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FR2920864A1 - APPARATUS AND METHOD FOR TRANSFERRING A CRYOGENIC LIQUID - Google Patents

APPARATUS AND METHOD FOR TRANSFERRING A CRYOGENIC LIQUID Download PDF

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FR2920864A1
FR2920864A1 FR0757534A FR0757534A FR2920864A1 FR 2920864 A1 FR2920864 A1 FR 2920864A1 FR 0757534 A FR0757534 A FR 0757534A FR 0757534 A FR0757534 A FR 0757534A FR 2920864 A1 FR2920864 A1 FR 2920864A1
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FR
France
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liquid
flow valve
capacity
cryogenic
liquid flow
Prior art date
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Withdrawn
Application number
FR0757534A
Other languages
French (fr)
Inventor
Santos Benedicte Dos
Jean Francois Rauch
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.)
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Filing date
Publication date
Application filed by Air Liquide SA, LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical Air Liquide SA
Priority to FR0757534A priority Critical patent/FR2920864A1/en
Priority to PCT/FR2008/051557 priority patent/WO2009044030A1/en
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Abstract

Un appareil de transfert d'un liquide cryogénique comprend une source de liquide cryogénique (2), une soupape de débit liquide (4) reliée à la source par une première conduite (6) et une capacité sous pression (1), reliée à la soupape de débit liquide par une deuxième conduite (7) entre le point de départ de liquide de la soupape de débit de liquide et le point (8) d'arrivée de liquide dans la capacité.A cryogenic liquid transfer apparatus comprises a source of cryogenic liquid (2), a liquid flow valve (4) connected to the source by a first conduit (6) and a pressure capacity (1), connected to the liquid flow valve through a second line (7) between the liquid start point of the liquid flow valve and the point (8) of the liquid inlet into the capacity.

Description

2920864 La présente invention est relative à un appareil et procédé de transfert d'un liquide cryogénique. Elle s'applique aux procédés cryogéniques, sur lesquels on doit protéger une conduite contenant du liquide cryogénique d'une surpression par le biais d'une soupape de débit liquide. The present invention relates to an apparatus and method for transferring a cryogenic liquid. It applies to cryogenic processes, on which a line containing cryogenic liquid from an overpressure is to be protected by means of a liquid flow valve.

