FR3151647A1 - Dispositif de mise à l’évent d’un flux de gaz pour une unité de production et/ou de transfert d’un gaz inflammable tel que l’hydrogène et unité comprenant un tel dispositif. - Google Patents
Dispositif de mise à l’évent d’un flux de gaz pour une unité de production et/ou de transfert d’un gaz inflammable tel que l’hydrogène et unité comprenant un tel dispositif. Download PDFInfo
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Abstract
Dispositif (1) de mise à l’évent d’un flux de gaz pour une unité de production et/ou de transfert d’un gaz inflammable tel que l’hydrogène, le dispositif (1) comprenant:- un conduit principal (2) vertical en position d’utilisation et présentant une extrémité inférieure (21) destinée à être raccordée fluidiquement à ladite unité, et- un conduit secondaire (4) en forme de U raccordé à une extrémité (22) supérieure du conduit principal (2), le conduit secondaire (4) comprenant une première portion rectiligne (41) reliée à l’extrémité supérieure (22) du conduit principal (2) de sorte à former un premier coude (6) tourné vers le bas, et une deuxième portion rectiligne (42) reliée à la première portion rectiligne (41) par l’intermédiaire d’un deuxième coude (43) tourné vers le haut, la deuxième portion rectiligne (42) portant une ouverture (44) d’évent située au-dessus du deuxième coude (43),caractérisé en ce que le premier coude (6) et le deuxième coude (43) définissent respectivement un point haut (PH) et un point bas (PB) qui sont distants l’un de l’autre d’au moins 50 cm, et en ce que la première portion rectiligne (41) du conduit secondaire (4) présente une hauteur et un diamètre définis selon un rapport hauteur/diamètre au moins égal à 5, préférentiellement au moins égal à 10.
Figure de l’abrégé : Figure 1
Description
L’invention concerne un dispositif de mise à l’évent d’un flux de gaz pour une unité de production et/ou de transfert d’un gaz inflammable tel que l’hydrogène.
Par “mise à l’évent” on entend un rejet de gaz dans l’atmosphère, dans une zone loin d’une source de chaleur ou d’énergie, et non accessible par les opérateurs. Le gaz objet de cette mise à l’évent sera désigné par la suite “gaz à rejeter” ou “gaz inflammable”.
Le dispositif de mise à l’évent comprend un conduit principal qui est vertical en position d’utilisation et présente une extrémité inférieure destinée à être raccordée fluidiquement à l’unité de production et/ou de transfert d’un gaz inflammable. Le dispositif de mise à l’évent comprend également au moins un conduit secondaire en forme de U raccordé à une extrémité supérieure du conduit principal.
En particulier, le conduit secondaire comprend une première portion rectiligne reliée à l’extrémité supérieure du conduit principal de sorte à former un premier coude tourné vers le bas, et une deuxième portion rectiligne reliée à la première portion rectiligne par l’intermédiaire d’un deuxième coude tourné vers le haut.
La deuxième portion rectiligne du conduit secondaire comporte une ouverture d’évent située au-dessus du deuxième coude.
La mise à l’évent d’un gaz inflammable depuis une unité de production ou de transfert de gaz est effectuée notamment lorsque la pression de ce gaz au sein de l’unité de production ou de transfert atteint un certain seuil à ne pas dépasser. De façon connue, cette mise à l’évent est contrôlée par une vanne de régulation ou une soupape disposée entre l’unité de production et/ou de transfert et le dispositif de mise à l’évent.
Lorsque la vanne de régulation ou la soupape est en position ouverte, un flux de gaz à rejeter est refoulé à travers l’ouverture d’évent du dispositif de mise à l’évent. Tant que la vanne de régulation ou la soupape reste ouverte et la pression du flux de gaz à rejeter reste supérieure à la pression atmosphérique, l’air ambiant ne peut s’introduire à contre-courant à travers l’ouverture d’évent.
Après fermeture de la vanne de régulation ou de la soupape, le gaz à rejeter, situé en aval de cette vanne ou de cette soupape, voit sa pression diminuer. L’air s’engouffre alors rapidement à travers l’ouverture d’évent, à contre-courant du gaz à rejeter, créant un risque de formation d’un mélange explosif avec le gaz à rejeter.
