du gaz évaporé, il permet, indépendamment de toute autre source de froid extérieure, de réaliser une liquéfaction.
Dans la boucle, la production de froid est en permanence adaptée à la charge au niveau des moyens de reliquéfaction et peut être régulée sur une large plage en agissant sur la seconde unité de compression. On peut ainsi adapter la production de froid nécessaire à la reliquéfaction et réaliser l'équilibre énergétique du système.
En régime stationnaire, aucun rejet de gaz, ou combustion de gaz, n'est à prévoir.
Lors de son démarrage, la mise en froid au sein de la boucle de refroidissement peut être géré comme avec une boucle fermée. L'unité de refroidissement n'a pas d'influence sur la première unité de compression qui est également utilisée pour alimenter les moteurs (ou autres génératrices). Lorsque la boucle est froide, elle peut rester en "veille" et être utilisée en boucle ouverte dès qu'un excédent de gaz évaporé doit être liquéfié.
Le système proposé permet de limiter les pertes de charge du gaz s'évaporant du (des) réservoir(s). Ce gaz est collecté et envoyé directement à l'entrée de la première unité de compression. La perte de charge est celle inévitable créée par l'amenée du gaz par la conduite principale. Elle est limitée et permet d'éviter dans toutes les conditions de fonctionnement du système d'avoir une entrée de la première unité de compression en dépression.
Il est clair en outre que le système proposé ne nécessite pas d'unité de traitement d'azote ou similaire. Sa structure est simplifiée par l'utilisation d'un gaz réfrigérant de même nature que le gaz à réfrigérer et à liquéfier.
Bien entendu, la présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation des systèmes et procédés décrits ci-dessus à titre d'exemples non limitatifs mais elle concerne également toutes les variantes de réalisation à la portée de l'homme du métier dans le cadre des revendications ci-après.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système d'alimentation d'un moteur à partir d'un gaz issu de l'évaporation d'un liquide cryogénique et de reliquéfaction de ce gaz, ledit système comportant une ligne d'alimentation pour au moins un moteur sur laquelle se trouve une première unité de compression (3) dudit gaz et une dérivation vers une ligne de retour sur laquelle se trouvent successivement des moyens de refroidissement (10) et des premiers moyens de détente (30),
caractérisé en ce que les moyens de refroidissement comportent successivement une seconde unité de compression (1 1 , 12, 13) et un échangeur de chaleur (17) ainsi qu'en aval de la seconde unité de compression (1 1 , 12, 13) une dérivation vers une boucle (18, 20, 21 ) comportant de seconds moyens de détente (14), la boucle rejoignant la ligne de retour en amont de la seconde unité de compression (1 1 , 12, 13) après avoir traversé l'échangeur (17) de chaleur à contresens par rapport à la fraction de gaz non dérivée par la boucle.
2. Système d'alimentation et de reliquéfaction selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte une ligne de recyclage (35) permettant d'envoyer une fraction du gaz non reliquéfiée en sortie des premiers moyens de détente (30) vers la ligne d'alimentation (2) pour le moteur en amont de la première unité de compression (3).
3. Système d'alimentation et de reliquéfaction selon la revendication 2, caractérisé en ce que la ligne de recyclage (35) traverse l'échangeur (17) de chaleur.
4. Système d'alimentation et de reliquéfaction selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la dérivation est réalisée au sein de l'échangeur (17) de chaleur.
5. Système d'alimentation et de reliquéfaction selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les premiers moyens de détente comportent une vanne de détente (30) débouchant dans un ballon (40) destiné à séparer le liquide formé et la fraction de gaz non liquéfiée.
6. Système d'alimentation et de reliquéfaction selon la revendication 5, caractérisé en ce que la partie supérieure du ballon (40) est reliée à l'échangeur (17) de chaleur de manière à ce que le gaz en provenance du ballon (40) entre dans l'échangeur (17) du même côté que la dérivation, et en ce que la partie inférieure du ballon (40) est reliée à un réservoir (1 ) de liquide cryogénique.
7. Système d'alimentation et de reliquéfaction selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la seconde unité de compression comporte plusieurs étages de compression (1 1 , 12, 13) avec chacun une roue de compression, en ce que les seconds moyens de détente comportent une turbine de détente (14), et en ce que chaque roue de compression et la turbine de détente (14) sont associées à une même transmission mécanique (15).
8. Système d'alimentation et de reliquéfaction selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens
(62) pour injecter du gaz dans la boucle dérivée du circuit.
9. Système d'alimentation et de reliquéfaction selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens (62) pour injecter du gaz dans la boucle dérivée comportent une pompe (60) pour du liquide cryogénique, un vaporiseur
(63) et une vanne (64) de contrôle.
10. Système d'alimentation et de reliquéfaction selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un collecteur pour la récupération des gaz évaporés d'un ensemble de réservoirs (1 ) de liquide cryogénique, et en ce que le collecteur est relié directement, c'est-à-dire notamment sans dispositif intermédiaire d'échange de chaleur avec une autre conduite de gaz, à la première unité de compression (3).
11. Navire de transport de liquide cryogénique, caractérisé en ce qu'il comporte un système d'alimentation et de reliquéfaction selon l'une des revendications 1 à 10.
12. Navire selon la revendication 1 1 , caractérisé en ce que ledit navire est un méthanier.
13. Procédé de gestion d'un flux de gaz issu de l'évaporation d'un liquide cryogénique, dans lequel :
ledit flux de gaz étant comprimé au sein d'une première unité de compression avant d'être envoyé soit vers un moteur, soit vers des moyens de reliquéfaction,
la fraction de gaz envoyée vers les moyens de reliquéfaction passe par des moyens de refroidissement (10) puis de détente (30) et en fin par un séparateur (40) à partir duquel la partie liquide est envoyée vers un réservoir (1 ) de liquide cryogénique,
caractérisé en ce que les moyens de refroidissement sont des moyens de réfrigération mécanique au sein desquels :
un flux de gaz est comprimé dans une seconde unité de compression (1 1 , 12, 13), puis refroidi au sein d'un échangeur (17) de chaleur avant d'être détendu de telle sorte qu'une fraction de gaz se reliquéfie,
après sa compression, le flux de gaz est séparé en une première partie de flux de gaz et une seconde partie de flux de gaz,
la première partie du flux de gaz est refroidie puis envoyées vers les moyens de reliquefaction pour être au moins partiellement liquéfiée, et
la seconde partie du flux du gaz est amenée dans une boucle (18, 20, 21 ) dans laquelle ladite seconde partie de flux de gaz est détendue, puis est utilisée pour refroidir la première partie du flux de gaz avant de rejoindre le flux de gaz pour être à nouveau comprimée dans la seconde unité de compression (1 1 , 12, 13).
14. Procédé de gestion d'un flux de gaz issu de l'évaporation d'un liquide cryogénique selon la revendication 13, caractérisé en ce que le gaz issu de l'évaporation est comprimé sans échange de chaleur préalable avec une autre conduite de gaz.
15. Procédé de gestion d'un flux de gaz issu de l'évaporation d'un liquide cryogénique selon l'une des revendications 13 ou 14, caractérisé en ce que le gaz non liquéfié en sortie des premiers moyens de détente (30) est conduit par une ligne de recyclage (35) en amont de la première unité de compression (3).
16. Procédé de gestion d'un flux de gaz issu de l'évaporation d'un liquide cryogénique selon la revendications 15, caractérisé en ce que le gaz non liquéfié en sortie des premiers moyens de détente (30) traverse l'échangeur (17) de chaleur avant d'être comprimé à nouveau dans la première unité de compression (3).
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