Fonction Tampon

La consommation d'hydrogène varie en fonction des ajustements des débits d'alimentation des unités d'hydrotraitement, du fonctionnement cyclique des réacteurs et de la modulation de charge des piles à combustible. Sans système tampon, les fluctuations de pression contraignent les compresseurs ou les générateurs à des arrêts et redémarrages fréquents, entraînant un gaspillage d'énergie et une usure prématurée des équipements. Les réservoirs tampons offrent un volume de stockage qui atténue ces variations, en stockant le gaz en période de faible demande et en le libérant lors des pics.

Dimensionnement des vaisseaux

La capacité permet généralement une autonomie de 10 à 30 minutes à la pression de service. Des volumes plus importants réduisent davantage les cycles du compresseur, mais engendrent des coûts d'investissement et d'espace supplémentaires. La configuration horizontale ou verticale dépend de l'agencement du site. La pression de service est adaptée au réseau de distribution, généralement de 150 à 450 psig pour les raffineries, et jusqu'à 900 psig pour certaines applications.

Exigences matérielles

L'acier au carbone convient à la plupart des applications en présence d'hydrogène, à condition d'être correctement sélectionné afin d'éviter la fragilisation par l'hydrogène. Les spécifications des matériaux sont conformes aux directives de la norme API 941. Les aciers calmés à grains fins résistent à la fissuration. Les procédés de soudage permettent de maîtriser les contraintes résiduelles. Certaines applications à haute pression utilisent des alliages chrome-molybdène.

Demandes

Système de distribution d'hydrogène pour raffinerie assurant la gestion de plusieurs unités d'hydrotraitement, la capacité de production d'une usine d'hydrogène, la régulation de la pression des systèmes de piles à combustible, la stabilisation de l'alimentation des réacteurs d'hydrogénation et tout réseau d'hydrogène à demande variable. Débits de 1 000 à 500 000 SCFH.

Intégration du contrôle

Les transmetteurs de pression surveillent la pression du réservoir et pilotent le fonctionnement du compresseur. Les seuils de démarrage et d'arrêt réduisent les cycles tout en maintenant la pression dans une plage acceptable. L'intégration avec les systèmes de bilan hydrogène optimise la production par rapport à la consommation. Un système de tamponnage passif simple ne nécessite aucun contrôle actif en fonctionnement normal.

Avantages du système

La durée de fonctionnement du compresseur s'allonge lorsque les démarrages passent d'une fréquence horaire à une fréquence de quelques heures ou par roulement. Les coûts énergétiques diminuent grâce à l'élimination des surtensions au démarrage des moteurs. La stabilité de la pression améliore le contrôle des procédés dans les unités en aval. Les intervalles de maintenance s'allongent grâce à la réduction des cycles mécaniques.

Considérations de sécurité

La manipulation d'hydrogène exige une attention particulière au choix des matériaux, à la qualité des soudures et à la prévention des fuites. Les soupapes de sûreté sont dimensionnées pour résister aux situations les plus critiques, notamment en cas d'incendie. L'installation respecte les distances de sécurité requises pour le stockage des gaz inflammables. Un système de détection de gaz permet de contrôler les fuites.

Normes de conception

Construction conforme à la section VIII de l'ASME avec des matériaux répondant aux exigences de service sous hydrogène de la norme API 941. Soudage conforme aux normes AWS avec des procédures qualifiées pour l'hydrogène. Essais hydrostatiques validant l'intégrité. Contrôle non destructif conforme aux exigences du code.

Montage

Les réservoirs sont installés sur des fondations ou des supports structurels. La conception de la tuyauterie minimise les pertes de charge. Les vannes d'isolement permettent la maintenance sans interruption du système. Mise à la terre et liaison équipotentielle conformes aux normes en vigueur. L'installation est conforme aux normes de classification électrique pour l'hydrogène.

Les réservoirs tampons d'hydrogène ERGIL stabilisent la pression de distribution tout en réduisant les cycles de compression et les coûts énergétiques dans les systèmes d'hydrogène des raffineries et des industries.