Face à un tel risque, le dispositif de mise à l’évent décrit ci-dessus est conçu pour ralentir la progression de l’air introduit à travers l’ouverture d’évent, et limiter ainsi le risque de formation d’un mélange explosif avec le gaz à rejeter.
En effet, le deuxième coude du conduit secondaire est conçu pour piéger l’air introduit à contre-courant à travers l’ouverture d’évent. Ensuite, du fait de sa densité supérieure à celle du gaz à rejeter (typiquement l’hydrogène), l’air ainsi piégé au niveau du deuxième coude remonte très lentement par diffusion à travers le gaz à rejeter situé en amont du deuxième coude. On dit que le gaz à rejeter forme un bouchon gazeux.
Il convient de noter qu’un balayage du dispositif de mise à l’évent peut être prévu au moyen d’un gaz inerte, dit gaz de balayage, comme de l’azote ou de l’hélium. Le gaz de balayage est injecté depuis l’extrémité inférieure du conduit principal afin de refouler le gaz à rejeter à travers l’ouverture d’évent et de réduire encore l’entrée d’air par l'ouverture d’évent. Par ailleurs, en cas de défaut d’étanchéité de la vanne de régulation ou de la soupape, on peut observer une fuite du gaz à rejeter qui tend à remonter depuis l’extrémité inférieure du conduit principal.
Le dispositif de mise à l’évent décrit ci-dessus est également conçu pour fonctionner dans un tel scénario en empêchant la formation d’un mélange explosif entre le gaz à rejeter fuyant à travers la vanne de régulation ou la soupape et l’air ambiant qui tend à s’engouffrer à contre-courant à travers l’ouverture d’évent. Suivant ce scénario, le gaz inerte forme un bouchon gazeux séparant le gaz à rejeter et l’air ambiant.
Si le dispositif décrit ci-dessus permet de ralentir la diffusion de l’air à travers le gaz à rejeter, le risque d’une accélération de cette diffusion reste présent, notamment dans le cas d’une convection naturelle de l’air (environnant l’ouverture d’évent), ou dans le cas d’une convection du gaz à rejeter (convection induite par exemple par un chauffage des conduits).
De telles convections favorisent des mouvements des molécules d’air et/ou de gaz à rejeter, et peuvent entraîner un mélange explosif entre le gaz à rejeter et l’air.
Dès lors, il apparaît nécessaire de développer un dispositif de mise à l’évent capable de ralentir encore davantage la convection naturelle agissant sur l’air environnant l’ouverture d’évent, ou agissant sur le gaz à rejeter situé en aval de la vanne de régulation ou de la soupape. De même, il apparaît nécessaire de développer un dispositif de mise à l’évent capable de réduire au minimum le risque de formation d’un mélange explosif entre l’air et le gaz à rejeter.
A cet effet, selon un premier, l’invention par ailleurs conforme à la définition générique qu’en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisée en ce que le premier coude et le deuxième coude définissent respectivement un point haut PH et un point bas PB qui sont distants l’un de l’autre d’au moins 50 cm, et en ce que la première portion rectiligne du conduit secondaire présente une hauteur et un diamètre qui sont définis selon un rapport hauteur/diamètre au moins égal à 5.
Ainsi, en prévoyant une telle distance entre le point haut et le point bas et un tel rapport entre la hauteur et le diamètre de la première portion rectiligne du conduit secondaire, l’invention réduit encore davantage la vitesse de diffusion de l’air dans le gaz à rejeter.
D’autres modes de réalisations du dispositif comprennent les caractéristiques ci-dessous :
- le conduit principal et le conduit secondaire sont reliés par un raccord formant le premier coude;
- le conduit principal et/ou le conduit secondaire sont formés chacun à partir d’un assemblage d’éléments de tuyauterie soudés entre eux;
- l’ouverture d’évent est située au-dessus du point haut;
- l’ouverture d’évent est située à une extrémité de la deuxième portion rectiligne du conduit secondaire;
- l’ouverture d’évent est tournée vers le haut;
- le conduit secondaire comprend un orifice d’évacuation situé au niveau du point bas;
- l’orifice d’évacuation est refermable au moyen d’un bouchon;
- l’ouverture d’évent présente un diamètre compris entre 25 mm et 250 mm;
- le dispositif comprend une pluralité de conduits secondaires régulièrement répartis autour du conduit principal;
- les conduits secondaires sont raccordés au conduit principal au moyen d’un raccord en étoile et d’une pluralité de raccords coudés fixés au raccord en étoile.
