FR3099206A1

FR3099206A1 - Method of producing electrical energy using several combined Rankine cycles

Info

Publication number: FR3099206A1
Application number: FR1908491A
Authority: FR
Inventors: Patrick Le Bot; Emilien REDON
Original assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 2019-07-26
Filing date: 2019-07-26
Publication date: 2021-01-29
Anticipated expiration: 2039-07-26
Also published as: KR20220038419A; FR3099206B1; WO2021019147A1; JP2022541335A; EP4004348A1

Abstract

L’invention concerne un procédé de production d’énergie électrique mettant en œuvre au moins un premier cycle de Rankine et un deuxième cycle de Rankine, ledit premier cycle de Rankine comprenant la vaporisation d’au moins une partie dudit premier fluide de travail (W1) contre au moins un premier courant chaud (C1), puis la détente du premier fluide de travail (W1) dans un premier organe de détente coopérant avec un premier générateur électrique de façon à produire de l’énergie électrique, la condensation d’au moins une partie dudit premier fluide de travail (W1) contre au moins un premier courant froid (F1), l’élévation de la pression dudit premier fluide de travail (W1) jusqu’à la première pression (Ph1) et fermeture du premier cycle, et le deuxième cycle de Rankine comprenant la vaporisation d’un deuxième fluide de travail (W2) contre au moins un deuxième courant chaud (C2), la détente du deuxième fluide de travail (W2) dans un deuxième organe de détente coopérant avec un deuxième générateur électrique de façon à produire de l’énergie électrique, la condensation d’au moins une partie dudit deuxième fluide de travail (W2) contre au moins un deuxième courant froid (F2), l’élévation de la pression dudit deuxième fluide de travail (W2) et fermeture du deuxième cycle. Selon l’invention, le premier courant froid (F1) du premier cycle forme le deuxième courant froid (F2) du deuxième cycle. Figure de l’abrégé : Fig. 2 The invention relates to a method for producing electrical energy using at least a first Rankine cycle and a second Rankine cycle, said first Rankine cycle comprising the vaporization of at least part of said first working fluid (W1 ) against at least a first hot current (C1), then the expansion of the first working fluid (W1) in a first expansion member cooperating with a first electrical generator so as to produce electrical energy, the condensation of at at least a portion of said first working fluid (W1) against at least a first cold stream (F1), raising the pressure of said first working fluid (W1) to the first pressure (Ph1) and closing the first cycle , and the second Rankine cycle comprising the vaporization of a second working fluid (W2) against at least a second hot stream (C2), the expansion of the second working fluid (W2) in a second expansion member cooperating with a second g electric generator so as to produce electric energy, condensing at least part of said second working fluid (W2) against at least a second cold current (F2), raising the pressure of said second working fluid (W2) and closing of the second cycle. According to the invention, the first cold stream (F1) of the first cycle forms the second cold stream (F2) of the second cycle. Abstract figure: Fig. 2

Description

Process for producing electrical energy using several combined Rankine cycles

La présente invention concerne un procédé de production d’énergie électrique mettant en œuvre une combinaison de plusieurs cycles de Rankine à rendement amélioré. Dans le cas où un courant de liquide cryogénique tel que le gaz naturel liquéfié est vaporisé pour être distribué dans des réseaux de distribution, il peut être utilisé comme source de froid des cycles de Rankine, et le procédé selon l’invention peut assurer la regazéification dudit courant d’hydrocarbures avec valorisation de son contenu frigorifique.The present invention relates to a method for producing electrical energy implementing a combination of several Rankine cycles with improved efficiency. In the case where a stream of cryogenic liquid such as liquefied natural gas is vaporized to be distributed in distribution networks, it can be used as a cold source for the Rankine cycles, and the method according to the invention can ensure the regasification said hydrocarbon stream with recovery of its refrigerating content.

Il est d’usage que le gaz naturel issu de champs éloignés des lieux de consommation soit liquéfié avant d’être stocké à bord de navires spécialement adaptés, les méthaniers, pour être transporté sur de longues distances. En effet, le gaz naturel occupe, à l’état liquide, un volume plus petit pour une masse donnée et n’a pas besoin d’être stocké à une pression élevée.It is customary for natural gas from fields far from places of consumption to be liquefied before being stored on board specially adapted vessels, LNG carriers, to be transported over long distances. Indeed, natural gas occupies, in the liquid state, a smaller volume for a given mass and does not need to be stored at high pressure.

Avant d’alimenter les réseaux de distribution, le gaz naturel liquéfié (GNL) doit être regazéifié, ou dit autrement revaporisé, à une pression de l’ordre de 10 à 90 bar selon les réseaux. Cette revaporisation s’effectue dans des terminaux méthaniers, généralement à température ambiante en échangeant de la chaleur avec de l’eau de mer, éventuellement de l’eau de mer chauffée au gaz naturel. Le contenu frigorifique du gaz naturel liquéfié n’est alors aucunement valorisé.Before supplying the distribution networks, the liquefied natural gas (LNG) must be regasified, or in other words revaporized, at a pressure of around 10 to 90 bar depending on the network. This revaporization is carried out in LNG terminals, generally at ambient temperature by exchanging heat with seawater, possibly seawater heated with natural gas. The refrigeration content of the liquefied natural gas is then not valued in any way.

Il existe différentes méthodes pour générer de l’électricité à partir des frigories du gaz naturel liquéfié et ainsi valoriser son contenu énergétique.There are different methods for generating electricity from the cold temperatures of liquefied natural gas and thus recovering its energy content.

Une méthode connue repose sur une expansion directe du gaz naturel. Le gaz naturel liquéfié est pompé à une pression supérieure à celle du réseau de distribution, vaporisé par échange de chaleur avec une source chaude telle que l’eau de mer, puis détendu jusqu’à la pression du réseau dans une turbine de détente associée à un générateur électrique.A known method is based on direct expansion of natural gas. The liquefied natural gas is pumped at a pressure higher than that of the distribution network, vaporized by heat exchange with a hot source such as seawater, then expanded to network pressure in an expansion turbine associated with an electric generator.

D’autres méthodes reposent sur des cycles thermodynamiques utilisant un fluide intermédiaire, ou fluide de travail. Parmi ces méthodes, on connaît le cycle de Rankine, dans lequel un fluide de travail est vaporisé sous pression contre une source chaude telle que de l’eau de mer dans un premier échangeur de chaleur, puis détendu dans une turbine couplée à un générateur électrique. Le fluide de travail détendu est ensuite condensé dans un deuxième échangeur contre du GNL qui est utilisé comme source froide du cycle. Il en résulte un fluide de travail liquide à basse pression qui est pompé et reconduit à haute pression dans le premier échangeur, fermant ainsi le cycle.Other methods are based on thermodynamic cycles using an intermediate fluid, or working fluid. Among these methods, the Rankine cycle is known, in which a working fluid is vaporized under pressure against a hot source such as sea water in a first heat exchanger, then expanded in a turbine coupled to an electric generator. . The expanded working fluid is then condensed in a second exchanger against LNG which is used as the cold source of the cycle. This results in a low pressure liquid working fluid which is pumped and returned at high pressure to the first exchanger, thus closing the cycle.

Si le cycle de Rankine peut fonctionner avec de l’eau comme fluide de travail pour des applications telles que la récupération de chaleur d’origine géothermique, l’utilisation de fluides organiques s’évaporant à basse température permet d’exploiter des sources froides à faible température. On parle alors de cycle organique de Rankine ou cycle ORC (pour Organic Rankine Cycle).While the Rankine cycle can operate with water as the working fluid for applications such as geothermal heat recovery, the use of organic fluids evaporating at low temperatures makes it possible to exploit cold sources at low temperature. We then speak of the organic Rankine cycle or ORC cycle (for Organic Rankine Cycle).

Les cycles ORC sont classiquement industrialisés en utilisant le GNL comme source froide et de l’eau de mer comme source chaude, mais ils présentent des rendements énergétiques relativement faibles, de l’ordre de 20 kWh par tonne de GNL vaporisée, c’est-à-dire 0,015 kWh/Nm³. En particulier, les cycles ORC classiques utilisant du propane en tant que fluide de travail sont limités par la température basse à laquelle ils peuvent travailler, la température de la source chaude étant toujours celle de l’eau de mer compte-tenu des propriétés du propane.ORC cycles are conventionally industrialized using LNG as a cold source and seawater as a hot source, but they have relatively low energy yields, of the order of 20 kWh per tonne of LNG vaporized, i.e. i.e. 0.015 kWh/Nm ³ . In particular, conventional ORC cycles using propane as a working fluid are limited by the low temperature at which they can work, the temperature of the hot source always being that of seawater given the properties of propane. .

Afin d’augmenter le rendement énergétique, il a été proposé de combiner plusieurs cycles fonctionnant avec plusieurs fluides de travail. Ainsi, on connaît du document US-A-2015/0075164 une combinaison de plusieurs cycles dans laquelle une source chaude alimente en série les échangeurs de vaporisation de chaque cycle et une source froide alimente en parallèle les échangeurs de condensation de chaque cycle. On connaît par ailleurs du document US-A-2009/0100845 une combinaison de plusieurs cycles dans laquelle du GNL est utilisé comme source froide dans l’échangeur de condensation des cycles et dans lesquels le même fluide de travail se condense à plusieurs niveaux de pressions contre la source froide, selon les niveaux de températures. Toutefois, les arrangements selon l’art antérieur ne donnent pas entière satisfaction pour différentes raisons.In order to increase energy efficiency, it has been proposed to combine several cycles operating with several working fluids. Thus, document US-A-2015/0075164 discloses a combination of several cycles in which a hot source supplies the vaporization exchangers of each cycle in series and a cold source supplies the condensation exchangers of each cycle in parallel. Also known from document US-A-2009/0100845 is a combination of several cycles in which LNG is used as a cold source in the condensation exchanger of the cycles and in which the same working fluid condenses at several pressure levels. against the cold source, depending on the temperature levels. However, the arrangements according to the prior art are not entirely satisfactory for various reasons.

Ainsi, US-A-2015/0075164 est adapté à une récupération de calories contenues dans une source chaude, qui cède sa chaleur au fluide de travail et dont la température diminue donc au fur et mesure des passages successifs dans les échangeurs de récupération de chaleur. Cette solution ne résout pas le problème de récupérer le froid d’une source froide.Thus, US-A-2015/0075164 is suitable for recovering calories contained in a hot source, which gives up its heat to the working fluid and whose temperature therefore decreases as successive passes through the heat recovery exchangers . This solution does not solve the problem of recovering cold from a cold source.

Par ailleurs, US 2009/0100845 utilise un fluide de travail unique. Dans ce cas, plus la source froide se réchauffe, plus la pression de condensation est élevée. La détente dans la turbine associée génère donc moins de puissance.Furthermore, US 2009/0100845 uses a single working fluid. In this case, the more the cold source heats up, the higher the condensation pressure. The expansion in the associated turbine therefore generates less power.

