[0001] La présente invention a pour objet un procédé de liquéfaction de méthane gazeux par
vaporisation d'azote. Elle se rapporte également à une installation de liquéfaction
du menthane gazeux mettant en oeuvre le procédé.
[0002] Plus précisément, la présente invention concerne un procédé et une installation de
liquéfaction d'un débit de méthane gazeux, contenant au moins 80% molaire de méthane
issu d'une source de méthane, pour produire un débit de méthane liquide, par un cycle
ouvert utilisant un débit d'azote liquide issu d'une source froide d'azote liquide.
[0003] La source de méthane peut être par exemple un réseau de transport de gaz naturel,
ou un site de production de bio-méthane équipé de méthaniseurs, comme certaines stations
d'épuration ou certains centres d'enfouissement de déchets.
[0004] Le terme bio-méthane fait référence au méthane composant une fraction des gaz produits
par un processus biologique de dégradation de la matière organique en milieu anaérobie.
[0005] L'émergence de nombreux sites de production de méthane, ainsi que leur éloignement
des réseaux de transport de gaz naturel, rendent nécessaire le développement de procédés
de liquéfaction pour de petits débits de méthane gazeux, dont les coûts d'investissement
soient faibles, et qui soient faciles à exploiter.
[0006] La liquéfaction d'un débit de méthane en utilisant l'enthalpie de vaporisation d'un
débit d'azote liquide, c'est-à-dire un procédé de liquéfaction de méthane gazeux par
vaporisation d'azote est un procédé bien connu. Cependant, il implique la consommation
continue d'azote liquide, lequel est stocké au sein d'une ou plusieurs citernes, ce
qui limite la taille de ces installations à des débits de méthane de 10 tonnes par
jour environ.
[0007] En effet, au-delà de cette valeur, il est nécessaire de recharger fréquemment les
citernes ce qui élève les coûts opératoires de l'installation. Pour des débits de
méthane à liquéfier supérieurs à 10 tonnes par jour, il existe des installations de
l'art antérieur, dont les coûts d'investissement sont très élevés du fait de la présence
de machines tournantes comme des pompes, compresseurs, ou turbines de détente qui
participent à la circulation du fluide frigorigène.
[0008] Par conséquent, un premier problème que se propose de résoudre l'invention est celui
de mettre au point un procédé et une installation de liquéfaction de méthane par vaporisation
d'azote liquide, dont les coûts d'investissement soient faibles, et dont le fonctionnement
soit très simple d'usage. En particulier, l'objectif est de mettre au point une installation
qui soit dépourvue autant que possible de machines tournantes, avantageusement qui
n'en contienne aucune.
[0009] Pour résoudre ces problèmes, le document
US 6 598 423 B1 décrit un procédé de liquéfaction d'un débit de gaz par vaporisation d'azote liquide.
Le débit de gaz circule à travers un unique échangeur à haute pression, dans lequel
il est liquéfié au contact d'un débit d'azote liquide, qui se vaporise en récupérant
les calories du débit de gaz. Ce procédé permet de produire du gaz liquéfié d'une
part, et de remplir des bouteilles d'azote gazeux d'autre part.
[0010] Cependant, cette unité de liquéfaction d'un débit de méthane par vaporisation d'azote
liquide présente plusieurs difficultés.
[0011] Ainsi, le débit de méthane arrivant de la source de méthane gazeux présente, en pratique,
une pression supérieure à 1 bar absolu. Dans ces conditions, sa température de liquéfaction
minimale est de 111,5K. Or l'azote liquide tel que vendu par les fournisseurs est
disponible à une unique température de 77K, qui est inférieure à la température du
point triple du méthane, qui est de 90,7K.
[0012] En condensant au sein d'un échangeur ledit débit de méthane à une température supérieure
à 111,5K par un débit d'azote liquide ayant une température de 77K provenant directement
de la source d'azote liquide, le méthane risque d'être refroidi en dessous de la température
de son point triple. De ce fait, il y aurait production de méthane solide au sein
de l'échangeur, obstruant les canalisations de l'échangeur et provoquant ainsi un
arrêt de l'unité de liquéfaction par bouchage des conduites.