- le conduit principal et le conduit secondaire sont reliés par un raccord formant le premier coude;
- le conduit principal et/ou le conduit secondaire sont formés chacun à partir d’un assemblage d’éléments de tuyauterie soudés entre eux;
- l’ouverture d’évent est située au-dessus du point haut;
- l’ouverture d’évent est située à une extrémité de la deuxième portion rectiligne du conduit secondaire;
- l’ouverture d’évent est tournée vers le haut;
- le conduit secondaire comprend un orifice d’évacuation situé au niveau du point bas;
- l’orifice d’évacuation est refermable au moyen d’un bouchon;
- l’ouverture d’évent présente un diamètre compris entre 25 mm et 250 mm;
- le dispositif comprend une pluralité de conduits secondaires régulièrement répartis autour du conduit principal;
- les conduits secondaires sont raccordés au conduit principal au moyen d’un raccord en étoile et d’une pluralité de raccords coudés fixés au raccord en étoile.
Selon un deuxième aspect, l’invention concerne une unité de stockage et/ou de production et/ou de transfert d’un gaz inflammable tel que l’hydrogène, ladite unité comprenant un dispositif de mise à l’évent selon l’un quelconque des modes de réalisation décrits ci-dessus, et un collecteur de gaz inflammable relié à l’extrémité inférieure du conduit principal du dispositif.
De façon avantageuse, l’unité de stockage comprend une source d’un gaz de balayage destiné à refouler le gaz inflammable à travers l’ouverture d’évent du dispositif et à réduire l’entrée d’air par ladite ouverture d’évent.
D’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux figures suivantes :
Comme illustré aux et , l’invention concerne un dispositif 1 de mise à l’évent d’un flux de gaz pour une unité de production et/ou de transfert d’un gaz inflammable tel que l’hydrogène.
Le dispositif 1 comprend un conduit principal 2 et un conduit secondaire 4 qui s’étend selon une forme générale en U.
Le conduit principal 2 et le conduit secondaire 4 forment une paroi continue délimitant un canal continu destiné à l’écoulement du gaz à rejeter.
En outre, le conduit principal 2 et le conduit secondaire 4 peuvent être formés à partir d’un même élément de tuyauterie, fabriqué par exemple par extrusion ou par impression 3D; ou à partir d’éléments de tuyauterie distincts qui sont assemblés directement (par soudage ou autre technique d’assemblage) ou au moyen d’un raccord.
Par “raccord” on entend une pièce mécanique distincte des éléments de tuyauterie qui forment respectivement le conduit principal 2 et le conduit secondaire 4. Une telle pièce mécanique s’étend entre une extrémité du conduit principal 2 et une extrémité du conduit secondaire 4 de sorte que les deux conduits 2, 4 ne sont pas emboîtés l’un dans l’autre.
Le conduit principal 2 est destiné à être disposé verticalement en position d’utilisation. Pour ce faire, le conduit principal 2 présente une extrémité inférieure 21 destinée à être raccordée fluidiquement à l’unité de production et/ou de transfert. Le conduit principal 2 présente également une extrémité supérieure 22 qui est reliée au conduit secondaire 4.
Le conduit secondaire 4 présente une première portion rectiligne 41 qui est reliée à l’extrémité supérieure 22 du conduit principal 2 de sorte à former un premier coude 6 tourné vers le bas. Le conduit secondaire 4 présente également une deuxième portion rectiligne 42 qui est reliée à la première portion 41 par l’intermédiaire d’un coude 43 tourné vers le haut.
Ainsi, le premier coude 6, la première portion rectiligne 41, le deuxième coude 43 et la deuxième portion rectiligne 42 du conduit secondaire 4 sont disposés dans cet ordre en partant du conduit principal 2.
Il convient de noter que la deuxième portion rectiligne 42 du conduit secondaire 4 comporte une ouverture 44 d’évent à travers laquelle le gaz à rejeter est refoulé dans l’atmosphère. L’ouverture 44 d’évent est située au-dessus du deuxième coude 43.
