Procédé de conditionnement de mélanges NO/N2 avec étapes de purge et rinçage gazeux préalable

Abstract

 Le procédé de conditionnement d'un mélange gazeux NO/N₂ dans au moins un récipient, caractérisé en ce que, préalablement à l'introduction dudit mélange NO/N₂, on soumet ledit au moins un récipient à au moins une étape de purge durant laquelle le volume interne du récipient est mis en communication fluidique avec l'atmosphère ambiante ; une étape de mise sous vide durant laquelle le volume interne du récipient est mis en dépression ; et une étape de rinçage gazeux durant laquelle un gaz inerte est introduit dans ledit au moins un récipient. De préférence, le mélange gazeux final NO/N₂ contient une teneur en NO inférieure ou égale à 1200 ppm en volume pour une pression comprise entre P1 et 800 bar.

Description

[0001] L'invention concerne un procédé de conditionnement d'un mélange gazeux NO/N₂ dans un récipient, en particulier une ou plusieurs bouteilles de gaz, comprenant plusieurs étapes de purge et de rinçage gazeux successives.

[0002] Les mélanges gazeux NO/N₂ sont couramment utilisés pour traiter les vasoconstrictions pulmonaires chez l'adulte ou l'enfant, en particulier chez les nouveaux nés souffrant d'hypertension pulmonaire primitive ou chez les patients subissant une opération de chirurgie cardiaque.

[0003] Ces mélanges NO/N₂ sont classiquement conditionnés dans des bouteilles de gaz en acier. Typiquement, ces bouteilles contiennent de 100 à 1000 ppm en volume de NO et de l'azote (N₂) pour le reste. Ces bouteilles ont habituellement une contenance en eau de 2 à 50 litres, ce qui permet d'y introduire une charge totale pouvant aller jusqu'à 15 m³ de mélange NO/N₂.

[0004] Le conditionnement, c'est-à-dire la mise en bouteille de ces mélanges, se fait dans des centres de conditionnement de gaz.

[0005] Toutefois, compte-tenu de la faible teneur en NO dans le mélange, à savoir typiquement de l'ordre de quelques centaines de ppm en volume, le conditionnement de ces mélanges n'est pas toujours aisé à réaliser au plan industriel. En particulier, le mélange gazeux NO/N2 est sensible à la présence d'impuretés résiduelles de type oxygène susceptibles d'être présentes dans les bouteilles lors de leur remplissage.

[0006] En effet, il est primordial de pouvoir s'assurer que les bouteilles ont été, avant leur remplissage, correctement débarrassées de toutes les impuretés gazeuses qu'elles sont susceptibles de contenir, en particulier de l'oxygène qui peut réagir avec le NO pour former du NO₂ toxique.

[0007] Dit autrement, si la purge et le nettoyage du volume interne des bouteilles n'est pas correctement opéré, les mélanges NO/N₂ produits ne seront pas conformes aux spécifications et devront être mis au rebut.

[0008] Le problème est dès lors de proposer un procédé de conditionnement amélioré permettant d'éliminer la totalité ou quasi totalité des impuretés, en particulier de l'oxygène, susceptibles de se trouver dans une ou plusieurs bouteilles de gaz devant recevoir un mélange gazeux de type NO/N₂.

[0009] La solution de l'invention est alors un procédé de conditionnement d'un mélange gazeux NO/N₂ dans au moins un récipient, en particulier une ou plusieurs bouteilles de gaz, caractérisé en ce que, préalablement à l'introduction dudit mélange NO/N₂, on soumet ledit au moins un récipient, c'est-à-dire le ou les récipients, à au moins :

a) une étape de purge durant laquelle le volume interne du récipient est mis en communication fluidique avec l'atmosphère ambiante,

b) une étape de mise sous vide durant laquelle le volume interne du récipient est mis en dépression, c'est-à-dire que la pression interne du récipient est diminuée jusqu'à atteindre une pression inférieure à la pression atmosphérique (< 1 bar absolu), et

c) une étape de rinçage gazeux durant laquelle un gaz inerte est introduit dans ledit au moins un récipient.