[0013] D'autre part, dans ces conditions, la différence de température entre les deux débits
est d'au moins 34,5K, valeur d'autant plus élevée que la pression du débit de méthane
est élevée. Cet écart thermique important induit des contraintes mécaniques fortes
sur les pièces de l'échangeur, avec un risque de fragilisation de celui-ci et de casse.
[0014] Par conséquent, un second problème que se propose de résoudre l'invention est celui
de mettre au point un procédé et une installation de liquéfaction de méthane par vaporisation
d'azote liquide, qui n'entraine pas l'obstruction des canalisations et dont la différence
de température entre les deux bornes d'entrée et de sortie des échangeurs soit réduite
de manière à limiter les contraintes mécaniques.
[0015] Pour résoudre ce problème, le document
EP 1 030 135 A1 décrit un procédé permettant de refroidir un débit de fluide chaud. Le débit de fluide
chaud perd ses calories au sein d'un échangeur, lesquelles sont transférées à un débit
de fluide intermédiaire. Le débit de fluide intermédiaire forme une boucle fermée,
et est refroidi par passage dans un échangeur, dans lequel, en perdant les calories
acquises au contact du débit de fluide chaud, le fluide intermédiaire évapore un débit
d'azote liquide. La nature du débit de fluide intermédiaire est choisie pour que sa
température de vaporisation soit inférieure à la température de refroidissement ou
de liquéfaction du débit de fluide chaud à refroidir, et pour que sa température de
condensation soit supérieure à la température d'évaporation de l'azote liquide. De
ce fait, en utilisant un fluide intermédiaire approprié, ce procédé évite ainsi le
gel du débit de fluide chaud, ce dernier n'étant jamais en contact direct avec le
débit d'azote liquide.
[0016] Néanmoins, ce procédé ne permet pas de résoudre la problématique posée par l'écart
de température élevé aux bornes des échangeurs de chaleur. En outre, l'installation
requiert la présence d'une pompe permettant de faire circuler le débit de fluide chaud.
[0017] Dans le document
EP 3 026 379 A1, on fait passer le débit de méthane gazeux dans un pré-refroidisseur jusqu'à atteindre
son point de rosée, puis dans un échangeur dans lequel il sera liquéfié. L'échangeur
et le pré-refroidisseur sont alimentés par un même circuit d'azote gazeux en boucle
ouverte, permettant de refroidir puis de liquéfier le débit de méthane gazeux par
deux échanges gaz / gaz. Ce procédé propose donc une solution pour éviter la solidification
du débit à liquéfier, via le contrôle de la température de condensation dudit débit
par ajout d'azote liquide. Il présente toutefois l'inconvénient de nécessiter l'emploi
d'au moins une machine tournante, en l'espèce une pompe cryogénique ou un compresseur
cryogénique. Ces équipements sont très onéreux, et ont des intervalles de maintenance
réduits. Ainsi, ils ne répondent ni à l'impératif de simplicité d'opération, ni à
celui d'avoir de faibles coûts d'investissement et d'exploitation de l'installation.
D'autre part, l'énergie transmise à la machine tournante est intégralement transférée
au débit d'azote gazeux, ce qui a pour effet de diminuer l'efficacité du procédé,
car une consommation supplémentaire de froid est requise pour équilibrer cet apport
d'énergie, en diminuant la température dudit débit. Enfin, l'utilisation d'azote gazeux
comme fluide frigorigène pour la liquéfaction du fluide implique une surface d'échange
particulièrement élevée au sein des éléments d'échange thermique que sont le pré-refroidisseur,
le refroidisseur et l'échangeur, car les coefficients d'échange en phase gazeuse sont
plus faibles que les coefficients d'échange pour des fluides en phase liquide ou diphasiques.