Un liquide cryogénique est la forme liquide d'un fluide gazeux à une température et une pression ambiante. La conduite de décharge de la soupape de débit liquide est généralement ramenée dans une fosse locale et provoque des problèmes d'installation pour ne pas avoir un épandage cryogénique ni un nuage io suroxygéné ou sous-oxygéné lors de l'ouverture de la soupape. L'invention est de connecter la conduite de refoulement de la soupape de débit liquide avec une capacité réceptrice sous pression, elle-même protégée par une soupape de débit gaz. Pour ce faire, la soupape de débit liquide sera installée à une élévation plus importante que la capacité réceptrice de façon à 15 aller en pente continue vers cette dernière pour ne pas avoir de bouchon liquide stagnant en aval de la soupape de débit liquide. Selon un aspect de l'invention, il est prévu un appareil de transfert d'un liquide cryogénique comprenant une source de liquide cryogénique, une soupape de débit liquide reliée à la source par une première conduite et une 20 capacité sous pression, reliée à la soupape de débit liquide par une deuxième conduite entre le point de départ de liquide de la soupape de débit de liquide et le point d'arrivée de liquide dans la capacité. Selon d'autres aspects facultatifs de l'invention, il est prévu que : - le point de départ de liquide de la soupape de débit de liquide est plus 25 élevé que le point d'arrivée de liquide dans la capacité. - la capacité est reliée à une soupape de débit gazeux. L'appareil peut comprendre une vanne (ou autre dispositif de détente, tel qu'un détendeur) connectée entre la source et la soupape de débit liquide. La source de liquide peut être un stockage sous pression ou une pompe, 30 éventuellement reliée à la capacité sous pression. Une installation de séparation ou de stockage cryogénique peut comprendre au moins un appareil de transfert tel que décrit ci-dessus. Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu un procédé de transfert d'un liquide cryogénique dans lequel en cas de surpression dans une source de 2 2920864 liquide cryogénique, on détend du liquide, envoie du liquide détendu par une première conduite à une soupape de débit liquide, on envoie du liquide de la soupape de débit liquide à une capacité sous pression par une deuxième conduite entre le point de départ de liquide de la soupape de débit de liquide et 5 le point d'arrivée de liquide dans la capacité. Eventuellement : - le point de départ de liquide de la soupape de débit de liquide est plus élevé que le point d'arrivée de liquide dans la capacité. - le liquide cryogénique a comme composant principal de l'oxygène, de io l'azote, de l'argon, de l'hélium, de l'hydrogène, du monoxyde de carbone, du dioxyde de carbone ou du méthane, ou est un mélange comprenant au moins deux de ces composants comme composants principaux, par exemple de l'air liquéfie. Par exemple, le liquide peut comprendre des traces de krypton, xénon, 15 d'hydrocarbures, NO2, SO2. L'invention sera décrite en plus de détail en se référant aux figures, qui représentent des appareils selon l'invention. Dans la Figure 1, une source de liquide cryogénique sous pression constituée par un stockage 2 contient un liquide cryogénique, tel que décrit ci- 20 dessus, par exemple de l'oxygène, de l'azote, de l'argon, du méthane, de l'hydrogène, du monoxyde de carbone, de l'hélium... Ce liquide est détendu dans une vanne 3 et envoyé à un client. En cas de surpression, le liquide est envoyé à une soupape de débit liquide 4 à travers la conduite 6. Une conduite de refoulement 7 est connectée entre la soupape 25 de débit liquide 4 et une capacité réceptrice sous pression 1. La capacité réceptrice 1 a une extrémité supérieure et une extrémité inférieure. Le point d'arrivée 8 du liquide de la conduite 7 dans la capacité 1 est situé à un niveau inférieur au niveau de la soupape de débit liquide 4, de sorte que le liquide s'écoule par gravitation vers la capacité 1. De préférence, l'extrémité supérieure 30 de la capacité 1 est située au plus au même niveau que la soupape de débit liquide 4. La capacité 1 est reliée à une soupape de débit gazeux 5.A cryogenic liquid is the liquid form of a gaseous fluid at a temperature and an ambient pressure. The discharge line of the liquid flow valve is generally brought into a local pit and causes installation problems so as not to have a cryogenic spread or an over-oxygenated or under-oxygenated cloud when opening the valve. The invention is to connect the discharge line of the liquid flow valve with a receiving capacity under pressure, itself protected by a gas flow valve. To do this, the liquid flow valve will be installed at a greater elevation than the receiving capacity so as to slope continuously towards the latter so as not to have a stagnant liquid plug downstream of the liquid flow valve. According to one aspect of the invention, there is provided an apparatus for transferring a cryogenic liquid comprising a source of cryogenic liquid, a liquid flow valve connected to the source by a first conduit and a capacity under pressure, connected to the liquid flow valve by a second line between the liquid start point of the liquid flow valve and the liquid inlet point in the capacity. According to other optional aspects of the invention, it is provided that: - the liquid start point of the liquid flow valve is higher than the point of liquid arrival in the capacity. the capacity is connected to a gas flow valve. The apparatus may include a valve (or other expansion device, such as a pressure reducer) connected between the source and the liquid flow valve. The source of liquid may be a pressure storage or a pump, possibly connected to the pressure capacity. A cryogenic separation or storage facility may comprise at least one transfer apparatus as described above. According to another aspect of the invention, there is provided a method for transferring a cryogenic liquid in which, in the event of an overpressure in a source of cryogenic liquid, the liquid is expanded, liquid is released by means of a first liquid line. In a liquid flow valve, liquid from the liquid flow valve is sent to a pressurized capacity through a second line between the liquid start point of the liquid flow valve and the liquid inlet point in the liquid flow valve. capacity. Possibly: - the liquid start point of the liquid flow valve is higher than the liquid inlet point in the capacity. the cryogenic liquid has as principal component oxygen, nitrogen, argon, helium, hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide or methane, or is a mixture comprising at least two of these components as main components, for example liquefied air. For example, the liquid may include traces of krypton, xenon, hydrocarbons, NO2, SO2. The invention will be described in more detail with reference to the figures, which show apparatus according to the invention. In FIG. 1, a source of cryogenic liquid under pressure constituted by a storage 2 contains a cryogenic liquid, as described above, for example oxygen, nitrogen, argon, methane, hydrogen, carbon monoxide, helium ... This liquid is expanded in a valve 3 and sent to a customer. In case of overpressure, the liquid is sent to a liquid flow valve 4 through the pipe 6. A discharge pipe 7 is connected between the liquid flow valve 4 and a receiving capacity under pressure 1. The receiving capacity 1 a an upper end and a lower end. The arrival point 8 of the liquid of the pipe 7 in the capacitor 1 is situated at a level below the level of the liquid flow valve 4, so that the liquid flows by gravitation towards the capacitor 1. Preferably, the upper end 30 of the capacity 1 is located at the same level as the liquid flow valve 4. The capacity 1 is connected to a gas flow valve 5.