[0010] Selon le cas, le procédé de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes :

• l'étape b) de mise sous vide est opérée par soutirage de gaz au moyen d'une pompe à vide.
• l'on soumet ledit au moins un récipient, plusieurs fois de suite aux étapes a) et c), préalablement à l'introduction dudit mélange NO/N₂ dans ledit au moins un récipient.
• deux séquences d'étapes a) et c) successives sont séparées par une séquence d'étapes a), b) et c).
• séquence d'étapes a), b) et c) est immédiatement suivie d'une séquence d'étapes a) et c) ou d'une séquence d'étapes a), c) et a).
• lors des étapes c), le gaz inerte servant à opérer le rinçage gazeux est de l'azote.
• plusieurs récipients de gaz sont soumis simultanément aux étapes a) à c).
• subséquemment à la mise en oeuvre d'au moins deux séquences d'étapes a) à c), on introduit dans le ou les récipients un mélange gazeux formé de NO et de N₂.
• subséquemment à la mise en oeuvre d'au moins deux séquences d'étapes a) et c), on introduit dans le ou les récipients successivement :
  i) un prémélange gazeux formé de NO et de N₂ contenant une teneur en NO inférieure à 10% en volume jusqu'à atteindre une première pression P1 avec P1 > 1 bar absolu;

  ii) de l'azote gazeux jusqu'à obtenir, par mélange de l'azote avec ledit prémélange NO/N₂, un mélange gazeux final NO/N₂ contenant une teneur en NO inférieure ou égale à 1200 ppm en volume et une deuxième pression P2 comprise entre P1 et 800 bar.
• l'étape c) de rinçage gazeux comprend l'introduction d'azote gazeux dans le ou les récipients jusqu'à obtenir une pression de rinçage comprise entre 2 et 20 bar au sein du ou desdits récipients, de préférence entre 2 et 12 bar.
• durant l'étape a) de purge, le volume interne du récipient est maintenu en communication fluidique avec l'atmosphère tant que la pression interne du récipient est supérieure à une pression minimale de purge (Pmin) telle que : 3,5 bar > Pmin > 1 bar, de préférence entre 1,1 et 3 bar environ.
• durant au moins une étape b) de mise sous vide, le volume interne du récipient est mis en dépression jusqu'à atteindre un niveau de pression inférieur à 0,5 bar, de préférence inférieur à 0,2 bar.
• il comprend, préalablement à l'étape a), une étape d) de mise sous vide et une étape e) de purge d'au moins un flexible reliant la rampe de remplissage à un récipient de gaz.
• durant l'étape c) de rinçage gazeux, on stoppe l'introduction de gaz inerte dans ledit au moins un récipient lorsque la pression dans ledit au moins un récipient atteint une valeur comprise entre 2 et 20 bar, de préférence entre 3 et 10 bar.
• on stoppe la mise en communication fluidique avec l'atmosphère ambiante lors de l'étape a) de purge lorsque la pression dans le volume interne du récipient atteint une valeur comprise entre 1 et 1,5 bar.
• la première pression P1 est comprise entre 2 et 10 bar, de préférence inférieure ou égale à 5 bar.
• la deuxième pression est comprise entre 100 et 700 bar, de préférence d'au moins 200 bar.
• le prémélange gazeux formé de NO et de N₂ contient une teneur en NO inférieure ou égale à 8% en volume, de préférence une teneur en NO inférieure ou égale à 5% en volume.
• le prémélange gazeux formé de NO et de N₂ contient une teneur en NO de l'ordre de 4% en volume et la première pression P1 est de l'ordre de 2 à 10 bar abs, par exemple de l'ordre de 2 à 5 bar abs.
• le mélange gazeux final NO/N₂ contient une teneur en NO inférieure ou égale à 1000 ppm en volume, de préférence le mélange gazeux final NO/N₂ contient une teneur en NO comprise entre 200 et 1000 ppm en volume, de préférence encore entre 200 et 800 ppm en volume.
• il est mis en oeuvre par le biais d'une rampe de conditionnement de récipients de gaz comprenant des moyens de raccordement permettant de remplir plusieurs récipients à la fois.
• le récipient est une bouteille de gaz, de préférence une bouteille de gaz à corps en acier, en aluminium ou un alliage d'aluminium.

[0011] Dans le cadre de la présente invention, les pressions données sont des pressions absolues.

[0012] L'invention va maintenant être mieux comprise grâce à la description donnée ci-après en référence aux Figures annexées parmi lesquelles :

• la Figure 1 schématise un mode de réalisation d'un cycle de conditionnement selon la présente invention et
• la Figure 2 représente le schéma d'une installation de mise en oeuvre du procédé de l'invention.

[0013] La Figure 1 schématise un mode de réalisation d'un cycle de conditionnement applicable dans le cadre du procédé de conditionnement de mélange gazeux NO/N₂ de la présente invention.