La présente invention a pour but de résoudre en tout ou partie les problèmes mentionnés ci-avant, notamment en proposant un procédé de génération d’électricité dans lequel la récupération de froid est améliorée et le rendement énergétique encore augmenté par rapport à l’art antérieur.The present invention aims to solve all or part of the problems mentioned above, in particular by proposing a method of generating electricity in which the recovery of cold is improved and the energy efficiency further increased compared to the prior art. .

La solution selon l’invention est alors un procédé de production d’énergie électrique mettant en œuvre au moins un premier cycle de Rankine et un deuxième cycle de Rankine, lesdits cycles étant opérés dans au moins un dispositif d’échange de chaleur comprenant plusieurs passages configurés pour l’écoulement de fluides à mettre en relation d’échange thermique, ledit premier cycle de Rankine comprenant les étapes suivantes :The solution according to the invention is then a method for producing electrical energy implementing at least a first Rankine cycle and a second Rankine cycle, said cycles being operated in at least one heat exchange device comprising several passages configured for the flow of fluids to be placed in a heat exchange relationship, said first Rankine cycle comprising the following steps:

a) introduction d’un premier fluide de travail ayant une première pression haute dans au moins un premier passage et vaporisation d’au moins une partie dudit premier fluide de travail contre au moins un premier courant chaud circulant dans au moins un deuxième passage en relation d’échange thermique avec au moins ledit premier passage,a) introducing a first working fluid having a first high pressure into at least a first passage and vaporizing at least a part of said first working fluid against at least a first hot stream circulating in at least a second passage in relation heat exchange with at least said first passage,

b) sortie du premier fluide de travail issu de l’étape a) du premier passage et détente jusqu’à une première pression basse inférieure à la première pression haute, dans un premier organe de détente coopérant avec un premier générateur électrique de façon à produire de l’énergie électrique,b) outlet of the first working fluid from step a) of the first passage and expansion to a first low pressure lower than the first high pressure, in a first expansion member cooperating with a first electric generator so as to produce electrical energy,

c) introduction du premier fluide de travail détendu à l’étape b) dans au moins un troisième passage et condensation d’au moins une partie dudit premier fluide de travail contre au moins un premier courant froid circulant dans au moins un quatrième passage en relation d’échange thermique avec au moins ledit troisième passage,c) introduction of the first working fluid expanded in step b) into at least a third passage and condensation of at least a part of said first working fluid against at least a first cold stream circulating in at least a fourth passage in relation heat exchange with at least said third passage,

d) sortie du premier fluide de travail au moins partiellement condensé à l’étape c) du troisième passage, élévation de la pression dudit premier fluide de travail jusqu’à la première pression haute (Ph1) et réintroduction dans le premier passage, et le deuxième cycle de Rankine comprenant les étapes suivantes :d) outlet of the first working fluid at least partially condensed in step c) of the third passage, raising the pressure of said first working fluid to the first high pressure (Ph1) and reintroducing it into the first passage, and the second Rankine cycle comprising the following steps:

e) introduction d’un deuxième fluide de travail ayant une deuxième pression haute dans au moins un cinquième passage et vaporisation d’au moins une partie dudit deuxième fluide de travail contre au moins un deuxième courant chaud circulant dans au moins un sixième passage (6) en relation d’échange thermique avec le cinquième passage,e) introducing a second working fluid having a second high pressure in at least a fifth passage and vaporizing at least a part of said second working fluid against at least a second hot stream circulating in at least a sixth passage (6 ) in heat exchange relation with the fifth passage,

f) sortie du deuxième fluide de travail au moins partiellement vaporisé à l’étape e) du cinquième passage (5) et détente jusqu’à une deuxième pression basse inférieure à la deuxième pression haute, dans un deuxième organe de détente coopérant avec un deuxième générateur électrique de façon à produire de l’énergie électrique,f) output of the second working fluid at least partially vaporized in step e) of the fifth passage (5) and expansion to a second low pressure lower than the second high pressure, in a second expansion member cooperating with a second electric generator so as to produce electric energy,

g) introduction du deuxième fluide de travail détendu à l’étape f) dans au moins un septième passage et condensation d’au moins une partie dudit deuxième fluide de travail contre au moins un deuxième courant froid circulant dans au moins un huitième passage en relation d’échange thermique avec au moins le septième passage,g) introduction of the second working fluid expanded in step f) into at least a seventh passage and condensation of at least a part of said second working fluid against at least a second cold stream circulating in at least an eighth passage in relation heat exchange with at least the seventh pass,

h) sortie du deuxième fluide de travail au moins partiellement condensé à l’étape g) du septième passage, élévation de la pression dudit deuxième fluide de travail jusqu’à la deuxième pression haute et réintroduction dudit deuxième fluide de travail au moins partiellement condensé à l’étape g) dans le cinquième passage, caractérisé en ce que le premier courant froid sortant du quatrième passage après l’étape c) est introduit dans le huitième passage, le premier courant froid formant ainsi le deuxième courant froid du deuxième cycle de Rankine. Selon le cas, l’invention peut comprendre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :h) outlet of the second working fluid at least partially condensed in step g) of the seventh passage, raising the pressure of said second working fluid to the second high pressure and reintroducing said second working fluid at least partially condensed at step g) in the fifth pass, characterized in that the first cold stream leaving the fourth pass after step c) is introduced into the eighth pass, the first cold stream thus forming the second cold stream of the second Rankine cycle . Depending on the case, the invention may include one or more of the following characteristics:

the first cold stream is introduced into said at least one fourth pass at a temperature below -100°C.
in step c), the first working fluid circulates in countercurrent with the first cold stream and/or in step g), the second working fluid circulates in countercurrent with the second cold stream.
the first cold stream is either reheated in the fourth pass by heat exchange with the first fluid) and the second cold stream is completely vaporized in the eighth pass by heat exchange with the second fluid, or partially vaporized in the fourth pass by heat exchange of heat with the first fluid and the second cold stream is at least partially vaporized in the eighth pass by heat exchange with the second fluid, i.e. only reheated in the fourth pass and the second cold stream is at least partially vaporized in the eighth pass .
the first Rankine cycle and the second Rankine cycle are organic cycles, the first working fluid and the second working fluid respectively comprising a first mixture of hydrocarbons and a second mixture of hydrocarbons, preferably the first and the second mixture of hydrocarbons each contain at least two hydrocarbons chosen from methane, ethane, propane, butane, ethylene, propylene, butene, isobutane, optionally with the addition of at least one additional component chosen from nitrogen, argon, helium, carbon dioxide, neon.
the first Rankine cycle and the second Rankine cycle are organic cycles, the first working fluid and the second working fluid being pure substances consisting respectively of a first hydrocarbon and a second hydrocarbon.
the second cold current leaving the eighth passage is introduced into at least a ninth passage to be heated there against a third hot current circulating in at least a twelfth passage in heat exchange relationship with the ninth passage.
the first hot stream, the second hot stream and/or the third stream are formed of seawater, preferably seawater introduced into the second passage, the sixth passage and/or the twelfth passage at a temperature strictly greater than 0° C., preferably between 10 and 30° C., the sea water optionally having undergone a heating stage before introduction into said passages.
the first high pressure is higher than the first low pressure of the first working fluid by a multiplying factor between 2.5 and 15 and/or the second high pressure is higher than the second low pressure of the second working fluid by a multiplier factor between 2.5 and 15, the first and/or second high pressures are between 10 and 40 bar and/or the first and/or second low pressures are between 5 and 15 bar.
in step d), the first working fluid leaving the third passage is introduced into at least a tenth passage in heat exchange relationship with the third and/or fourth passages, before being reintroduced into the first passage and/ or, in step h), the second working fluid leaving the sixth passage is introduced into at least an eleventh passage in heat exchange relation with the seventh and/or eighth passages, before being reintroduced into the fifth passage .
the first cold stream is a stream of liquefied hydrocarbons such as liquefied natural gas or a stream of cryogenic liquid chosen from: a stream of liquefied nitrogen, a stream of liquefied oxygen, a stream of liquefied hydrogen.
the first cold stream is a stream of liquefied hydrocarbons, such as liquefied natural gas, introduced completely liquefied into the fourth pass at a temperature between -140 and -170° C. and the second cold stream leaves the eighth pass and/or the ninth pass completely vaporized at a temperature between 5 and
50°C.
the first working fluid is introduced into the first passage at a first temperature T1 and the second working fluid is introduced into the fifth passage at a second temperature T2 higher than the first temperature T1 with, preferably, T1 between
-110 and -70°C and T2 between -60 and -30°C.
the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, tenth, eleventh and/or twelfth passages are part of at least one brazed plate type heat exchanger, said exchanger comprising a stack of several parallel plates and spaced from each other so as to delimit between them series of several passages within said exchanger.
the first and second passages are part of a first heat exchanger, the third and fourth passages with possibly the tenth passages are part of a second heat exchanger, the fifth and sixth passages are part of a third heat exchanger and the seventh and eighth passages with optionally the eleventh passages are part of a fourth exchanger, said exchangers forming physically distinct entities.
the first and second passages, the fifth and sixth passages and optionally the ninth passages form part of the same heat exchanger, the first working fluid being introduced from a first inlet located at a cold end of said exchanger and having the lowest temperature of the exchanger, the second hot stream being introduced from a second inlet located at a hot end of said exchanger and having the highest temperature of the exchanger up to a second outlet arranged at the cold end of the exchanger and the second working fluid from the seventh passages being introduced into the exchanger by a third inlet arranged at a first intermediate level of the exchanger located between the cold end and the hot end, the second cold stream optionally being introduced into the exchanger by a fourth inlet arranged at a second intermediate level located between the first intermediate level and the hot end of the exchanger.
the third, fourth, seventh and eighth passages are part of the same other exchanger, the first cold stream being introduced from a fifth inlet located at a cold end of said other exchanger and having the lowest temperature of the exchanger , the second working fluid expanded in step f) being introduced into the other exchanger from a sixth inlet located at a hot end of the other exchanger and having the highest temperature of the other exchanger, the first working fluid expanded in step b) being introduced into the other exchanger from a seventh inlet arranged at a third intermediate level located between the cold end and the hot end of the other exchanger.
the first cold stream is a stream of cryogenic liquid introduced into the fourth passage at a temperature below -180°C, preferably between -180 and -253°C.
the first, second and/or third generators are combined one and the same electric generator, the first expansion device, the second expansion device and/or the third expansion device being coupled to this same electrical generator so that the said electrical generator generates electrical energy simultaneously from the first cycle, the second Rankine cycle and/or the third Rankine cycle.
the method implements a third Rankine cycle comprising the following steps:

i) introduction à une troisième pression haute d’un troisième fluide de travail dans au moins un treizième passage et vaporisation d’au moins une partie dudit troisième fluide de travail contre au moins un quatrième courant chaud,i) introduction at a third high pressure of a third working fluid in at least a thirteenth passage and vaporization of at least a part of said third working fluid against at least a fourth hot stream,

j) sortie du troisième fluide de travail au moins partiellement vaporisé à l’étape i) du au moins un treizième passage et détente jusqu’à une troisième pression basse inférieure à la troisième pression haute, dans un troisième organe de détente coopérant avec un troisième générateur électrique de façon à produire de l’énergie électrique,j) outlet of the third working fluid at least partially vaporized in step i) of at least a thirteenth passage and expansion to a third low pressure lower than the third high pressure, in a third expansion member cooperating with a third electric generator so as to produce electric energy,

k) introduction du troisième fluide de travail détendu à l’étape f) dans le deuxième passage, de façon à former au moins en partie, le premier courant chaud du premier cycle de Rankine, et condensation d’au moins une partie dudit troisième fluide de travail contre au moins le premier fluide de travail qui se vaporise dans le premier passage,k) introduction of the third working fluid expanded in step f) into the second passage, so as to form at least in part the first hot stream of the first Rankine cycle, and condensation of at least part of said third fluid working against at least the first working fluid which vaporizes in the first passage,

l) sortie dudit troisième fluide de travail au moins partiellement condensé à l’étape k) du deuxième passage et réintroduction, après élévation de pression jusqu’à la troisième pression haute, dans le treizième passage.l) outlet of said third working fluid at least partially condensed in step k) of the second passage and reintroduction, after pressure rise to the third high pressure, in the thirteenth passage.