Cela implique donc l'utilisation d'échangeurs de grandes dimensions, alourdissant
le coût total de l'installation.
[0018] Le but de la présente invention est de pallier aux inconvénients précités.
[0019] Pour ce faire, le déposant a mis au point un procédé de liquéfaction d'un débit gazeux
ne nécessitant pas de machine tournante, et comportant deux échangeurs successifs,
combinés à un ballon séparateur de phase, minimisant les écarts de température aux
bornes de ces échangeurs, réduisant ainsi le risque de casse mécanique ; et d'autre
part évitant le risque de solidification du débit gazeux à liquéfier, en assurant
une température de l'azote circulant dans les échangeurs toujours supérieure à la
température du point triple du débit gazeux à liquéfier.
[0020] Plus précisément, l'invention a pour objet un procédé de liquéfaction d'un débit
gazeux, notamment un débit de méthane gazeux, dans lequel :
- on fournit une source de méthane gazeux, produisant un débit de méthane gazeux à une
température T1 et à une pression P1,
- on fournit une source d'azote liquide, produisant un débit d'azote liquide, de pression
P2 et dont la température T2 est inférieure à la température du point triple du méthane,
- au sein d'un premier échangeur, on refroidit, à contre-courant, le débit de méthane
gazeux de température T1 jusqu'à une température T3 correspondant à celle de son point
de rosée par échange de chaleur avec un débit d'azote gazeux de température T4 provenant
d'un ballon séparateur de phase,
- on transfère le débit de méthane gazeux de température T3 dans un second échangeur
à contre-courant,
- on transfère le débit d'azote liquide de température T2 depuis la source d'azote liquide
jusqu'au ballon séparateur de phase,
- on applique dans le ballon séparateur de phases une température T4 supérieure à la
température du point triple du méthane et une pression P4 de telle sorte que soient
présentes au sein dudit ballon une phase liquide de température T4 produisant un débit
d'azote liquide, et une phase vapeur de température T4 produisant un débit d'azote
gazeux,
- dans le second échangeur, on liquéfie le débit de méthane gazeux de température T3
en produisant un débit de méthane liquide de température T5, par vaporisation du débit
d'azote liquide de température T4 en produisant un débit d'azote vaporisé de température
T4,
- on transfère le débit d'azote vaporisé de température T4 dans le ballon séparateur.
[0021] Selon l'invention, on transfère puis on stocke le débit de méthane liquide de température
T5 dans un réservoir de stockage, contenant une phase de méthane liquide et une phase
de méthane gazeux ; ladite phase de méthane gazeux s'échappant dudit réservoir de
stockage en formant un débit de fuite de méthane.
[0022] Dans un mode de réalisation préféré :
- la pression P1 est d'au moins 1 bar absolu, avantageusement égale à 1,5 bar absolu,
- la température T1 est comprise entre 270K et 320K, avantageusement égale à 300K,
- la pression P2 est d'au moins 6 bar absolu, avantageusement égale à 10 bar absolu,
- la température T2 est comprise entre 75K et 85K, avantageusement égale à 77K,
- la température T3 est comprise entre 110K et 130K, avantageusement égale à 116.6K,
- la pression P4 est comprise entre 4 et 6 bars absolus, avantageusement égale à 5 bar
absolu,
- la température T4 est comprise entre une valeur strictement supérieure à 90,7 K et
100K, avantageusement égale à 94K,
- la température T5 est comprise entre 110K et 120K, avantageusement égale à 115K.
[0023] Le Demandeur a mis en évidence que l'utilisation d'un ballon séparateur de phases
permettait avantageusement d'augmenter la température du débit d'azote liquide, de
T2 à T4, permettant d'éviter le gel du débit de méthane liquide et le bouchage du
second échangeur et d'éviter des écarts thermiques importants aux bornes des premier
et deuxième échangeurs.