3 2920864 La source de liquide cryogénique 2 est située, de préférence, à un niveau inférieur à celui de la soupape de débit liquide 4 et à celui de l'extrémité inférieure de la capacité réceptrice 1. Dans la Figure 2, une source de liquide cryogénique sous pression, 5 constituée par une pompe 11, contient un liquide cryogénique, tel que décrit ci-dessus, par exemple de l'oxygène, de l'azote, de l'argon, du méthane, de l'hydrogène, du monoxyde de carbone, de l'hélium... Ce liquide est détendu dans une vanne 3 et envoyé à un client. En cas de surpression, le liquide est envoyé à une soupape de débit liquide 4 à travers io la conduite 6. Une conduite de refoulement 7 est connectée entre la soupape de débit liquide 4 et une capacité réceptrice sous pression 1. La capacité réceptrice 1 a une extrémité supérieure et une extrémité inférieure. Le point d'arrivée 8 du liquide de la conduite 7 dans la capacité 1 est situé à un niveau inférieur au niveau de la soupape de débit liquide 4, de sorte que le liquide 15 s'écoule par gravitation vers la capacité 1. De préférence, l'extrémité supérieure de la capacité 1 est située au plus au même niveau que la soupape de débit liquide 4. La capacité 1 est reliée à une soupape de débit gazeux 5 et à la pompe 11 par une conduite 9.The source of the cryogenic liquid 2 is preferably located at a level lower than that of the liquid flow valve 4 and that of the lower end of the receiving capacity 1. In FIG. 2, a source of liquid cryogenic pressurized, consisting of a pump 11, contains a cryogenic liquid, as described above, for example oxygen, nitrogen, argon, methane, hydrogen, monoxide carbon, helium ... This liquid is expanded in a valve 3 and sent to a customer. In case of overpressure, the liquid is sent to a liquid flow valve 4 through line 6. A discharge line 7 is connected between the liquid flow valve 4 and a receiving capacity under pressure 1. The receiving capacity 1 a an upper end and a lower end. The arrival point 8 of the liquid of the pipe 7 in the capacitor 1 is located at a level below the level of the liquid flow valve 4, so that the liquid 15 flows by gravitation towards the capacitor 1. Preferably the upper end of the capacity 1 is located at the same level as the liquid flow valve 4. The capacity 1 is connected to a gas flow valve 5 and to the pump 11 via a pipe 9.

20 La source de liquide cryogénique 11 est située, de préférence, à un niveau inférieur à celui de la soupape de débit liquide 4 et à celui de l'extrémité inférieure de la capacité réceptrice 1. Dans la Figure 1, une source de liquide cryogénique sous pression constitué par une pompe 11 contient un liquide cryogénique, tel que décrit ci- 25 dessus, par exemple de l'oxygène, de l'azote, de l'argon, du méthane, de l'hydrogène, du monoxyde de carbone, de l'hélium... La pompe est alimentée par un stockage 13 auquel elle est reliée par une conduite 9. Le liquide est détendu dans une vanne 3 et envoyé à un client. En cas de 30 surpression, le liquide est envoyé à une soupape de débit liquide 4 à travers la conduite 6. Une conduite de refoulement 7 est connectée entre la soupape de débit liquide 4 et une capacité réceptrice sous pression 1. La capacité réceptrice 1 a une extrémité supérieure et une extrémité inférieure. Le point d'arrivée 8 du liquide de la conduite 7 dans la capacité 1 est situé à un niveau 4 2920864 inférieur au niveau de la soupape de débit liquide 4, de sorte que le liquide s'écoule par gravitation vers la capacité 1. De préférence, l'extrémité supérieure de la capacité 1 est située au plus au même niveau que la soupape de débit liquide 4.The cryogenic liquid source 11 is preferably located at a level lower than that of the liquid flow valve 4 and that of the lower end of the receiving capacity 1. In FIG. 1, a source of cryogenic liquid under pressure constituted by a pump 11 contains a cryogenic liquid, as described above, for example oxygen, nitrogen, argon, methane, hydrogen, carbon monoxide, helium ... The pump is fed by a storage 13 to which it is connected by a pipe 9. The liquid is expanded in a valve 3 and sent to a customer. In case of overpressure, the liquid is sent to a liquid flow valve 4 through line 6. A discharge line 7 is connected between the liquid flow valve 4 and a receiving capacity under pressure 1. The receiving capacity 1 a an upper end and a lower end. The arrival point 8 of the liquid of the pipe 7 in the capacity 1 is located at a level 4 2920864 below the level of the liquid flow valve 4, so that the liquid flows by gravitation towards the capacity 1. From Preferably, the upper end of the capacity 1 is located at the same level as the liquid flow valve 4.