Selon un autre aspect, l’invention concerne une installation de production d’énergie électrique comprenant des moyens de mise en œuvre d’un premier cycle de Rankine et d’un deuxième cycle de Rankine comprenant au moins un dispositif d’échange de chaleur comprenant plusieurs passages configurés pour l’écoulement de fluides à mettre en relation d’échange thermique, les moyens de mise en œuvre du premier cycle de Rankine comprenant :According to another aspect, the invention relates to an installation for the production of electrical energy comprising means for implementing a first Rankine cycle and a second Rankine cycle comprising at least one heat exchange device comprising several passages configured for the flow of fluids to be placed in a heat exchange relationship, the means for implementing the first Rankine cycle comprising:

at least a first passage configured for the flow of a first working fluid,
at least one second passage configured for the flow of a first hot stream, said second passage being in heat exchange relation with said first passage such that, in operation, the first working fluid introduced into the first passage is vaporized at least partly against the first warm current,
a first expansion device arranged downstream of said first passage and configured to reduce the pressure of the first working fluid leaving the first passage from a first high pressure to a first low pressure,
a first electric generator coupled to the first expansion member,
at least one third passage arranged downstream of the first expansion member and configured for the flow of the first working fluid expanded by the first expansion member,
at least one fourth passage configured for the flow of a first cold stream, said fourth passage being in heat exchange relation with said third passage such that, in operation, the first working fluid introduced into the third passage is condensed at least partly against the first cold stream,
a first pressure-raising device arranged downstream of said third passage and configured to increase the pressure of the first working fluid exiting the third from the first low pressure to the first high pressure,

et les moyens de mise en œuvre du deuxième cycle de Rankine comprenant :and the means of implementing the second Rankine cycle comprising:

at least a fifth passage configured for the flow of a second working fluid,
a second expansion device arranged downstream of said fifth passage and configured to reduce the pressure of the second working fluid leaving the fifth passage from a second high pressure to a second low pressure,
a second electric generator coupled to the second expansion member,
at least one seventh passage arranged downstream of the first expansion member and configured for the flow of the first working fluid expanded by the second expansion member,
at least one eighth passage configured for the flow of a second cold stream, said eighth passage being in heat exchange relation with said seventh passage such that, in operation, the second working fluid circulating in the seventh passage is condensed at least partly against the second cold current,
a second pressure-raising device arranged downstream of said seventh passage and configured to increase the pressure of the second working fluid leaving the seventh passage from the second low pressure to the second high pressure,
the eighth passage being arranged downstream of the fourth passage and placed in fluid communication with the fourth passage and such that the first cold stream leaving the fourth passage forms the second cold stream introduced into the eighth passage.

L'expression "gaz naturel" se rapporte à toute composition contenant des hydrocarbures dont au moins du méthane. Cela comprend une composition « brute » (préalablement à tout traitement ou lavage), ainsi que toute composition ayant été partiellement, substantiellement ou entièrement traitée pour la réduction et/ou élimination d'un ou plusieurs composés, y compris, mais sans s'y limiter, le soufre, le dioxyde de carbone, l'eau, le mercure et certains hydrocarbures lourds et aromatiques.The expression “natural gas” relates to any composition containing hydrocarbons including at least methane. This includes a "raw" composition (prior to any treatment or washing), as well as any composition that has been partially, substantially or entirely treated for the reduction and/or elimination of one or more compounds, including, but not including limit, sulfur, carbon dioxide, water, mercury and certain heavy and aromatic hydrocarbons.

La présente invention va maintenant être mieux comprise grâce à la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux figures ci-annexés, parmi lesquelles :The present invention will now be better understood thanks to the following description, given solely by way of non-limiting example and made with reference to the appended figures, among which:

schématise un procédé de génération d’énergie électrique selon un mode de réalisation de l’invention. schematizes a method for generating electrical energy according to one embodiment of the invention.

schématise un procédé de génération d’énergie électrique selon un autre mode de réalisation de l’invention. schematizes a method for generating electrical energy according to another embodiment of the invention.

représente des diagrammes d’échange de procédés selon des modes de réalisation de l’invention. shows process interchange diagrams according to embodiments of the invention.

schématise un procédé de production d’électricité par récupération de froid à partir de courants d’hydrocarbures F2, F1 utilisés comme courants froids, i. e. sources froides, dans une combinaison d’un premier et d’un deuxième cycle de Rankine. Les cycles de Rankine sont mis en œuvre dans au moins un dispositif d’échange de chaleur, qui peut être tout dispositif comprenant des passages adaptés à l’écoulement de plusieurs fluides et permettant des échanges de chaleur direct ou indirect entre lesdits fluides. schematizes a process for producing electricity by recovering cold from hydrocarbon streams F2, F1 used as cold streams, ie cold sources, in a combination of a first and a second Rankine cycle. Rankine cycles are implemented in at least one heat exchange device, which can be any device comprising passages adapted to the flow of several fluids and allowing direct or indirect heat exchange between said fluids.

Etant entendu qu’un procédé selon l’invention peut comprendre un nombre supérieur à deux cycles de Rankine combinés selon les mêmes principes que ceux exposés ci-après dans le cas de deux cycles de Rankine.It being understood that a method according to the invention may comprise a number greater than two Rankine cycles combined according to the same principles as those set out below in the case of two Rankine cycles.

En particulier, les courants froids F2, F1 peuvent être du gaz naturel.In particular, the cold streams F2, F1 can be natural gas.

Dans les modes de réalisation détaillés ci-après, les différents fluides du procédé circulent dans un ou plusieurs échangeurs de chaleur du type à plaques et ailettes brasé, avantageusement formés d’aluminium. Ces échangeurs permettent de travailler sous des écarts de températures faibles et avec des pertes de charges réduites, ce qui améliore les performances énergétiques du procédé de liquéfaction décrit ci-dessus. Les échangeurs à plaques offrent aussi l’avantage d’obtenir des dispositifs très compacts offrant une grande surface d’échange dans un volume limité.In the embodiments detailed below, the various fluids of the process circulate in one or more heat exchangers of the brazed plate and fin type, advantageously made of aluminum. These exchangers make it possible to work under low temperature differences and with reduced pressure drops, which improves the energy performance of the liquefaction process described above. Plate heat exchangers also offer the advantage of obtaining very compact devices offering a large exchange surface in a limited volume.

Ces échangeurs comprennent un empilement de plaques qui s’étendent suivant deux dimensions, longueur et largeur, constituant ainsi un empilement de plusieurs séries de passages, les uns étant destinés à la circulation d’un fluide calorigène, en l’occurrence le fluide de travail du cycle, d’autres étant destinés à la circulation d’un fluide frigorigène, en l’occurrence le liquide cryogénique tel le gaz naturel liquéfié à vaporiser.These exchangers comprise a stack of plates which extend along two dimensions, length and width, thus constituting a stack of several series of passages, some being intended for the circulation of a circulating fluid, in this case the working fluid of the cycle, others being intended for the circulation of a refrigerant fluid, in this case cryogenic liquid such as liquefied natural gas to be vaporized.

Des structures d’échange thermique, telles des ondes d’échange thermique ou ailettes, sont généralement disposées dans les passages de l’échangeur. Ces structures comprennent des ailettes qui s’étendent entre les plaques de l’échangeur et permettent d’augmenter la surface d’échange thermique de l’échangeur.Heat exchange structures, such as heat exchange waves or fins, are generally arranged in the passages of the exchanger. These structures include fins which extend between the plates of the exchanger and make it possible to increase the heat exchange surface of the exchanger.

Notons que d’autres types d’échangeurs peuvent toutefois être utilisés, tels des échangeurs à plaques, des échangeurs à tube et à calandre (« shell and tube » en anglais), ou des assemblages de type « core in kettle », c’est-à-dire des échangeurs à plaques ou à plaques et ailettes noyés dans une calandre dans laquelle se vaporise le fluide frigorigène.It should be noted that other types of exchangers can however be used, such as plate exchangers, shell and tube exchangers, or assemblies of the "core in kettle" type. that is to say plate or plate and fin exchangers embedded in a calender in which the refrigerant vaporizes.

Notons que dans le cas où les échangeurs sont des échangeurs à tubes, les passages peuvent être formés par les espaces dans, autour et entre les tubes.Note that in the case where the exchangers are tube exchangers, the passages can be formed by the spaces in, around and between the tubes.

schématise un mode de réalisation dans lequel un premier cycle de Rankine est mis en œuvre au moyen d’un premier échangeur E1 et d’un deuxième échangeur E2. schematizes an embodiment in which a first Rankine cycle is implemented by means of a first exchanger E1 and a second exchanger E2.