[0024] En effet, le procédé n'implique jamais d'échange direct entre le débit d'azote liquide
à la température T2 et le débit de méthane gazeux. De ce fait, les premier et second
échangeurs sont sujets à des gradients thermiques moins importants, ce qui a pour
effet de limiter les contraintes mécaniques auxquelles ils sont exposés, et d'augmenter
la durée de vie de ces éléments.
[0025] Par ailleurs, le ballon séparateur de phases permet également de créer une circulation
de l'azote à travers les différents organes, du type thermosiphon, évitant ainsi l'utilisation
de machine tournante.
[0026] Comme dit précédemment, la pression P4 et la température T4 présentes dans le ballon
séparateur de phases permettent la coexistence d'azote au sein de ce ballon sous la
forme de deux phases, la phase liquide et la phase vapeur, ledit ballon permettant
de séparer par gravité ces deux phases. La phase liquide présente dans le ballon séparateur
de phases est à l'origine du débit d'azote liquide de température T4. Ce débit sort
du ballon séparateur par gravité.
[0027] Par contact avec le débit de méthane gazeux de température T3, le débit d'azote liquide
de température T4 reçoit des calories du débit de méthane gazeux, produisant une vaporisation
partielle de ce débit d'azote liquide pour former le débit d'azote vaporisé. En changeant
partiellement d'état, le débit d'azote vaporisé conserve la température du débit d'azote
de température T4.
[0028] Le second échangeur et le ballon séparateur de phases étant en équilibre de niveau,
le débit d'azote vaporisé va naturellement rejoindre le ballon séparateur de phases,
et ainsi créer une circulation de type thermosiphon permettant le brassage du volume
d'azote présent dans le ballon séparateur de phases. Cela assure un mélange satisfaisant
du débit d'azote liquide de température T2 introduit dans le ballon, avec l'azote
sous forme liquide et vapeur déjà présent dans ledit ballon, à la température T4.
[0029] L'azote de température T2 nouvellement introduit dans le ballon se met instantanément
à la température T4 du fait du mélange, et de l'apport constant de chaleur par le
débit d'azote vaporisé provenant du second échangeur. Il n'y a donc plus de risque
d'envoyer de l'azote liquide trop froid dans le second échangeur, écartant ainsi le
risque de gel du débit gazeux à liquéfier.
[0030] Enfin, la phase vapeur contenue dans le ballon séparateur de phase, alimentée par
la fraction d'azote gazeux présente dans le débit d'azote vaporisé, est vidangée en
continu sous la forme d'un débit d'azote gazeux de température T4, afin de maintenir
une pression P4 constante dans ledit ballon. Ce débit d'azote gazeux est ensuite dirigé
dans le premier échangeur, où il capte des calories du débit de méthane gazeux de
température T1, afin que ce dernier atteigne son point de rosée de température T3.
[0031] Dans un mode de réalisation particulier, on contrôle la température T4 en régulant
la pression P4 régnant au sein du ballon séparateur de phases. En pratique, on utilise
ensemble un régulateur de type PIC et une vanne limitant le débit d'azote gazeux.
[0032] Selon une autre caractéristique pour maintenir l'équilibre de niveau entre le second
échangeur et le ballon séparateur de phase, on maintient le volume de la phase d'azote
liquide de température T4 contenue dans le ballon séparateur de phases en régulant
le débit d'azote liquide de température T2 et de pression P2 entrant dans ledit ballon.
[0033] Selon l'invention, on transfère puis on stocke le débit de méthane liquide de température
T5 dans un réservoir de stockage, contenant une phase de méthane liquide et une phase
de méthane gazeux ; ladite phase de méthane gazeux s'échappant dudit réservoir de
stockage en formant un débit de fuite de méthane.
[0034] Toujours selon l'invention, le débit de fuite de méthane de température T5 est dirigé
dans le premier échangeur, à contre-courant du débit de méthane gazeux de température
T1, et à co-courant du débit d'azote gazeux de température T4, contribuant ainsi à
refroidir ledit débit de méthane gazeux.
