Présentation
Auteur(s)
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Pierre PETIT : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure d’Électrotechnique et d’Hydraulique de Grenoble, Docteur 3 cycle en Thermodynamique - Ancien adjoint au Directeur Technique de l’Ingénierie de L’Air Liquide - Consultant en cryogénie - Président de la Commission A3 (liquéfaction et séparation des gaz) de l’Institut International du Froid - Professeur à l’École Polytechnique Féminine (Fondation EPF)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les pays industrialisés sont d’énormes consommateurs d’énergie et de matières premières d’origine pétrolière. En France, après l’amenuisement des réserves de charbon de l’Europe occidentale, le gaz naturel de Lacq a progressivement remplacé le gaz de four à coke dans le réseau de Gaz de France (GDF). Cependant, ses réserves étant très limitées, le gaz de Lacq a dû être complété et progressivement remplacé par du gaz importé de Hollande et d’URSS, acheminé par des canalisations sous pression.
Des gisements très importants furent simultanément découverts en Afrique (Algérie, Libye, Nigéria), au Moyen-Orient, en Indonésie, en Alaska et en Amérique du Sud. L’Europe, la Corée, le Japon et les États-Unis étaient des clients potentiels et le marché prometteur. Les distances de transport (milliers de kilomètres) et les voies maritimes offertes ou imposées (transports intercontinentaux) ont incité à développer une chaîne de transport maritime : le gaz naturel liquéfié (GNL) est transporté à – 161 oC dans les cuves thermiquement isolées des navires méthaniers. La liquéfaction du gaz permet une très grande réduction du volume des récipients sans majoration importante des épaisseurs des parois puisque l’on reste à pression atmosphérique (650 m3 de gaz à pression atmosphérique n’occupent qu’un mètre cube à l’état liquide).
L’objet du présent article est de décrire les procédés et les unités de liquéfaction du gaz naturel.
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version courante de juin 2010 par Béatrice FISCHER, Gilles FERSCHNEIDER
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Procédés de liquéfaction2. Description des unités de liquéfaction
2.1 Unités « Base Load »
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L’histoire du GNL débute en 1940 aux États-Unis à Cornwell avec la réalisation d’une station expérimentale équipée d’une unité de liquéfaction de 17 m3 par jour associée à un stockage de 40 m3. Une installation industrielle est ensuite construite à Cleveland (Ohio) ; elle est destinée à l’écrêtement des pointes de consommation de gaz et se caractérise par une capacité de liquéfaction de 200 m3 par jour et une regazéification de 115 m3/ h. Elle comporte trois réservoirs de 2 400 m3 et un de 4 500 m3. Le 24 octobre 1944, alors que les quatre réservoirs étaient pleins, une fuite de l’un d’eux fut à l’origine d’un grave accident qui causa la mort de 128 personnes : les vapeurs du gaz liquéfié s’enflammèrent et deux des réservoirs s’effondrèrent ; le méthane liquide s’écoula dans les égoûts et dans les rues ; une explosion se produisit et les flammes, d’après les témoins, atteignirent une hauteur de 800 m. Les deux autres réservoirs ont parfaitement résisté au sinistre.
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Dès la fin des années 50, Gaz de France décide de développer des technologies pour la mise en œuvre des chaînes de transport par voie maritime. Une station « Méthane Liquide » est créée à cet effet à La Roche Maurice (près de Nantes). Un réservoir cryogénique de 500 m3 y est construit en 1959 ; une unité pilote de liquéfaction de 1 000 Nm3 (*) par heure y est mise en service en 1964 pour éprouver le cycle à cascade incorporée préconisé par L’Air Liquide.
Trois unités de liquéfaction, d’une capacité unitaire de 0,5 × 109 Nm3 par an, sont construites à Arzew, près d’Oran en Algérie, et mises en service en 1963. La première chaîne au monde de transport de GNL est créée : elle achemine le gaz depuis Hassi R’Mel (Sud-Algérien)...
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Description des unités de liquéfaction
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