Avantageusement, les échangeurs E1, E2 comprennent chacun un empilement de plusieurs plaques (non visibles) disposées parallèlement les unes au-dessus des autres avec espacement suivant une direction dite d’empilement, qui est orthogonale aux plaques. On obtient ainsi une pluralité de passages pour les fluides du procédé qui sont mis en relation d’échange de chaleur via les plaques. Un passage est formé entre deux plaques adjacentes. De préférence, l’écart entre deux plaques successives est petit devant la longueur et la largeur de chaque plaque successive, de sorte que chaque passage de l’échangeur a une forme parallélépipédique et plate. Les passages destinés à la circulation d’un même fluide forment une série de passages. Chaque échangeur comprend plusieurs séries de passages configurés pour canaliser les différents fluides du procédé parallèlement à une direction globale d’écoulement z, les passages d’une série étant agencés, en tout ou partie, en alternance et/ou de façon adjacente avec tout ou partie des passages d’une autre série.Advantageously, the exchangers E1, E2 each comprise a stack of several plates (not visible) arranged parallel to each other with spacing along a so-called stacking direction, which is orthogonal to the plates. A plurality of passages for the process fluids are thus obtained which are placed in a heat exchange relationship via the plates. A passage is formed between two adjacent plates. Preferably, the gap between two successive plates is small compared to the length and the width of each successive plate, so that each passage of the exchanger has a parallelepiped and flat shape. The passages intended for the circulation of the same fluid form a series of passages. Each exchanger comprises several series of passages configured to channel the various fluids of the process parallel to an overall direction of flow z, the passages of a series being arranged, in whole or in part, alternately and/or adjacent to all or part of the passages of another series.

L’étanchéité des passages le long des bords des plaques est généralement assurée par des barres d’étanchéité latérales et longitudinales fixées sur les plaques. Les barres d’étanchéité latérales n’obturent pas complétement les passages mais laissent des ouvertures d’entrée et de sortie servant à l’introduction et à l’évacuation des fluides. Ces ouvertures d’entrée et de sortie sont réunies par des collecteurs, généralement de forme semi-tubulaire, assurant une répartition et une récupération homogène du fluide sur l’ensemble des passages d’une même série. Dans la suite, on parlera d’un ou au moins un passage, étant entendu que le passage peut faire partie d’une série de plusieurs passages destinés à l’écoulement d’un même fluide.The sealing of the passages along the edges of the plates is generally ensured by lateral and longitudinal sealing bars fixed to the plates. The lateral sealing bars do not completely block the passages but leave inlet and outlet openings used for the introduction and evacuation of fluids. These inlet and outlet openings are joined by collectors, generally of semi-tubular shape, ensuring a uniform distribution and recovery of the fluid on all the passages of the same series. In the following, we will speak of one or at least one passage, it being understood that the passage can be part of a series of several passages intended for the flow of the same fluid.

Etant entendu que ces caractéristiques structurelles sont applicables en tout ou partie aux autres échangeurs décrits dans la présente demande.It being understood that these structural characteristics are applicable in whole or in part to the other exchangers described in the present application.

Le premier échangeur E1 joue le rôle de vaporiseur dans le premier cycle de Rankine. Comme on le voit sur , un premier fluide de travail W1 circule dans au moins un premier passage 1 à partir d’une entrée 1a jusqu’à une sortie 1b. Un premier courant chaud est introduit dans le premier échangeur à partir d’une entrée 21 jusqu’à une sortie 22. Le premier fluide de travail W1 est réchauffé, vaporisé au moins partiellement par échange de chaleur avec le premier courant chaud C1.The first exchanger E1 acts as a vaporizer in the first Rankine cycle. As seen on , a first working fluid W1 circulates in at least a first passage 1 from an inlet 1a to an outlet 1b. A first hot stream is introduced into the first exchanger from an inlet 21 to an outlet 22. The first working fluid W1 is heated, at least partially vaporized by heat exchange with the first hot stream C1.

Après sa sortie du premier échangeur E1, le premier fluide de travail W1 vaporisé est détendu dans un premier organe de détente, de préférence une turbine, couplée à un premier générateur électrique G convertissant l’énergie cinétique produite par le fluide détendu en énergie électrique.After leaving the first exchanger E1, the first vaporized working fluid W1 is expanded in a first expansion device, preferably a turbine, coupled to a first electric generator G converting the kinetic energy produced by the expanded fluid into electrical energy.

Après sa détente, le premier fluide de travail W1 entre dans le deuxième échangeur de chaleur E2 à partir d’une entrée 31 jusqu’à une sortie 32 d’au moins un troisième passage 3.After its expansion, the first working fluid W1 enters the second heat exchanger E2 from an inlet 31 to an outlet 32 of at least a third passage 3.

Le premier fluide de travail W1 est mis en relation d’échange thermique avec un premier courant froid F1 circulant dans au moins un quatrième passage 4 du deuxième échangeur E2 à partir d’une entrée 41 jusqu’à une sortie 42. Le premier fluide de travail W1 est condensé en réchauffant le premier courant froid F1 et sort à l’état liquide par la sortie 32 pour être ensuite reconduit dans le premier échangeur E1, après pressurisation par un organe élévateur de pression tel une pompe, ce qui ferme le premier cycle.The first working fluid W1 is placed in heat exchange relationship with a first cold stream F1 flowing in at least a fourth passage 4 of the second exchanger E2 from an inlet 41 to an outlet 42. The first working fluid work W1 is condensed by heating the first cold stream F1 and exits in the liquid state through outlet 32 to then be returned to the first exchanger E1, after pressurization by a pressure-raising device such as a pump, which closes the first cycle .

Il est à noter que le premier fluide de travail W1 issu de la détente dans le premier organe de détente peut éventuellement être à l’état diphasique et être introduit avec ou sans séparation des phases liquide et gazeuse en amont du deuxième échangeur E2.It should be noted that the first working fluid W1 resulting from the expansion in the first expansion device can optionally be in the two-phase state and be introduced with or without separation of the liquid and gaseous phases upstream of the second exchanger E2.

Par « courant chaud » ou « courant froid », on entend un courant formé d’un ou plusieurs fluides fournissant une source de chaleur ou de froid par échange de chaleur avec un autre fluide.By “hot current” or “cold current”, we mean a current formed by one or more fluids providing a source of heat or cold by heat exchange with another fluid.

En outre, un deuxième cycle de Rankine est mis en œuvre et utilise un deuxième fluide de travail W2, de préférence de composition différente de celle du premier fluide de travail W1. Le deuxième fluide de travail W2 est introduit dans un troisième échangeur E3 par une entrée 51 jusqu’à une sortie 52 et circule dans au moins un cinquième passage 5 dans lesquels il est réchauffé, vaporisé au moins partiellement par échange de chaleur avec un deuxième courant chaud C2 circulant dans au moins un sixième passage 6 entre une entrée 61 et une sortie 62.Furthermore, a second Rankine cycle is implemented and uses a second working fluid W2, preferably of different composition than the first working fluid W1. The second working fluid W2 is introduced into a third exchanger E3 through an inlet 51 to an outlet 52 and circulates in at least a fifth passage 5 in which it is heated, at least partially vaporized by heat exchange with a second current. hot C2 circulating in at least a sixth passage 6 between an inlet 61 and an outlet 62.

Le deuxième fluide de travail W2 est détendu selon les mêmes principes que le premier cycle et introduit, éventuellement à l’état diphasique et éventuellement avec séparation des phases, dans un quatrième échangeur de chaleur E4 à partir d’une entrée 71 jusqu’à une sortie 72 d’au moins un septième passage 7 dans lesquels il est condensé en réchauffant un deuxième courant froid F2 circulant dans au moins un huitième passage 8. Le quatrième échangeur E4 forme le condenseur du deuxième cycle. Le deuxième fluide de travail W2 issu de la sortie 72 à l’état liquide est pompé et réintroduit par l’entrée 51 des passages 5, ce qui referme le deuxième cycle.The second working fluid W2 is expanded according to the same principles as the first cycle and introduced, optionally in the diphasic state and optionally with phase separation, into a fourth heat exchanger E4 from an inlet 71 to a outlet 72 of at least a seventh passage 7 in which it is condensed by heating a second cold stream F2 circulating in at least an eighth passage 8. The fourth exchanger E4 forms the condenser of the second cycle. The second working fluid W2 from outlet 72 in the liquid state is pumped and reintroduced through inlet 51 of passages 5, which closes the second cycle.

Notons que représente un mode de réalisation particulier dans lequel le premier fluide de travail W1 sortant condensé du passage 3 est réintroduit dans le deuxième échangeur E2 pour y circuler dans au moins un dixième passage 10, avant d’être réintroduit dans le premier passage 1. Cette configuration est privilégiée quand le premier fluide de travail W1 n’est pas un corps pur mais un mélange de plusieurs constituants, car il offre l’avantage de réchauffer encore la température à laquelle le premier fluide de travail W1 sort du deuxième échangeur E2.note that represents a particular embodiment in which the first working fluid W1 exiting condensed from the passage 3 is reintroduced into the second exchanger E2 to circulate therein in at least a tenth passage 10, before being reintroduced into the first passage 1. This configuration is preferred when the first working fluid W1 is not a pure substance but a mixture of several constituents, because it offers the advantage of further heating the temperature at which the first working fluid W1 leaves the second exchanger E2.

Selon le même principe, le deuxième fluide de travail W2 sortant condensé des passages 7 peut aussi être réintroduit dans au moins un onzième passage 11 du quatrième échangeur E4, avant d’être réintroduit dans le cinquième passage 5 du troisième échangeur.According to the same principle, the second working fluid W2 leaving the passages 7 condensed can also be reintroduced into at least an eleventh passage 11 of the fourth exchanger E4, before being reintroduced into the fifth passage 5 of the third exchanger.

Ce principe de passes supplémentaires dans le ou les échangeurs de condensation est applicable aux autres modes de réalisation décrits dans la présente demande.This principle of additional passes in the condensation exchanger(s) is applicable to the other embodiments described in the present application.

De façon alternative, on pourra envisager d’introduire les premier et deuxième fluides de travail W1, W2 directement dans les premier et troisième échangeurs respectivement, sans passe supplémentaire dans les deuxième et quatrième échangeurs ( ).Alternatively, it is possible to envisage introducing the first and second working fluids W1, W2 directly into the first and third exchangers respectively, without an additional pass through the second and fourth exchangers ( ).

Selon l’invention, le premier courant froid F1 du premier cycle de Rankine est formé par le deuxième courant froid F2 issu du deuxième cycle de Rankine, c’est-à-dire qu’un même courant froid alimente en série les cycles, dans lesquels il est vaporisé et réchauffé progressivement contre les deuxième et premier fluides de travail W2, W1, c’est-à-dire par échange de chaleur avec lesdits fluides. A ce titre, F2 peut donc éventuellement être à l’état diphasique.According to the invention, the first cold current F1 of the first Rankine cycle is formed by the second cold current F2 resulting from the second Rankine cycle, that is to say that the same cold current supplies the cycles in series, in which it is vaporized and gradually heated against the second and first working fluids W2, W1, that is to say by heat exchange with said fluids. As such, F2 can therefore possibly be in the diphasic state.