[0035] Dans l'hypothèse où le méthane à liquéfier n'est pas suffisamment pur, on réduit
la teneur en impuretés du débit de méthane gazeux entre la source de méthane gazeux
et le premier échangeur.
[0036] Pour ce faire, on purifie le méthane gazeux par passage dudit méthane dans au moins
un adsorbeur, l'adsorbeur étant de préférence régénéré au moyen du débit d'azote gazeux
provenant du premier échangeur.
[0037] L'invention a également pour objet une installation mettant en oeuvre le procédé
ci-avant décrit et comprenant:
- une source de méthane gazeux de température T1 et de pression P1 ;
- une source d'azote liquide de température T2 et de pression P2 ;
- un premier échangeur à contre-courant dans lequel circulent le débit de méthane gazeux
de température T1 et de pression P1 et le débit d'azote gazeux de température T4 provenant
d'un ballon séparateur ;
- un second échangeur à contre-courant dans lequel entrent le débit de méthane gazeux
de température T3 et le débit d'azote liquide de température T4 provenant d'un ballon
séparateur, et dont sortent le débit de méthane liquide de température T5 et le débit
d'azote vaporisé de température T4;
- un ballon séparateur de phases relié à la source d'azote liquide de température T2
et de pression P2.
[0038] Selon une autre caractéristique, l'installation comprend un réservoir de stockage
de méthane liquide.
[0039] Selon une autre caractéristique, l'installation comprend une vanne positionnée en
aval du premier échangeur dans le sens de circulation du débit d'azote gazeux de manière
à réguler la pression P4 au sein du ballon séparateur de phase.
[0040] Selon une autre caractéristique, l'installation comprend une vanne positionnée en
aval de la source d'azote liquide permettant de réguler le débit d'azote liquide de
température T2 entrant dans le ballon séparateur de phases.
[0041] L'invention et les avantages qui en découlent ressortiront bien des exemples suivants,
à l'appui des figures annexées.
[0042] La figure 1 est une représentation schématique d'une installation selon l'invention.
[0043] On dispose d'un débit de méthane gazeux (1), provenant d'une source de méthane gazeux,
à une pression P1 égale à 1,5 bar absolu, et à une température T1 égale à 300K.
[0044] On dispose également d'une source d'azote liquide stockée dans un réservoir (22)
fournissant un débit d'azote liquide (10, 12) de pression P2 égale à 10 bars absolu,
et de température T2 égale à 77K.
[0045] Le débit de méthane gazeux (1) de température T1 est introduit dans un premier échangeur
(2), où il est refroidi à contre-courant d'un débit d'azote gazeux (16) de température
T4, jusqu'à atteindre une température T3, correspondant à la température de son point
de rosée.
[0046] Dans cet exemple, la température T3 est égale à 116.6K, et la température T4 est
égale à 94K, correspondant à une pression P4 de 5 bar absolu.
[0047] Le débit de méthane gazeux (3) sort de ce premier échangeur (2) à sa température
de rosée T3, et est dirigé dans un second échangeur (4). Dans ce second échangeur
(4), on liquéfie majoritairement le débit de méthane gazeux (3) de température T3
en produisant un débit de méthane liquide (5) de température T5, par vaporisation
d'un débit d'azote liquide (14) de température T4 provenant d'un ballon séparateur
(13) en produisant un débit d'azote vaporisé (15) de température T4.
[0048] Ce débit de méthane liquide (5) est ensuite dirigé et introduit dans le réservoir
de stockage (6). Les évaporations de ce réservoir de stockage (6), autrement appelées
« Boil Off Gas », ainsi que la fraction gazeuse résiduelle présente dans le débit
de méthane liquide (5), s'échappent du réservoir de stockage (6) en formant un débit
de fuite de méthane (8).
[0049] Ce débit de fuite de méthane (8) est dirigé et introduit à contre-courant dans l'échangeur
(2), afin de récupérer l'enthalpie froide de ce fluide pour refroidir le débit de
méthane gazeux (3), concomitamment avec le débit d'azote gazeux (16).