[0014] Comme on le voit, ce cycle de conditionnement comporte plusieurs étapes successives, s'échelonnant au fil du temps de T0 à T13, qui sont appliquées à chaque bouteille et qui sont détaillées ci-après. Les étapes a) à c) successives du procédé de l'invention ont été indiquées sur la Figure 1.

[0015] Entre T0 et T1, les flexibles de l'installation sont vidés à l'air libre, c'est-à-dire que le volume interne des flexibles de remplissage est mis en communication fluidique avec l'atmosphère ambiante pour évacuer toute surpression résiduelle éventuelle. Durant cette phase, le ou les robinets de récipients de gaz connectés aux flexibles sont fermés, donc aucun échange de gaz n'a lieu avec le ou les récipients. Ceci correspond à l'étape d) du procédé.

[0016] Entre T1 et T2, on utilise une pompe à vide pour mettre l'intérieur des flexibles en dépression de branchement, c'est-à-dire à une pression inférieure à la pression atmosphérique, par exemple de l'ordre de 0,15 bar, ce qui permet d'évacuer le gaz résiduel et/ou l'air qui s'y trouvent. Cette phase est donc aussi réalisée robinet fermée. La mise sous vide des flexibles est une sécurité qui permet de vérifier le bon raccordement de tous les flexibles et l'absence de fuite. En effet, en cas de fuite ou de raccordement incorrect d'un flexible le vide ne sera pas établi de manière stable. Ceci correspond à l'étape e) du procédé schématisé en Figure 1.

[0017] Entre T2 et T3, l'opérateur ouvre le robinet de chaque bouteilles et la pression résiduelle présente dans chaque bouteille remonte alors jusqu'au capteur de pression, lequel détecte ladite remontée de pression. Typiquement, la pression résiduelle de la bouteille est de l'ordre d'environ 3 à 4 bar absolus. Après T2, aucun rinçage gazeux du récipient avec de l'azote n'a encore eu lieu. Ceci correspond à l'étape f) du procédé schématisé en Figure 1.

[0018] Entre T3 et T4, commence le traitement proprement dit de chaque bouteille. Plus précisément, chaque bouteille est à mise à l'atmosphère, c'est-à-dire qu'on laisse s'échapper le gaz contenu dans la bouteille vers l'atmosphère extérieur sous le simple effet de la différence de pression entre intérieur et extérieur de la bouteille de manière à porter la pression interne de la bouteille à la pression atmosphérique. Ceci correspond à l'étape a) du procédé de l'invention. A T4, la pression interne de la bouteille de gaz est donc sensiblement égale à la pression atmosphérique (1 atm = environ 1 bar absolu), c'est-à-dire de l'ordre de 1 à 1,5 bar abs.

[0019] Entre T4 et T5, la bouteille subit un rinçage avec de l'azote pendant lequel sa pression interne est portée à environ 10 bar. L'adjonction d'azote se fait via une canalisation de gaz et/ou un stockage d'azote sous pression de manière à porter la pression interne de la bouteille à la pression désirée. Ceci correspond à l'étape c) du procédé de l'invention.

[0020] Entre T5 et T6, l'azote contenu dans la bouteille est à nouveau échappé à l'atmosphère, ce qui permet d'éliminer les impuretés éventuellement présentes dans la bouteille. Ceci correspond à une nouvelle étape a) du procédé de l'invention.

[0021] Entre T6 et T7, la bouteille est purgée par mise en dépression de son volume interne par soutirage du gaz résiduel qui s'y trouve au moyen d'une pompe à vide jusqu'à obtenir une dépression interne inférieure à 0,2 bar abs, de préférence inférieure à 0,1 bar, par exemple de l'ordre de 0,05 bar. Ceci correspond à une nouvelle étape b) du procédé de l'invention.

[0022] Entre T7 et T8, la bouteille subit un nouveau rinçage à l'azote jusqu'à porter sa pression interne à 10 bar environ, comme entre T4 et T5. Ceci correspond à une nouvelle étape c) du procédé de l'invention.

[0023] Entre T8 et T9, la bouteille subit un nouvel échappement vers l'atmosphère ambiant comme pendant les temps T5 et T6. La pression résiduelle gazeuse est alors maintenue à environ 1,35 bar pour éviter une entrée intempestive de contaminants atmosphériques. Ceci correspond à une nouvelle étape a) du procédé de l'invention.