Un tel arrangement permet de regazéifier le courant froid en assurant une récupération plus efficace du froid sur l’ensemble du gradient de température entre la température d’entrée du courant froid F1 dans le passage 4 et la température du courant froid F2 à la sortie du huitième passage 8. En effet, la récupération des frigories du courant froid s’effectue séparément sur des portions de passages 4, 8 où il présente des niveaux de températures différents. Il est alors possible d’adapter au mieux les caractéristiques de chacun des premiers et deuxième fluide de travail, afin qu’ils présentent des températures d’ébullition adaptées à ces niveaux de températures, aux niveaux de pressions hautes et basses que l’on aura choisies pour chacun des deux cycles. On dispose ainsi d’un très grand degré de liberté pour augmenter le rendement énergétique du procédé, notamment en ajustant les températures, les pressions et/ou les compositions des fluides de travail en fonction des caractéristiques du courant froid F1 à réchauffer, notamment sa pression, sa température, sa composition...Such an arrangement makes it possible to regasify the cold stream by ensuring a more effective recovery of the cold over the whole of the temperature gradient between the inlet temperature of the cold stream F1 in the passage 4 and the temperature of the cold stream F2 at the outlet of the eighth passage 8. In fact, the recovery of the negative calories of the cold stream is carried out separately on portions of passages 4, 8 where it has different temperature levels. It is then possible to best adapt the characteristics of each of the first and second working fluids, so that they have boiling temperatures adapted to these temperature levels, to the high and low pressure levels that will be chosen for each of the two cycles. There is thus a very large degree of freedom to increase the energy efficiency of the process, in particular by adjusting the temperatures, the pressures and/or the compositions of the working fluids according to the characteristics of the cold stream F1 to be heated, in particular its pressure. , its temperature, its composition...

Notons que le premier courant froid F1 peut être vaporisé en tout ou partie et/ou réchauffé dans le premier cycle de Rankine (passage 4) par échange de chaleur avec le premier fluide W1. Le deuxième courant froid F2 peut être vaporisé en tout ou partie dans le deuxième cycle de Rankine (passage 8) par échange de chaleur avec le deuxième fluide W2.Note that the first cold stream F1 can be vaporized in whole or in part and/or reheated in the first Rankine cycle (passage 4) by heat exchange with the first fluid W1. The second cold stream F2 can be vaporized in whole or in part in the second Rankine cycle (passage 8) by heat exchange with the second fluid W2.

Selon une possibilité, le premier courant froid F1 est seulement réchauffé dans le au moins un quatrième passage 4 et c’est le deuxième courant froid F2 qui est vaporisé dans le huitième passage 8. Le premier cycle a pour source froide uniquement la chaleur sensible de dé-sous refroidissement du premier courant.According to one possibility, the first cold stream F1 is only reheated in the at least one fourth passage 4 and it is the second cold stream F2 which is vaporized in the eighth passage 8. The first cycle has as cold source only the sensible heat of de-subcooling of the first stream.

Selon une autre possibilité, le premier courant froid F1 est partiellement vaporisé dans le au moins un quatrième passage 4. Le premier cycle a pour source froide la chaleur sensible de dé-sous refroidissement du premier courant et une partie de la chaleur latente de vaporisation du premier courant froid.According to another possibility, the first cold stream F1 is partially vaporized in the at least one fourth passage 4. The first cycle has as its cold source the sensible heat of de-subcooling of the first stream and part of the latent heat of vaporization of the first cold stream.

Selon une autre possibilité, le premier courant froid F1 est vaporisé uniquement dans le au moins un quatrième passage 4, i. e. sort totalement vaporisé du quatrième passage 4. Le premier cycle a pour source froide la chaleur sensible de dé-sous refroidissement du premier courant et toute la chaleur latente de vaporisation du premier courant froid, avec éventuellement une chaleur sensible de réchauffage du premier courant vaporisé.According to another possibility, the first cold stream F1 is vaporized only in the at least one fourth passage 4, i. e. emerges totally vaporized from the fourth pass 4. The first cycle has as cold source the sensible heat of de-subcooling of the first stream and all the latent heat of vaporization of the first cold stream, possibly with a sensible heat of reheating of the first vaporized stream.

Le premier courant froid F1 peut aussi être partiellement vaporisé dans le quatrième passage 4 et le deuxième courant froid F2 peut être partiellement vaporisé dans le huitième passage 8.The first cold stream F1 can also be partially vaporized in the fourth passage 4 and the second cold stream F2 can be partially vaporized in the eighth passage 8.

Avantageusement, le deuxième courant froid F2 sortant en 82 du huitième passage 8 est introduit dans au moins un neuvième passage 9 d’un cinquième échangeur E5, afin d’y poursuivre son réchauffement contre un troisième courant chaud C3. Ceci est avantageux dans les cas où la température obtenue en sortie 82 de l’échangeur E4 est trop basse et incompatible avec le matériau formant les canalisations du réseau de distribution du gaz naturel.Advantageously, the second cold stream F2 exiting at 82 from the eighth passage 8 is introduced into at least a ninth passage 9 of a fifth exchanger E5, in order to continue its heating there against a third hot stream C3. This is advantageous in cases where the temperature obtained at the outlet 82 of the exchanger E4 is too low and incompatible with the material forming the pipes of the natural gas distribution network.

Selon la configuration adoptée, le courant froid F2 récupéré à l’issue des sorties 82 ou 92 alimente au moins une canalisation d’un réseau de distribution de fluide (en 100 sur ), en particulier un réseau de distribution d’hydrocarbures tel que le gaz naturel.Depending on the configuration adopted, the cold current F2 recovered at the end of the outlets 82 or 92 supplies at least one pipe of a fluid distribution network (in 100 on ), in particular a hydrocarbon distribution network such as natural gas.

De préférence, les entrées et sorties des passages 3, 7 de condensation sont agencées de sorte que le premier et deuxième fluides de travail W1, W2 circulent, au cours des étapes c) et g), à contre-courant avec les premier et deuxième courants froids F1, F2 respectivement. De préférence, les courants chauds C1, C2 des cycles circulent à contre-courant des fluides de travail vaporisés dans chaque cycle. De préférence, le troisième courant C3 circule à contre-courant du courant froid F2 circulant éventuellement dans les passages 9.Preferably, the inlets and outlets of the condensation passages 3, 7 are arranged so that the first and second working fluids W1, W2 circulate, during steps c) and g), in countercurrent with the first and second cold currents F1, F2 respectively. Preferably, the hot currents C1, C2 of the cycles circulate against the current of the working fluids vaporized in each cycle. Preferably, the third current C3 circulates countercurrent to the cold current F2 possibly circulating in the passages 9.

Ces directions d’écoulement des fluides permettent de maximiser la température de sortie des fluides de travail W1 et W2, et donc de maximiser la puissance délivrée par les turbines durant la détente.These fluid flow directions make it possible to maximize the outlet temperature of the working fluids W1 and W2, and therefore to maximize the power delivered by the turbines during expansion.

et [Fig. 2] illustrent des configurations dans lesquelles les cycles de Rankine sont opérés dans des échangeurs formant des entités physiquement distinctes les unes des autres, i. e. formant chacun au moins un empilement distinct de plaques et de passages. and [Fig. 2] illustrate configurations in which the Rankine cycles are operated in exchangers forming entities that are physically separate from each other, ie each forming at least one separate stack of plates and passages.

Dans le cadre de l’invention, il est également possible d’agencer certains des passages de fluide au sein d’un même empilement. Cela est envisageable en particulier avec des échangeurs du type à plaques brasés et permet de réduire la complexité et les coûts de fabrication de l’installation mettant en œuvre plusieurs cycle de Rankine combinés.In the context of the invention, it is also possible to arrange some of the fluid passages within the same stack. This can be envisaged in particular with exchangers of the brazed plate type and makes it possible to reduce the complexity and manufacturing costs of the installation implementing several combined Rankine cycles.

Ainsi, représente un mode de réalisation dans lequel le premier échangeur E1 et le troisième échangeur E3, avec éventuellement le cinquième échangeur E5, forment un même échangeur E commun. Dans le cas illustré, les passages 1, 2, 5, 6 et 9 font partie du même échangeur E.So, represents an embodiment in which the first exchanger E1 and the third exchanger E3, possibly with the fifth exchanger E5, form the same common exchanger E. In the case illustrated, passages 1, 2, 5, 6 and 9 are part of the same exchanger E.

De préférence, le premier fluide de travail W1 est introduit à partir d’une première entrée 1a située à un bout froid dudit échangeur E et présentant la température la plus basse de l’échangeur E. Le deuxième courant chaud C2 est introduit à partir d’une deuxième entrée 61 située à un bout chaud dudit échangeur E, la deuxième entrée 61 présentant la température la plus haute de l’échangeur E, jusqu’à une deuxième sortie 22 agencée au bout froid de l’échangeur E.Preferably, the first working fluid W1 is introduced from a first inlet 1a located at a cold end of said exchanger E and having the lowest temperature of the exchanger E. The second hot stream C2 is introduced from a second inlet 61 located at a hot end of said exchanger E, the second inlet 61 having the highest temperature of the exchanger E, up to a second outlet 22 arranged at the cold end of the exchanger E.

Par « bout froid », on entend le point d’entrée dans un échangeur où un fluide est introduit à la température la plus basse de toutes les températures de l’échangeur. Par « bout chaud », on entend le point d’entrée dans un échangeur où un fluide est introduit à la température la plus élevée de toutes les températures de cet échangeur.By “cold end”, we mean the point of entry into an exchanger where a fluid is introduced at the lowest temperature of all the temperatures of the exchanger. By “hot end”, we mean the point of entry into an exchanger where a fluid is introduced at the highest temperature of all the temperatures of this exchanger.

Le deuxième fluide de travail W2 issu des passages 7, soit directement, soit via les passages 11 supplémentaires, est introduit dans l’échangeur E par une troisième entrée 51 agencée à un premier niveau intermédiaire situé, suivant la direction d’écoulement z, entre le bout froid et le bout chaud de l’échangeur E.The second working fluid W2 from the passages 7, either directly or via the additional passages 11, is introduced into the exchanger E through a third inlet 51 arranged at a first intermediate level located, in the direction of flow z, between the cold end and the hot end of exchanger E.

Le deuxième courant froid F2 peut éventuellement être introduit dans l’échangeur E par une quatrième entrée 91 agencée à un deuxième niveau intermédiaire situé entre le premier niveau intermédiaire et le bout chaud de l’échangeur E.The second cold stream F2 may optionally be introduced into the exchanger E through a fourth inlet 91 arranged at a second intermediate level located between the first intermediate level and the hot end of the exchanger E.

En fait, lorsque l’on considère des passages d’une série et des passages d’une autre série dans lesquels un fluide circule en série, chaque passage de ladite série forme un prolongement d’un passage correspondant de l’autre série, et donc un seul et même passage de l’échangeur E formé entre deux mêmes plaques. Ainsi, selon , les passages 2 de la deuxième série sont formés entre les mêmes plaques de l’échangeur E et sont agencés dans la continuité des passages 6 de la sixième série. Un passage 2 et un passage 6 formant ainsi un seul et même passage de l’échangeur E délimité entre deux même plaques de l’échangeur E et dans lequel le courant chaud C2 circule depuis l’entrée 61 jusqu’à la sortie 22.In fact, when considering passages of one series and passages of another series in which a fluid circulates in series, each passage of said series forms an extension of a corresponding passage of the other series, and therefore one and the same passage of the exchanger E formed between two same plates. So, according to , the passages 2 of the second series are formed between the same plates of the exchanger E and are arranged in the continuity of the passages 6 of the sixth series. A passage 2 and a passage 6 thus forming a single and same passage of the exchanger E delimited between two same plates of the exchanger E and in which the hot current C2 circulates from the inlet 61 to the outlet 22.