[0050] La température T5 est avantageusement de 115K.
[0051] Le débit d'azote liquide (10, 12) de température T2 et de pression P2 issu de la
source d'azote liquide est introduit dans le ballon séparateur de phase (13) au sein
duquel règne la température T4 et la pression P4. La température T4 dépend directement
de la pression P4. Ces conditions de pression et de température induisent la présence
de deux phases au sein dudit ballon séparateur (13) : une phase liquide produisant
le débit d'azote liquide (14) de température T4, et une phase vapeur produisant le
débit d'azote gazeux (16) de température T4.
[0052] Le volume de la phase liquide du ballon séparateur (13) est maintenu constant en
agissant sur une vanne (11) limitant le débit d'azote liquide (10) pour former le
débit d'azote liquide (12), selon la consigne envoyée par un régulateur de niveau
LIC (20) installé sur ledit ballon séparateur (13).
[0053] Le débit d'azote liquide (12) de température T2 se mélange dans le ballon séparateur
(13) avec le débit d'azote vaporisé (15), et par bilan enthalpique, la température
de mélange obtenue est de 94K.
Le débit d'azote liquide (14) de température T4 sort gravitairement du ballon séparateur
(13) et est introduit dans le second échangeur (4), dans lequel il absorbe de la chaleur
du débit de méthane gazeux de température T3.
[0054] Ce faisant, il se vaporise partiellement et perd de la densité en formant le débit
d'azote vaporisé (15), composé d'azote liquide et d'azote partiellement vaporisé,
à la même température T4, ce qui lui permet de s'échapper de l'échangeur. Le débit
d'azote vaporisé (15) est ensuite introduit dans le ballon séparateur (13). La fraction
d'azote gazeux contenue dans le débit d'azote vaporisé (15) alimente la phase vapeur
contenue dans le ballon séparateur (13) tout en gardant sa température T4.
[0055] Afin de maintenir une pression P4 constante dans le ballon séparateur (13), le débit
d'azote gazeux (16) de température T4 est évacué du ballon séparateur (13), pour être
introduit dans l'échangeur (2), où il échangera de la chaleur sensible avec le débit
de méthane gazeux (1).
[0056] Le débit de méthane gazeux (17) sortant de l'échangeur (2) est utilisé pour réguler
la pression au sein du ballon séparateur (13) au moyen d'un régulateur de pression
PIC (21) agissant sur une vanne (18) placée sur la conduite dans laquelle circule
ledit débit de méthane gazeux (17).
[0057] L'invention et les avantages qui en découlent ressortent bien de la description qui
précède. On note en particulier l'absence de machines tournantes qui fait de l'installation
une installation à coût réduit. En outre, la présence de deux échangeurs successifs,
combinés à un ballon séparateur de phase, permet de minimiser les écarts de température
aux bornes de ces échangeurs, réduisant ainsi le risque de casse mécanique. D'autre
part, il n'y a plus de risque de solidification du débit gazeux à liquéfier, du fait
qu'on assure une température de l'azote circulant dans les échangeurs toujours supérieure
à la température du point triple du débit gazeux à liquéfier.