[0024] Entre T9 et T10, la bouteille subit encore un rinçage supplémentaire à l'azote jusqu'à porter sa pression interne à 10 bar environ, comme précédemment. Ceci correspond à une nouvelle étape c) du procédé de l'invention.

[0025] Entre T10 et T11, l'azote est échappé à l'atmosphère, comme entre T8 et T9 et entre T5 et T6, mais en maintenant cette fois une pression résiduelle interne de l'ordre de 3 bar. Ceci correspond à une nouvelle étape a) du procédé de l'invention.

[0026] Entre T11 et T12, on introduit dans la bouteille, un prémélange gazeux formé de NO et de N₂ contenant une teneur en NO inférieure à 10% en volume jusqu'à atteindre une première pression de remplissage P1 avec P1 > 1 bar, typiquement une pression P1 de l'ordre de 2 à 10 bar abs, préférentiellement de 3 à 5 bar abs environ. Avantageusement, le prémélange gazeux formé de NO et de N₂ contient une teneur en NO de l'ordre de 4 % en volume.

[0027] Entre T12 et T13, on introduit ensuite dans le récipient contenant le prémélange NO/N₂ à la première pression P1, de l'azote gazeux jusqu'à obtenir un mélange gazeux final NO/N₂ contenant une teneur en NO inférieure ou égale à 1200 ppm en volume, par exemple une teneur finale de NO de 200 à 800 ppm, et une deuxième pression P2 comprise entre P1 et 800 bar, par exemple ici une pression de 180 à 200 bar.

[0028] Ce procédé peut être mis en oeuvre par le biais d'une installation de conditionnement comme celle schématisée en Figure 2 équipée d'une rampe 14 de conditionnement de récipients de gaz, c'est-à-dire de bouteilles de gaz, comprenant des moyens de raccordement 15 permettant de remplir plusieurs récipients 11 à 13 à la fois, typiquement de 2 à 20 bouteilles concomitamment.

[0029] L'azote est stocké dans le réservoir 1 sous forme liquide puis soutiré sous forme liquide par une pompe cryogénique 2 qui le comprime à une pression de l'ordre de 100 à 300 bar, avant de l'envoyer vers un réchauffeur atmosphérique 3 où il est vaporisé de manière à obtenir de l'azote gazeux. Comme on le voit, elle comprend une canalisation ou ligne principale 20 permettant de véhiculer de l'azote depuis un réservoir 1 jusqu'à la rampe 14 de conditionnement. En fait, la pression dans la ligne varie entre environ 100 bar immédiatement en aval de l'écroulement de la capacité tampon dans les bouteilles et environ 260 bar qui correspond au seuil d'arrêt de la pompe.

[0030] L'azote gaz est ensuite véhiculé par la ligne 20 vers un dispositif de purification 6 permettant d'éliminer les traces de O₂ et H₂O, par exemple un tamis moléculaire adapté, par exemple de type zéolite, gel de silice, alumine ou analogue, ou leurs mélanges.

[0031] Il est à noter que la ligne 20 est aussi reliée fluidiquement à une capacité tampon 4 permettant de stocker une partie de l'azote gazeux, ainsi qu'à des cadres de secours 5 comprenant chacun plusieurs bouteilles d'azote.

[0032] Par ailleurs, l'installation comprend également une armoire 16 comprenant plusieurs bouteilles 9 d'un prémélange de NO/N2 contenant ici 4% en volume de NO, lesquels bouteilles 9 sont reliées fluidiquement à la ligne 20 par une ligne d'alimentation 22 en prémélange NO/N₂. En fait, les lignes de NO/N₂ 22 et d'azote 20 ne sont pas reliées directement l'une à l'autre mais elles sont reliées au bloc à vanne 8 qui est lui relié par la ligne 21 à la ou aux rampes 14. Les vannes du bloc à vannes 8 permettent de choisir le fluide avec lequel on remplit les bouteilles 11 à 13 de la rampe 14. Les lignes d'azote 20 et de prémélange NO/N₂ 22 sont donc reliées fluidiquement d'abord par le bloc à vannes 8, puis un tronçon commun 21 à la rampe de remplissage 14. Le bloc à vannes 8 comprend des vannes, des éléments de pilotage commandés par le dispositif de pilotage 10...

[0033] Des débitmètres 7 permettent de mesurer la quantité de N₂ et de NO circulant dans les lignes 20 et 22, et de transmettre les informations mesurées à un dispositif de pilotage 10, tel un ordinateur ou analogue.