Lorsque l’on considère des passages d’une série et des passages d’une autre série dans lesquels des fluides différents circulent, ces passages sont superposés au sein d’un même empilement, de façon adjacente ou non. C’est le cas des passages 5, 1, voire 9, sur .When passages of one series and passages of another series in which different fluids circulate are considered, these passages are superposed within the same stack, adjacently or not. This is the case of passages 5, 1, even 9, on .

représente un mode de réalisation dans lequel le deuxième échangeur E2 et le quatrième échangeur E4 forment un même échangeur E’ commun. Les premier et troisième échangeurs E1, E3 forment un même échangeur E mais pourraient tout aussi bien rester distincts. represents an embodiment in which the second exchanger E2 and the fourth exchanger E4 form the same common exchanger E'. The first and third exchangers E1, E3 form the same exchanger E but could just as well remain separate.

Les passages 4 et 8 pour la circulation du courant froid F1 sont agencés dans la continuité les uns des autres.The passages 4 and 8 for the circulation of the cold current F1 are arranged in continuity with each other.

Comme on le voit sur , le premier courant froid F1 est introduit à partir d’une cinquième entrée 41 située à un bout froid de l’autre échangeur E’ et au niveau de laquelle la température est la plus basse de l’échangeur E’. De préférence, le deuxième fluide de travail W2 détendu à l’étape f) est introduit, éventuellement à l’état diphasique, dans l’autre échangeur E’ à partir d’une sixième entrée 71 située à un bout chaud de l’autre échangeur E’ et présentant la température la plus haute de l’autre échangeur E’, le premier fluide de travail W1 détendu à l’étape b) étant introduit, éventuellement à l’état diphasique, à partir d’une septième entrée 31 agencée à un troisième niveau intermédiaire situé entre le bout froid et le bout chaud de l’autre échangeur E’.As seen on , the first cold stream F1 is introduced from a fifth inlet 41 located at a cold end of the other exchanger E' and at which the temperature is the lowest of the exchanger E'. Preferably, the second working fluid W2 expanded in step f) is introduced, optionally in the two-phase state, into the other exchanger E' from a sixth inlet 71 located at a hot end of the other exchanger E' and having the highest temperature of the other exchanger E', the first working fluid W1 expanded in step b) being introduced, possibly in the two-phase state, from a seventh inlet 31 arranged at a third intermediate level located between the cold end and the hot end of the other exchanger E'.

De préférence, le deuxième fluide de travail W2 sort de l’autre échangeur E’ par une troisième sortie 72 agencée à un quatrième niveau intermédiaire situé, suivant la direction générale d’écoulement z pour le courant froid, entre le troisième niveau intermédiaire et le bout chaud de l’échangeur E’.Preferably, the second working fluid W2 leaves the other exchanger E′ via a third outlet 72 arranged at a fourth intermediate level located, along the general direction of flow z for the cold stream, between the third intermediate level and the hot end of exchanger E'.

Ces agencements d’entrées et sorties à des niveaux intermédiaires entre les bouts froid et chaud des échangeurs permettent de respecter un ordre croissant des températures d’entrée et sortie des différents fluides, depuis les bouts froids jusqu’au bouts chauds des échangeurs E et/ou E’These inlet and outlet arrangements at intermediate levels between the cold and hot ends of the exchangers make it possible to respect an increasing order of the inlet and outlet temperatures of the various fluids, from the cold ends to the hot ends of the exchangers E and/or or E'

Notons qu’il est envisageable que le cinquième échangeur E5 des configurations selon ou [Fig. 4] soit conservé distinct de l’échangeur E.Note that it is possible that the fifth exchanger E5 of the configurations according to or [Fig. 4] is kept separate from exchanger E.

Selon un mode de réalisation particulier, on peut utiliser un même générateur couplé à la fois au premier organe de détente du premier cycle et au deuxième organe de détente du deuxième cycle (non illustré). Ainsi, on économise un générateur et on simplifie l’installation. Cet agencement est possible car les deux cycles de génération d’électricité ont un mode de fonctionnement généralement simultané.According to a particular embodiment, one can use the same generator coupled both to the first expansion member of the first cycle and to the second expansion member of the second cycle (not shown). This saves a generator and simplifies installation. This arrangement is possible because the two electricity generation cycles have a generally simultaneous mode of operation.

Avantageusement, le courant froid F2, F1 est formé d’un courant d’hydrocarbures, en particulier du gaz naturel, comprenant de préférence, en fraction molaire, au moins 60% de méthane (CH₄), de préférence au moins 80%. Le gaz naturel peut éventuellement comprendre de l’éthane (C₂H₆), du propane (C₃H₈), du butane (nC₄H₁₀) ou de l’isobutane (iC₄H₁₀), de l’azote, de préférence dans des teneurs entre 0 et 10% (% molaire). Grâce au procédé de l’invention, on effectue la regazéification nécessaire avant d’injecter le gaz naturel dans le réseau de distribution, tout en valorisant les frigories du gaz naturel liquéfié.Advantageously, the cold stream F2, F1 is formed from a stream of hydrocarbons, in particular natural gas, preferably comprising, in molar fraction, at least 60% of methane (CH ₄ ), preferably at least 80%. The natural gas may optionally include ethane (C ₂ H ₆ ), propane (C ₃ H ₈ ), butane (nC ₄ H ₁₀ ) or isobutane (iC ₄ H ₁₀ ), nitrogen , preferably in contents between 0 and 10% (mol %). Thanks to the method of the invention, the necessary regasification is carried out before injecting the natural gas into the distribution network, while recovering the cold temperatures of the liquefied natural gas.

Des courants froids d’autre nature peuvent avantageusement alimenter le procédé selon l’invention pour être revaporisés avant utilisation. En particulier, un liquide cryogénique, par exemple de l’oxygène liquide, de l’azote liquide, ou encore de l’hydrogène liquide peuvent être utilisés. La vaporisation de tels liquides peut permettre d’assurer une continuité de fourniture de gaz lorsqu’une usine de production est à l’arrêt et permettre d’économiser une partie de l’énergie dépensée pour la constitution des stocks de liquide. Les températures de vaporisation de ces constituants étant bien inférieures à celles du gaz naturel, il pourra être avantageux de mettre en œuvre un procédé combinant 3 cycles de Rankine, voire plus, dans la continuité d’une des descriptions précédentes.Cold currents of another nature can advantageously supply the method according to the invention to be revaporized before use. In particular, a cryogenic liquid, for example liquid oxygen, liquid nitrogen, or even liquid hydrogen can be used. The vaporization of such liquids can ensure continuity of gas supply when a production plant is shut down and save some of the energy spent on building up liquid stocks. Since the vaporization temperatures of these constituents are much lower than those of natural gas, it may be advantageous to implement a process combining 3 Rankine cycles, or even more, in the continuity of one of the previous descriptions.

De préférence, et lorsque le fluide à vaporiser est du GNL, le premier fluide de travail W1 et le deuxième fluide de travail W2 sont des fluides organiques, c’est-à-dire des fluides comprenant un ou plusieurs composants organiques tels des hydrocarbures.Preferably, and when the fluid to be vaporized is LNG, the first working fluid W1 and the second working fluid W2 are organic fluids, that is to say fluids comprising one or more organic components such as hydrocarbons.

Il est aussi envisageable que les cycles de Rankine du procédé selon l’invention ne soient pas des cycles organiques.It is also possible that the Rankine cycles of the process according to the invention are not organic cycles.

Avec des liquides cryogéniques à vaporiser ayant des constituants à plus bas point d’ébullition que le GNL, le fluide de travail du cycle travaillant à la plus basse température pourra comprendre un ou plusieurs composants tels que l’hydrogène, l'azote, l’argon, l’hélium, le néon en complément ou substitution de tout ou partie des composants organiques. On pourra ainsi envisager de travailler avec des fluides de travail exempts de composants organiques.With vaporizing cryogenic liquids having lower boiling constituents than LNG, the working fluid of the cycle operating at the lowest temperature may include one or more components such as hydrogen, nitrogen, argon, helium, neon in addition or substitution of all or part of the organic components. It will thus be possible to envisage working with working fluids free of organic components.

Selon une première possibilité, on pourra utiliser des corps purs de nature différente pour former le premier fluide W1 et/ou le deuxième fluide W2. En particulier, on pourra utiliser de l’ethylène comme premier fluide de travail W1 et de l’éthane comme deuxième fluide de travail W2. Ce choix s’explique par les propriétés physiques de ces constituants qui présentent des pressions de vapeur saturantes pour la gamme de température balayée par la vaporisation de GNL compatible avec une bonne tenue mécanique des échangeurs en aluminium brasé et des composants des turbines de détente. Ainsi, l’utilisation de tels composants dans les cycles ORC permet de concevoir des systèmes compacts et efficaces.According to a first possibility, it is possible to use pure substances of a different nature to form the first fluid W1 and/or the second fluid W2. In particular, it is possible to use ethylene as the first working fluid W1 and ethane as the second working fluid W2. This choice is explained by the physical properties of these constituents, which have saturating vapor pressures for the temperature range swept by the vaporization of LNG, compatible with good mechanical strength of the brazed aluminum exchangers and the components of the expansion turbines. Thus, the use of such components in ORC cycles makes it possible to design compact and efficient systems.

Dans le cadre de l’invention, on utilise préférentiellement des fluides de travail de compositions différentes dans les différents cycles de Rankine mais notons qu’il reste envisageable d’utiliser des fluides de travail de même composition, en ajustant alors de façon appropriée les pressions opératoires de ces fluides. Ceci est possible pour des écarts de températures relativement faibles entre les courants froids et chauds des cycles, par exemple lorsque le deuxième courant froid est un gaz liquéfié à très haute pression et le premier courant chaud est de l’eau de mer à température suffisamment basse.In the context of the invention, working fluids of different compositions are preferably used in the different Rankine cycles, but it should be noted that it remains possible to use working fluids of the same composition, by then adjusting the pressures appropriately. of these fluids. This is possible for relatively small temperature differences between the cold and hot currents of the cycles, for example when the second cold current is a liquefied gas at very high pressure and the first hot current is sea water at a sufficiently low temperature. .