1. Procédé de liquéfaction de méthane gazeux dans lequel :
- on fournit une source de méthane gazeux, produisant un débit de méthane gazeux à
une température T1 et à une pression P1,
- on fournit une source d'azote liquide, produisant un débit d'azote liquide, de pression
P2 et dont la température T2 est inférieure à la température du point triple du méthane,
- au sein d'un premier échangeur, on refroidit, à contre-courant, le débit de méthane
gazeux de température T1 jusqu'à une température T3 correspondant à celle de son point
de rosée par échange de chaleur avec un débit d'azote gazeux de température T4 provenant
d'un ballon séparateur de phase,
- on transfère le débit de méthane gazeux de température T3 dans un second échangeur
à contre-courant,
- on transfère le débit d'azote liquide de température T2 depuis la source d'azote
liquide jusqu'au ballon séparateur de phase,
- on applique dans le ballon séparateur de phases une température T4 supérieure à
la température du point triple du méthane et une pression P4 de telle sorte que soient
présentes au sein dudit ballon une phase liquide de température T4 produisant un débit
d'azote liquide, et une phase vapeur de température T4 produisant un débit d'azote
gazeux
- dans le second échangeur, on liquéfie le débit de méthane gazeux de température
T3 en produisant un débit de méthane liquide de température T5, par vaporisation du
débit d'azote liquide de température T4 en produisant un débit d'azote vaporisé de
température T4,
- on transfère le débit d'azote vaporisé de température T4 dans le ballon séparateur,
- on transfère puis on stocke le débit de méthane liquide de température T5 dans un
réservoir de stockage, contenant une phase de méthane liquide et une phase de méthane
gazeux ; ladite phase de méthane gazeux s'échappant dudit réservoir de stockage en
formant un débit de fuite de méthane,
- on dirige le débit de fuite de méthane de température T5 dans le premier échangeur,
à contre-courant du débit de méthane gazeux de température T1, et à co-courant du
débit d'azote gazeux de température T4, contribuant ainsi à refroidir ledit débit
de méthane gazeux.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'on maintient la température T4 au sein du ballon séparateur de phases par une régulation
de la pression P4 au sein dudit ballon.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on maintient le volume de la phase d'azote liquide de température T4 au sein du ballon
séparateur de phases par une régulation du débit d'azote liquide de température T2
et de pression P2 entrant dans ledit ballon.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on réduit la teneur en impuretés du débit de méthane gazeux entre la source de méthane
gazeux et le premier échangeur.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4,
caractérisé en ce que :
- la pression P1 est d'au moins 1 bar absolu, avantageusement égale à 1,5 bar absolu,
- la température T1 est comprise entre 270K et 320K, avantageusement égale à 300K,
- la pression P2 est d'au moins 6 bar absolu, avantageusement égale à 10 bar absolu,
- la température T2 est comprise entre 75K et 85K, avantageusement égale à 77K,
- la température T3 est comprise entre 110K et 130K, avantageusement égale à 116.6K,
- la pression P4 est comprise entre 4 et 6 bars absolu, avantageusement égale à 5
bar absolu,
- la température T4 est comprise entre une valeur strictement supérieure à 90.7 K
et 100K, avantageusement égale à 94K,
- la température T5 est comprise entre 110K et 120K, avantageusement égale à 115K.
6. Installation mettant en oeuvre le procédé selon les revendications 1 à 5 pour la production
de méthane liquide et comprenant:
- une source de méthane gazeux de température T1 et de pression P1 ;
- une source d'azote liquide (22) de température T2 et de pression P2 ;
- un premier échangeur à contre-courant (2) dans lequel circulent le débit de méthane
gazeux (1) de température T1 et de pression P1 et le débit d'azote gazeux (16) de
température T4 provenant d'un ballon séparateur (13) ;
- un second échangeur à contre-courant (4) dans lequel entrent le débit de méthane
gazeux (3) de température T3 et le débit d'azote liquide (14) de température T4 provenant
d'un ballon séparateur (13), et dont sortent le débit de méthane liquide (5) de température
T5 et le débit d'azote vaporisé (15) de température T4;
- un ballon séparateur de phases (13) relié à la source d'azote liquide (22) de température
T2 et de pression P2.
7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comprend un réservoir de stockage (6) de méthane liquide.
8. Installation selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce qu'elle comprend une vanne (18) positionnée en aval du premier échangeur (2) dans le
sens de circulation du débit d'azote gazeux (16, 17) de manière à réguler la pression
P4 au sein du ballon séparateur de phase (13).
9. Installation selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisée en ce qu'elle comprend une vanne (11) positionnée en aval de la source d'azote liquide (22)
dans le sens de circulation du débit d'azote liquide (10, 12) de température T2 de
manière à réguler le volume de la phase liquide au sein du ballon séparateur de phase
(13).