[0034] L'installation comprend également une ligne de mise à l'atmosphère 17 permettant d'évacuer les gaz vers l'atmosphère ambiante, notamment pendant la ou les étapes de purge durant laquelle le volume interne du récipient est mis en communication fluidique avec l'atmosphère ambiante.

[0035] Une pompe à vide (non montrée) permet d'opérer la ou les mises sous vide des récipients, c'est-à-dire de faire diminuer leur pression interne jusqu'à obtenir une pression inférieure à la pression atmosphérique, i.e. < 1 bar absolu.

Revendications

1. Procédé de conditionnement d'un mélange gazeux NO/N₂ dans au moins un récipient, caractérisé en ce que, préalablement à l'introduction dudit mélange NO/N₂, on soumet ledit au moins un récipient à au moins :

a) une étape de purge durant laquelle le volume interne du récipient est mis en communication fluidique avec l'atmosphère ambiante,

b) une étape de mise sous vide durant laquelle le volume interne du récipient est mis en dépression, et

c) une étape de rinçage gazeux durant laquelle un gaz inerte est introduit dans ledit au moins un récipient.

2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'on soumet ledit au moins un récipient, plusieurs fois de suite aux étapes a) et c), préalablement à l'introduction dudit mélange NO/N₂ dans ledit au moins un récipient.

3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que deux séquences d'étapes a) et c) successives sont séparées par une séquence d'étapes a), b) et c).

4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une séquence d'étapes a), b) et c) est immédiatement suivie d'une séquence d'étapes a) et c) ou d'une séquence d'étapes a), c) et a).

5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, lors des étapes c), le gaz inerte servant à opérer le rinçage gazeux est de l'azote.

6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que plusieurs récipients de gaz sont soumis simultanément aux étapes a) à c).

7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, subséquemment à la mise en oeuvre d'au moins deux séquences d'étapes a) et c), on introduit dans le ou les récipients un mélange gazeux formé de NO et de N₂.

8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, subséquemment à la mise en oeuvre d'au moins deux séquences d'étapes a) et c), on introduit dans le ou les récipients successivement :

i) un prémélange gazeux formé de NO et de N₂ contenant une teneur en NO inférieure à 10% en volume jusqu'à atteindre une première pression P1 avec P1 > 1 bar absolu;

ii) de l'azote gazeux jusqu'à obtenir, par mélange de l'azote avec ledit prémélange NO/N₂, un mélange gazeux final NO/N₂ contenant une teneur en NO inférieure ou égale à 1200 ppm en volume et une deuxième pression P2 comprise entre P1 et 800 bar.

9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape c) de rinçage gazeux comprend l'introduction d'azote gazeux dans le ou les récipients jusqu'à obtenir une pression de rinçage comprise entre 2 et 20 bar au sein du ou desdits récipients, de préférence entre 2 et 12 bar.

10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, durant l'étape a) de purge, le volume interne du récipient est maintenu en communication fluidique avec l'atmosphère tant que la pression interne du récipient est supérieure à une pression minimale de purge (Pmin) telle que : 3,5 bar > Pmin > 1 bar, de préférence entre 1,1 et 3 bar environ.

11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que durant au moins une étape b) de mise sous vide, le volume interne du récipient est mis en dépression jusqu'à atteindre un niveau de pression inférieur à 0,5 bar, de préférence inférieur à 0,2 bar.

12. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend, préalablement à l'étape a), une étape d) de mise sous vide et une étape e) de purge d'au moins un flexible reliant la rampe de remplissage à un récipient de gaz.

13. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mélange gazeux final NO/N₂ contient une teneur en NO inférieure ou égale à 1000 ppm en volume, de préférence le mélange gazeux final NO/N₂ contient une teneur en NO comprise entre 200 et 1000 ppm en volume, de préférence encore entre 200 et 800 ppm en volume.

14. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que durant l'étape c) de rinçage gazeux, on stoppe l'introduction de gaz inerte dans ledit au moins un récipient lorsque la pression dans ledit au moins un récipient atteint une valeur comprise entre 2 et 20 bar, de préférence entre 3 et 10 bar.

15. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on stoppe la mise en communication fluidique avec l'atmosphère ambiante lors de l'étape a) de purge lorsque la pression dans le volume interne du récipient atteint une valeur comprise entre 1 et 1,5 bar.

Dessins