Selon une autre possibilité, on pourra utiliser des fluides de travail mixtes comprenant respectivement un premier mélange d’hydrocarbures et un deuxième mélange d’hydrocarbures, de préférence le premier et le deuxième mélange d’hydrocarbures contiennent chacun au moins deux hydrocarbures choisis parmi le méthane, l’éthylène (C₂H₄), le propane, l’éthane, le butane ou l’isobutane, le butène, le propylène. Le premier fluide de travail W1 et le deuxième fluide de travail W2 peuvent éventuellement comprendre au moins un composant additionnel choisi parmi l’hydrogène, l'azote, l’argon, l’hélium, le néon, en complément ou substitution des composants organiques, et ce en particulier si le liquide cryogénique à vaporiser présente un point d’ébullition plus bas que celui du méthane.According to another possibility, it is possible to use mixed working fluids comprising respectively a first mixture of hydrocarbons and a second mixture of hydrocarbons, preferably the first and the second mixture of hydrocarbons each contain at least two hydrocarbons chosen from methane , ethylene (C ₂ H ₄ ), propane, ethane, butane or isobutane, butene, propylene. The first working fluid W1 and the second working fluid W2 may optionally comprise at least one additional component chosen from hydrogen, nitrogen, argon, helium, neon, in addition to or substitution for the organic components, and this in particular if the cryogenic liquid to be vaporized has a boiling point lower than that of methane.

L’utilisation de fluides de travail mixtes permet de diminuer les pertes énergétiques liées à l’irréversibilité des échanges de chaleurs entre fluides froids et chauds en réduisant les écarts de températures entre les courants froids et les fluides de travail en chaque point selon la longueur de l’échangeur. Les compositions, pressions avant et après détente et/ou températures de chaque fluide pourront être adaptées afin d’assurer la meilleure récupération d’énergie possible.The use of mixed working fluids makes it possible to reduce the energy losses linked to the irreversibility of heat exchanges between cold and hot fluids by reducing the temperature differences between the cold currents and the working fluids at each point according to the length of the the exchanger. The compositions, pressures before and after expansion and/or temperatures of each fluid can be adapted to ensure the best possible energy recovery.

Notons que dans le cas où les fluides de travail sont mixtes, i.e. sont des mélanges, ceux-ci sortent du ou des échangeurs liquides à très basse température et qu’il est alors avantageux d’opérer une réintroduction des fluides condensés dans le ou les échangeurs concernés afin de les réchauffer et maximiser leur température de sortie au bout chaud et donc la production d’électricité lors de leur détente dans la turbine.It should be noted that in the case where the working fluids are mixed, i.e. are mixtures, these come out of the liquid exchanger(s) at very low temperature and that it is then advantageous to operate a reintroduction of the condensed fluids into the heat exchangers concerned in order to heat them and maximize their exit temperature at the hot end and therefore the production of electricity during their expansion in the turbine.

En particulier, les proportions en fractions molaires (%) des composants du premier mélange d’hydrocarbures peuvent être (% molaire) :In particular, the proportions in molar fractions (%) of the components of the first mixture of hydrocarbons can be (% molar):

Méthane : 20 à 60%, de préférence 30 à 50%Methane: 20 to 60%, preferably 30 to 50%

Propane : 0 à 20%, de préférence 0 à 10%Propane: 0 to 20%, preferably 0 to 10%

Ethylène : 20 à 70%, de préférence 30 à 60%Ethylene: 20 to 70%, preferably 30 to 60%

Les proportions en fractions molaires (%) des composants du deuxième mélange d’hydrocarbures peuvent être:The proportions in mole fractions (%) of the components of the second hydrocarbon mixture can be:

Méthane : 0 à 20%, de préférence 0 à 10%Methane: 0 to 20%, preferably 0 to 10%

Propane : 20 à 60%, de préférence 30 à 50%Propane: 20 to 60%, preferably 30 to 50%

Ethylène : 20 à 60%, de préférence 30 à 50%Ethylene: 20 to 60%, preferably 30 to 50%

Isobutane : 0 à 20%, de préférence 0 à 10%Isobutane: 0 to 20%, preferably 0 to 10%

De préférence, le premier courant chaud C1, le deuxième courant chaud C2 et/ou le troisième courant chaud C3, sont formés d’eau de mer, de préférence à une température d’entrée dans l’échangeur supérieure à 0 °C, de préférence comprise entre 10 et 30 °C.Preferably, the first hot stream C1, the second hot stream C2 and/or the third hot stream C3 are formed from sea water, preferably at an inlet temperature in the exchanger above 0°C, from preferably between 10 and 30°C.

Notons que le premier courant chaud C1, le deuxième courant chaud C2 et/ou le troisième courant chaud C3 peuvent éventuellement être issus d’une même source chaude de fluide alimentant en série le deuxième passage 2, le sixième passage 6 et/ou le douzième passage 12.Note that the first hot stream C1, the second hot stream C2 and/or the third hot stream C3 may possibly come from the same hot source of fluid supplying the second passage 2, the sixth passage 6 and/or the twelfth in series. pass 12.

De préférence, le premier courant froid F1 est un courant d’hydrocarbures introduit totalement liquéfié à l’entrée 41 à une température comprise entre -140 et
-170 °C.Preferably, the first cold stream F1 is a stream of hydrocarbons introduced totally liquefied at the inlet 41 at a temperature between -140 and
-170°C.

Dans le cas où le premier courant froid F1 est formé par un fluide liquide d’une autre nature, tel de l’oxygène, de l’azote, de l’hydrogène, la température du fluide à l’entrée 71 est de préférence de l’ordre de sa température d’équilibre à la pression de stockage.In the case where the first cold stream F1 is formed by a liquid fluid of another nature, such as oxygen, nitrogen, hydrogen, the temperature of the fluid at the inlet 71 is preferably the order of its equilibrium temperature at the storage pressure.

De préférence, le deuxième courant froid F2 présente une température comprise entre -85 et -105°C à la sortie 42 du deuxième échangeur E2, une température comprise entre -10 et -20°C à la sortie 82 du quatrième échangeur E4 (ou de l’échangeur E’ le cas échéant) et/ou une température comprise entre 5 et 50°C à la sortie 92 du cinquième échangeur E5 (ou de l’échangeur E le cas échéant), pour être introduit à cette température dans un réseau de distribution 100. De préférence, le deuxième courant froid F2 sort totalement vaporisé par la sortie 82 ou la sortie 92.Preferably, the second cold stream F2 has a temperature between -85 and -105°C at the outlet 42 of the second exchanger E2, a temperature between -10 and -20°C at the outlet 82 of the fourth exchanger E4 (or of the exchanger E' if applicable) and/or a temperature between 5 and 50°C at the outlet 92 of the fifth exchanger E5 (or of the exchanger E if applicable), to be introduced at this temperature into a distribution network 100. Preferably, the second cold stream F2 comes out fully vaporized through outlet 82 or outlet 92.

De préférence, le deuxième courant froid et le premier courant froid présentent des pressions comprises entre 10 et 100 bar tout au long des passages 4, 8, 9 dans lesquels ils s’écoulent.Preferably, the second cold stream and the first cold stream have pressures of between 10 and 100 bar throughout the passages 4, 8, 9 in which they flow.

De préférence, le premier fluide de travail W1 présente, après sa condensation dans le troisième passage 3, une première température T1. Le deuxième fluide de travail W2 présente, après sa condensation dans le septième passage 7, une deuxième température T2, avec T2 supérieure à T1. De préférence, T2 est comprise entre - 60 et - 30 °C et T1 comprise entre -110 et -70 °C.Preferably, the first working fluid W1 has, after its condensation in the third passage 3, a first temperature T1. The second working fluid W2 has, after its condensation in the seventh passage 7, a second temperature T2, with T2 greater than T1. Preferably, T2 is between -60 and -30°C and T1 is between -110 and -70°C.

De préférence, le premier fluide de travail W1 sort vaporisé du premier passage 1 à une température comprise entre 0 et - 30 °C et/ou le deuxième fluide de travail W2 sort vaporisé du cinquième passage 5 à une température comprise entre 5 et 25 °C.Preferably, the first working fluid W1 comes out vaporized from the first passage 1 at a temperature between 0 and -30°C and/or the second working fluid W2 comes out vaporized from the fifth passage 5 at a temperature between 5 and 25°C. vs.

De préférence, le premier fluide de travail W1 et le deuxième fluide de travail W2 sortent du troisième passage 3 et du septième passage 7 respectivement à des première et deuxième pressions dites basses Pb1, Pb2, et entrent dans le premier passage 1 et dans le cinquième passage 5 respectivement à des première et deuxième pressions dites hautes Ph1, Ph2.Preferably, the first working fluid W1 and the second working fluid W2 leave the third passage 3 and the seventh passage 7 respectively at first and second so-called low pressures Pb1, Pb2, and enter the first passage 1 and the fifth passage 5 respectively to first and second so-called high pressures Ph1, Ph2.

De préférence, les première et/ou deuxième pressions hautes Ph1, Ph2 sont comprises entre 10 et 40 bar et/ou les première et/ou deuxième pressions basses Pb1, Pb2 sont comprises entre 1 et 5 bar. De préférence encore, la première pression haute Ph1 est supérieure à la première pression basse Pb1 d’un facteur multiplicateur compris entre 2,5 et 15 et/ou la deuxième pression haute Ph2 est supérieure à la deuxième pression basse Pb2 d’un facteur multiplicateur compris entre 2,5 et 15. Ces valeurs et rapports de pressions permettent d’adapter le procédé aux courbes enthalpiques des fluides et d’ajuster au mieux les températures d’équilibre. Plus on travaille à pression élevée, plus la quantité d’énergie récupérée est importante. Un facteur multiplicateur d’au moins 2,5 permet de récupérer une quantité d’énergie suffisamment intéressante. En pratique, les pressions sont limitées par la capacité des organes de détente.Preferably, the first and/or second high pressures Ph1, Ph2 are between 10 and 40 bar and/or the first and/or second low pressures Pb1, Pb2 are between 1 and 5 bar. Preferably again, the first high pressure Ph1 is greater than the first low pressure Pb1 by a multiplying factor of between 2.5 and 15 and/or the second high pressure Ph2 is greater than the second low pressure Pb2 by a multiplying factor between 2.5 and 15. These values and pressure ratios make it possible to adapt the process to the enthalpy curves of the fluids and to adjust the equilibrium temperatures as well as possible. The higher the pressure, the greater the amount of energy recovered. A multiplier factor of at least 2.5 makes it possible to recover a sufficiently interesting quantity of energy. In practice, the pressures are limited by the capacity of the expansion devices.

Selon un mode de réalisation particulier, illustré par et [Fig. 6], le procédé selon l’invention peut en outre mettre en œuvre au moins un troisième cycle de Rankine combiné au premier cycle de Rankine de façon à ce que le troisième fluide de travail circulant dans ce troisième cycle forme au moins en partie le premier courant chaud du premier cycle de Rankine.According to a particular embodiment, illustrated by and [Fig. 6], the method according to the invention can also implement at least a third Rankine cycle combined with the first Rankine cycle so that the third working fluid circulating in this third cycle forms at least in part the first warm current of the first Rankine cycle.