5 La capacité 1 est reliée à une soupape de débit gazeux 5. La source de liquide cryogénique 2 est située, de préférence, à un niveau inférieur à celui de la soupape de débit liquide 4 et à celui de l'extrémité inférieure de la capacité réceptrice 1. 20 30 5 Capacity 1 is connected to a gas flow valve 5. The source of cryogenic liquid 2 is preferably located at a level lower than that of the liquid flow valve 4 and that of the lower end of the capacity. receiver 1. 20 30 5

Claims (10)

REVENDICATIONS 1. Appareil de transfert d'un liquide cryogénique comprenant une source de liquide cryogénique (2, 11), une soupape de débit liquide (4) reliée à la source par une première conduite (6) et une capacité sous pression (1), reliée à la soupape de débit liquide par une deuxième conduite (7) entre le point de départ de liquide de la soupape de débit de liquide et le point (8) d'arrivée de liquide dans la capacité. io Cryogenic liquid transfer apparatus comprising a source of cryogenic liquid (2, 11), a liquid flow valve (4) connected to the source by a first line (6) and a pressure capacity (1), connected to the liquid flow valve by a second line (7) between the liquid start point of the liquid flow valve and the point (8) of the liquid inlet in the capacity. io 2. Appareil selon la revendication 1 dans lequel le point de départ de liquide de la soupape de débit de liquide est plus élevé que le point (8) d'arrivée de liquide dans la capacité. Apparatus according to claim 1 wherein the liquid start point of the liquid flow valve is higher than the point (8) of liquid arrival in the capacity. 3. Appareil selon la revendication 1 ou 2 dans lequel la capacité (1) 15 est reliée à une soupape de débit gazeux (5). Apparatus according to claim 1 or 2 wherein the capacitor (1) is connected to a gas flow valve (5). 4. Appareil selon l'une des revendications 1 à 3 comprenant un dispositif de détente (3) connectée entre la source (2, 11) et la soupape de débit liquide (4). 4. Apparatus according to one of claims 1 to 3 comprising an expansion device (3) connected between the source (2, 11) and the liquid flow valve (4). 5. Appareil selon l'une des revendications précédentes dans lequel la source de liquide est un stockage sous pression (2). 5. Apparatus according to one of the preceding claims wherein the source of liquid is a pressure storage (2). 6. Appareil selon l'une des revendication 1 à 4 dans lequel la source 25 de liquide est une pompe (11), éventuellement reliée à la capacité sous pression (1). 6. Apparatus according to one of claims 1 to 4 wherein the source 25 of liquid is a pump (11), possibly connected to the capacity under pressure (1). 7. Installation de séparation ou de stockage cryogénique comprenant au moins un appareil de transfert selon l'une des revendications 1 à 6. 7. Cryogenic separation or storage plant comprising at least one transfer apparatus according to one of claims 1 to 6. 8. Procédé de transfert d'un liquide cryogénique dans lequel en cas de surpression dans une source de liquide cryogénique (2, 11), on détend du liquide, envoie du liquide détendu par une première conduite (6) à une soupape de débit liquide (4), on envoie du liquide de la soupape de débit liquide 6 2920864 à une capacité sous pression (1) par une deuxième conduite (7) entre le point de départ de liquide de la soupape de débit de liquide et le point (8) d'arrivée de liquide dans la capacité. 5 8. A method of transferring a cryogenic liquid in which in case of overpressure in a source of cryogenic liquid (2, 11), the liquid is expanded, sends the liquid expanded by a first pipe (6) to a liquid flow valve (4), liquid from the liquid flow valve 6 2920864 is sent to a pressurized capacity (1) through a second line (7) between the liquid start point of the liquid flow valve and the point (8). ) of liquid arrival in the capacity. 5 9. Procédé selon la revendication 8 dans lequel le point de départ de liquide de la soupape de débit de liquide (4) est plus élevé que le point (8) d'arrivée de liquide dans la capacité (1). 9. The method of claim 8 wherein the liquid start point of the liquid flow valve (4) is higher than the point (8) of liquid arrival in the capacity (1). 10. Procédé selon l'une des revendications 8 ou 9 dans lequel le liquide io cryogénique a comme composant principal de l'oxygène, de l'azote, de l'argon, de l'hélium, de l'hydrogène, du monoxyde de carbone, du dioxyde de carbone ou du méthane, ou est un mélange comprenant au moins deux de ces composants comme composants principaux. 10. Method according to one of claims 8 or 9 wherein the cryogenic liquid has as main component oxygen, nitrogen, argon, helium, hydrogen, carbon monoxide. carbon, carbon dioxide or methane, or is a mixture comprising at least two of these components as main components.
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