Selon l’invention, le premier coude 6 et le deuxième coude 43 définissent respectivement un point haut PH et un point bas PB qui sont distants l’un de l’autre d’au moins 50 cm et de préférence d’au moins une valeur comprise entre 50 cm et 150 cm, par exemple 100 cm. En outre, la première portion rectiligne 41 du conduit secondaire 4 présente une hauteur et un diamètre qui sont définis selon un rapport hauteur/diamètre au moins égal à 5.
De façon avantageuse, le conduit principal 2 présente un diamètre supérieur à un diamètre du conduit secondaire 4. En particulier, le diamètre du conduit principal 2 est compris entre 2,5 cm et 60 cm. Le diamètre du conduit secondaire 4 est compris entre 1,3 cm et 36 cm.
De façon avantageuse, le conduit principal 2 présente une hauteur (mesurée depuis le sol) comprise entre 10 m et 35 m.
De façon avantageuse, la première portion rectiligne 41 du conduit secondaire 4 peut être reliée au conduit principal 2 au moyen d’un raccord anguleux ou un raccord en C. Un tel raccord forme le premier coude 6.
En variante, la première portion rectiligne 41 du conduit secondaire 4 peut être reliée au conduit principal 2 directement sans la présence d’un raccord. Pour ce faire, l’extrémité supérieure 21 du conduit principal 2 peut être biseautée. De même, l’extrémité proximale de la première portion rectiligne 41 du conduit secondaire 4 peut être biseautée. Les deux extrémités biseautées respectives du conduit principal 2 et de la première portion rectiligne 41 du conduit secondaire 4 peuvent alors être assemblées par soudage ou toute autre technique d’assemblage pour former le premier coude 6.
Suivant cette variante, le premier coude 6 est anguleux. Autrement dit, le premier coude 6 définit un angle aigu (par exemple 45°).
De façon avantageuse, l’ouverture 44 d’évent présente un diamètre compris entre 2,5 cm et 25 cm.
De façon avantageuse, l’ouverture 44 d’évent peut être formée à une extrémité libre de la deuxième portion droite 42 du conduit secondaire 4. L’ouverture 44 d’évent présente alors un axe qui se confond avec un axe principal de la deuxième portion rectiligne 42 du conduit secondaire 4. L’extrémité libre de la deuxième portion rectiligne 42 est dite ouverte.
En variante, l’ouverture 44 d’évent peut être formée à travers une paroi latérale de la deuxième portion rectiligne 42 du conduit secondaire 4, à une certaine distance de l’extrémité libre de cette deuxième portion rectiligne 42. Suivant cette variante, l’ouverture 44 d’évent présente un axe qui forme un certain angle avec l’axe principal de la deuxième portion rectiligne 42 du conduit secondaire 4. L’extrémité libre de la deuxième portion rectiligne 42 du conduit secondaire 4 est fermée.
Lorsque l’ouverture 44 d’évent est formée à l’extrémité libre de la deuxième portion droite 42, elle peut être tournée vers le haut. Suivant cette orientation, l’ouverture 44 d’évent peut être exposée à des précipitations (pluie, neige, etc.).
Afin de permettre une évacuation d’éventuelles précipitations introduites à travers l’ouverture 44 d’évent tournée vers le haut, le deuxième coude 43 est pourvu d’un orifice d’évacuation. Cet orifice peut être refermable au moyen d’un bouchon.
Il convient de noter que quels que soient son positionnement ou son orientation, l’ouverture 44 d’évent peut être équipée d’une grille destinée à prévenir l’introduction de débris ou la formation de nids d'oiseaux dans le dispositif 1.
De façon avantageuse, selon le mode de réalisation illustré à la , l’ouverture 44 d’évent est située au-dessus du premier coude 6. Un tel positionnement de l’ouverture 44 d’évent permet de protéger le dispositif 1 de mise à l’évent en cas d’explosion qui pourrait survenir au niveau de l’ouverture 44 d’évent.
Dans une variante illustrée à la , l’ouverture 42 d’évent est située au-dessous du premier coude 6, dans une position intermédiaire entre le premier coude 6 et le deuxième coude 41.
