Centrales froides ALASKA : la maîtrise des basses températures
Optimisez votre réfrigération grâce au froid cryogénique et aux centrales froides ALASKA !
Appareils simples et très fiables alimentés en azote liquide, leurs gammes de températures s’étendent de -140 °C à +200 °C. De part leur conception, ils représentent une solution fiable et sûre qui garantit des opérations optimisées et une alternative plus écologique, sans CFC ni HCFC.
Domaines d’utilisation
-
Refroidissement de réacteur chimique
Solution de contrôle de température des réactions exothermiques.
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Lyophilisation cryogénique
Solutions pour produits alimentaires, pharmaceutiques et cosmétiques.
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Technologies d’échangeurs cryogéniques disponibles dans le marché
Dans l’industrie de chimie de spécialité les ingénieurs de production ont le choix par rapport à trois technologies d’échangeur à intégrer aux réacteurs :
- Échangeur avec serpentin immergé dans le réacteur : permet un refroidissement direct, mais contrainte de surface utile.
- Double enveloppe : solution la plus standard, mais proportionnelle à la surface du réacteur. Plus le réacteur aura une grande surface, plus le refroidissement aura des caractéristiques optimisées.
- Échangeur dissocié du réacteur (Centrale froide ALASKA™) : solution qui offre la plus grande flexibilité. Refroidissement du fluide caloporteur du réacteur dans une boucle intégrée à un échangeur pour maximiser la surface d’échange.
Pour répondre aux challenges industriels, Air Liquide à choisi la technologie avec échangeur dissocié du réacteur (Centrale froide ALASKA™), car l’azote liquide, avec son point d’ébullition à -196 °C, représente le vecteur thermique le plus puissant du marché.
L’échangeur thermique, ou échangeur cryogénique représente la pièce essentielle pour la maîtrise du refroidissement cryogénique dans les applications de chimie de spécialité. Pour l’ingénieur méthodes, il ne s’agit pas de dimensionner cet équipement par une simple évaluation de puissance frigorifique. Il s’agit d’équilibrer les contraintes des propriétés thermiques des fluides cryogéniques avec les impératifs de performance de production industrielle.
Pour les réactions de chimie hautement exothermiques, la rapidité de réponse représente le facteur le plus essentiel pour le dimensionnement de l’échangeur cryogénique. Le dimensionnement technique favorise alors des échangeurs à faible inertie thermique avec des valeurs de refroidissement de plusieurs degrés par minute. Cette agilité ne peut pas s’obtenir avec la technologie dite du froid mécanique au regard de l’inertie des compresseurs.
Principe de fonctionnement
Les centrales froides ALASKA d’Air Liquide sont des échangeurs cryogéniques à l’azote liquide qui, par conception, offrent une très grande surface d’échange thermique. Leur isolation permet de limiter les pertes thermiques et d’optimiser la consommation LN2. Une centrale froide est un système intégré, constituée par:
- d'un échangeur assurant le refroidissement du fluide caloporteur par l’azote.
- d'une pompe de circulation véhiculant ce liquide dans les différents circuits.
- d'un dispositif de régulation de température.
L’installation de ces éléments est faite sur un skid conçu sur mesure « prêt à démarrer », de fabrication robuste en inox.
L’azote liquide fourni par Air Liquide est stocké en basse pression. L’azote gazeux en sortie de l’échangeur thermique peut être utilisé comme atmosphère inerte.
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Caractéristiques techniques
Les échangeurs de chaleur et les centrales de la gamme ALASKA sont disponibles dans une gamme de puissance allant de 5 à 100 KW avec de nombreuses options :
- Pour couvrir la gamme de températures allant de -140 °C à +200 °C, pouvant intégrer, si nécessaire, un module de réchauffage du liquide caloporteur.
| Versions | CF5 | CF12.5 | CF25 | CR35.5 | CF50 | CF75 | CF100 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Puissance frigorifique nominale (kW) | 5 | 12,5 | 25 | 37,5 | 50 | 75 | 100 |
| Capacité du réservoir d’expansion thermique (l) | 80 | 200 | 300 | 250 | 400 | 500 | 600 |
| Longueur (mm) Hauteur (mm) Profondeur (mm) | 1300 1700 800 | 1400 2100 1075 | 1400 2100 1075 | 1650 2100 1200 | 1650 2100 1200 | 1850 2850 1275 | 1850 2850 1275 |
| Poids en charge (kg) | 600 | 800 | 950 | 1200 | 1350 | 1800 | 2300 |
Bénéfices clés et performance
- Maîtrise des températures
- Puissance frigorifique constante de la cryogénie sur une très large gamme de température de -20 °C à -140 °C.
- Grande stabilité de température en régime établi: précision de +/-1 °C.
- Opérations optimisées
- Faible coût d’exploitation: efficacité du transfert de température > 99 % avec un delta T°C 5 °C entre l'azote gazeux d'échappement et le fluide caloporteur.
- Flexibilité de fonctionnement: vitesse de refroidissement élevée jusqu'à 400 kW.
- Possibilité d’utiliser l’azote gazeux en sortie d’échangeur comme atmosphère d’inertage.
- Fonctionnement fiable et sécurisé
- Maintenance réduite: absence de machine tournante, système sans consommation d’électricité ni d’eau.
- Compatibilité de l’azote liquide avec les procédés spécifiques présentant des risques particuliers (inflammabilité, explosivité, toxicité).
- Impact environnemental réduit
- Solution propre ne consommant pas de CFC / HCFC.
- Avec N2 ECO ORIGIN™, bénéficiez d’un procédé bas carbone, à partir d’énergie 100 % renouvelable.
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