De façon avantageuse, le dispositif 1 de mise à l’évent peut comprendre une pluralité de conduits secondaires 4. Ces conduits secondaires 4 peuvent être régulièrement répartis autour du conduit principal 2.
Dans l’exemple illustré, le dispositif 1 de mise à l’évent comprend deux conduits secondaires 4 qui s’étendent “en cornes de buffle”, de part et d’autre du conduit principal 2. Ces conduits secondaires 4 sont raccordés au conduit principal 2 au moyen d’un premier raccord en T et de deux raccords coudés.
En particulier, le raccord en T présente une branche verticale qui est emmanchée ou emboîtée dans le conduit principal 2. Le raccord en T présente également une branche horizontale (ou transversale) qui présente des extrémités destinées à recevoir chacune un raccord coudé. Les conduits secondaires 4 sont emmanchés ou emboîtés respectivement dans les raccords coudés.
Claims (11)
- Dispositif (1) de mise à l’évent d’un flux de gaz pour une unité de production et/ou de transfert d’un gaz inflammable tel que l’hydrogène, le dispositif (1) comprenant:
- un conduit principal (2) vertical en position d’utilisation et présentant une extrémité inférieure (21) destinée à être raccordée fluidiquement à ladite unité, et
- un conduit secondaire (4) en forme de U raccordé à une extrémité (22) supérieure du conduit principal (2),
le conduit secondaire (4) comprenant une première portion rectiligne (41) reliée à l’extrémité supérieure (22) du conduit principal (2) de sorte à former un premier coude (6) tourné vers le bas, et une deuxième portion rectiligne (42) reliée à la première portion rectiligne (41) par l’intermédiaire d’un deuxième coude (43) tourné vers le haut, la deuxième portion rectiligne (42) portant une ouverture (44) d’évent située au-dessus du deuxième coude (43),
caractérisé en ce que le premier coude (6) et le deuxième coude (43) définissent respectivement un point haut (PH) et un point bas (PB) qui sont distants l’un de l’autre d’au moins 50 cm, et en ce que la première portion rectiligne (41) du conduit secondaire (4) présente une hauteur et un diamètre définis selon un rapport hauteur/diamètre au moins égal à 5, préférentiellement au moins égal à 10. - Dispositif (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le conduit principal (2) et le conduit secondaire (4) sont reliés par un raccord formant le premier coude (6).
- Dispositif (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le conduit principal (2) et/ou le conduit secondaire (4) sont formés chacun à partir d’un assemblage d’éléments de tuyauterie soudés entre eux.
- Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’ouverture (44) d’évent est située au-dessus du point haut (PH).
- Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’ouverture (44) d’évent est située à une extrémité de la deuxième portion rectiligne (42) du conduit secondaire (4), l’ouverture (44) d’évent étant tournée vers le haut.
- Dispositif (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le conduit secondaire (4) comprend un orifice d’évacuation situé au niveau du point bas (PB).
- Dispositif (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’orifice d’évacuation est refermable au moyen d’un bouchon.
- Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’ouverture (44) d’évent présente un diamètre compris entre 25mm et 250mm.
- Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend une pluralité de conduits secondaires (4) régulièrement répartis autour du conduit principal (2), les conduits secondaires (4) étant raccordés au conduit principal (2) au moyen d’un raccord en étoile et d’une pluralité de raccords coudés fixés au raccord en étoile.
- Unité de stockage et/ou de production et/ou de transfert d’un gaz inflammable tel que l’hydrogène, ladite unité comprenant un dispositif (1) de mise à l’évent selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, et un collecteur de gaz inflammable relié à l’extrémité inférieure (21) du conduit principal (2) du dispositif (1).
- Unité de stockage selon la revendication précédente, comprenant une source d’un gaz de balayage destiné à refouler le gaz inflammable à travers l’ouverture (44) d’évent du dispositif (1) et à réduire l’entrée d’air par l'ouverture (44) d’évent.
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- 2023-07-28 FR FR2308220A patent/FR3151647A1/fr active Pending
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2024
- 2024-07-02 WO PCT/EP2024/068564 patent/WO2025026629A1/fr unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS57113800U (fr) * | 1981-01-06 | 1982-07-14 | ||
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2025026629A1 (fr) | 2025-02-06 |
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