Plus précisément, comme on le voit sur illustrant un cas particulier où les passages sont agencés au sein d’échangeurs distincts, un troisième fluide de travail W3 est introduit à une troisième pression haute Ph3 dans au moins un treizième passage 13 d’un sixième échangeur E6 et vaporisation d’au moins une partie dudit troisième fluide de travail W3 contre au moins un quatrième courant chaud C4 circulant dans des passages de l’échangeur E6 qui sont en relation d’échange thermique avec les passages 13.More specifically, as seen in illustrating a particular case where the passages are arranged within separate exchangers, a third working fluid W3 is introduced at a third high pressure Ph3 into at least a thirteenth passage 13 of a sixth exchanger E6 and vaporization of at least one part of said third working fluid W3 against at least a fourth hot stream C4 circulating in passages of exchanger E6 which are in heat exchange relationship with passages 13.

Le troisième fluide de travail W3 sortant au moins partiellement vaporisé des passages 13 est détendu dans un troisième organe de détente jusqu’à une troisième pression basse Pb3, Pb3 étant inférieure à Ph3, les facteurs et plages fournies ci-dessus pouvant s’appliquer.The third working fluid W3 exiting at least partially vaporized from the passages 13 is expanded in a third expansion device to a third low pressure Pb3, Pb3 being lower than Ph3, the factors and ranges provided above being able to apply.

Le troisième organe de détente est relié à un troisième générateur électrique, qui peut éventuellement être commun au premier et/ou deuxième cycles, de façon à produire de l’énergie électrique.The third expansion device is connected to a third electrical generator, which may optionally be common to the first and/or second cycles, so as to produce electrical energy.

Le troisième fluide de travail W3 détendu est ensuite introduit dans le deuxième passage 2 et se condense au moins en partie contre au moins le premier fluide de travail W1 qui se vaporise dans le premier passage 1. Le troisième fluide de travail W3 sortant du deuxième passage 2 est réintroduit, après élévation de sa pression jusqu’à la troisième pression haute Ph3, dans le treizième passage 13, fermant ainsi le troisième cycle.The expanded third working fluid W3 is then introduced into the second passage 2 and condenses at least in part against at least the first working fluid W1 which vaporizes in the first passage 1. The third working fluid W3 leaving the second passage 2 is reintroduced, after raising its pressure to the third high pressure Ph3, in the thirteenth passage 13, thus closing the third cycle.

Ce mode de réalisation permet d’augmenter encore plus le rendement énergétique du procédé et de réduire les écarts de température entre les fluides et les irréversibilités liés auxdits écarts, afin de récupérer le plus d’énergie possible.This embodiment makes it possible to further increase the energy efficiency of the process and to reduce the temperature differences between the fluids and the irreversibilities linked to said differences, in order to recover as much energy as possible.

A noter que le troisième fluide de travail sortant condensé des passages 2 peut aussi être réintroduit dans l’échangeur E1, avant d’être réintroduit dans le treizième passage 13 du cinquième échangeur (voir ). Ceci est avantageux quand le troisième fluide de travail est un mélange de plusieurs constituants, car cela permet de réchauffer encore la température à laquelle le troisième fluide de travail W3 sort du premier échangeur E1.It should be noted that the third working fluid leaving the passages 2 condensed can also be reintroduced into the exchanger E1, before being reintroduced into the thirteenth passage 13 of the fifth exchanger (see ). This is advantageous when the third working fluid is a mixture of several constituents, since this makes it possible to further heat the temperature at which the third working fluid W3 leaves the first exchanger E1.

Sur le même modèle de combinaison entre le premier cycle et le troisième cycle de Rankine, on pourra aussi envisager de combiner encore un cycle de Rankine au troisième cycle de Rankine et/ou combiner un autre cycle de Rankine au deuxième cycle de Rankine (non illustré).On the same model of combination between the first cycle and the third cycle of Rankine, one could also consider combining another cycle of Rankine with the third cycle of Rankine and/or combining another cycle of Rankine with the second cycle of Rankine (not illustrated ).

Afin de démontrer l’efficacité d’un procédé selon l’invention, des simulations ont été réalisées pour calculer les rendements énergétiques obtenus avec un cycle de Rankine simple (simulation n°1) selon l’art antérieur, et des combinaisons de cycles de Rankine selon des modes de réalisations de l’invention (simulations n°2 et n°3). En particulier, l’influence de la nature des fluides de travail utilisés dans une combinaison de cycle a été évaluée.In order to demonstrate the effectiveness of a method according to the invention, simulations were carried out to calculate the energy yields obtained with a simple Rankine cycle (simulation No. 1) according to the prior art, and combinations of cycles of Rankine according to embodiments of the invention (simulations no. 2 and no. 3). In particular, the influence of the nature of the working fluids used in a cycle suit was evaluated.

Les courants froids étaient du gaz naturel comprenant 90,5% de méthane, 7,3% d’éthane, 1,5% de propane, 0,2% de butane, 0,3% d’isobutane, 0,2% d’azote (% molaire). Pour la simulation n°2, la configuration d’échangeurs utilisée était selon et pour la simulation n°3, la configuration d’échangeurs utilisée était selon [Fig.1].Cold streams were natural gas comprising 90.5% methane, 7.3% ethane, 1.5% propane, 0.2% butane, 0.3% isobutane, 0.2% d nitrogen (% molar). For simulation n°2, the configuration of exchangers used was according to and for simulation n°3, the exchanger configuration used was according to [Fig.1].

Simulation n°1 (hors invention):Simulation n°1 (excluding invention):

L’unique fluide de travail était du propane. La pression du fluide de travail W1 était de 7,5 bar à l’entrée de l’échangeur de vaporisation et de 1,5 bar à la sortie 32 de l’échangeur de condensation. Le courant chaud était de l’eau de mer à une pression de 5 bar et une température de 23 °C à l’entrée de l’échangeur de vaporisation.The only working fluid was propane. The pressure of the working fluid W1 was 7.5 bar at the inlet of the vaporization exchanger and 1.5 bar at the outlet 32 of the condensation exchanger. The hot stream was seawater at a pressure of 5 bar and a temperature of 23°C at the inlet of the vaporization exchanger.

Simulation n°2 (invention):Simulation n°2 (invention):

Le premier fluide de travail W1 était de l’éthylène. Le deuxième fluide de travail était de l’éthane. La pression du premier fluide de travail W1 était de 32 bar à l’entrée 1a et de 2 bar à la sortie 32. La pression du deuxième fluide de travail W2 était de 27 bar à l’entrée 51 et de 5,7 bar à la sortie 72. La pression du gaz naturel était de 90 bar à l’entrée 41 et de 89 bar à la sortie 92. Les courants chauds C1, C2, C3 était de l’eau de mer à une pression de 5 bar en entrée et en sortie des passages 2, 6, 12. [Tableau 1] indique les températures de fluides calculées en entrée ou sortie de différents passages.The first W1 working fluid was ethylene. The second working fluid was ethane. The pressure of the first working fluid W1 was 32 bar at inlet 1a and 2 bar at outlet 32. The pressure of the second working fluid W2 was 27 bar at inlet 51 and 5.7 bar at outlet 72. The natural gas pressure was 90 bar at inlet 41 and 89 bar at outlet 92. The hot streams C1, C2, C3 were sea water at a pressure of 5 bar at the inlet and at the outlet of passages 2, 6, 12. [Table 1] indicates the fluid temperatures calculated at the inlet or outlet of various passages.

Simulation n°3 (invention)Simulation n°3 (invention)

Le premier fluide de travail W1 était un mélange d’hydrocarbures comprenant 53% d’éthylène, 41% de méthane, 6% de propane (% molaire). Le deuxième fluide de travail W2 était un mélange d’hydrocarbures comprenant 46% d’éthylène, 38% de propane, 8% de méthane, 8% d’isobutane (% molaire). La pression du premier fluide de travail W1 était de 31,0 bar à l’entrée 101 et de 1,8 bar à la sortie 92. La pression du deuxième fluide de travail W2 était de 12,4 bar à l’entrée 111 et de 4,6 bar à la sortie 72. La pression du gaz naturel était de 90 bar à l’entrée 41 et de 89,5 bar à la sortie 82. Les courants chauds C1, C2, C3 était de l’eau de mer à une pression de 5 bar en entrée et en sortie des passages 2. [Tableau 2] indique les températures de fluides calculées en entrée ou sortie de différents passages.The first working fluid W1 was a mixture of hydrocarbons comprising 53% ethylene, 41% methane, 6% propane (mol%). The second working fluid W2 was a hydrocarbon mixture comprising 46% ethylene, 38% propane, 8% methane, 8% isobutane (molar%). The pressure of the first working fluid W1 was 31.0 bar at the inlet 101 and 1.8 bar at the outlet 92. The pressure of the second working fluid W2 was 12.4 bar at the inlet 111 and 4.6 bar at outlet 72. The natural gas pressure was 90 bar at inlet 41 and 89.5 bar at outlet 82. Hot streams C1, C2, C3 were sea water at a pressure of 5 bar at the inlet and outlet of passages 2. [Table 2] indicates the temperatures of fluids calculated at the inlet or outlet of various passages.

Avec la simulation n°1, le rendement énergétique obtenu était de 0,016 kWh/Nm³.With simulation n°1, the energy yield obtained was 0.016 kWh/Nm ³ .

Avec la simulation n°2, le rendement énergétique du premier cycle de Rankine était de 0,0114 kWh/Nm³et le rendement énergétique du deuxième cycle de Rankine était de 0,0049 kWh/Nm³, soit un rendement total de 0,01634 kWh/Nm³, représentant un gain de l’ordre de 2%par rapport à la simulation n°1.With simulation n°2, the energy yield of the first Rankine cycle was 0.0114 kWh/Nm ³ and the energy yield of the second Rankine cycle was 0.0049 kWh/Nm ³ , giving a total efficiency of 0, 01634 kWh/Nm ³ , representing a gain of the order of 2 % compared to simulation n°1.

Avec la simulation n°3, le rendement énergétique du premier cycle de Rankine était de 0,016 kWh/Nm³et le rendement énergétique du deuxième cycle de Rankine était de 0,011 kWh/Nm³, soit un rendement total de 0,027 kWh/Nm³, représentant un gain de l’ordre de 68% par rapport à la simulation n°1. L’utilisation d’un premier fluide de travail et d’un deuxième fluide de travail W2 mixtes permet d’augmenter significativement les performances du procédé, grâce à l’amélioration des diagrammes d’échange entre le gaz naturel liquéfié et les fluides de travail.With simulation n°3, the energy efficiency of the first Rankine cycle was 0.016 kWh/Nm ³ and the energy efficiency of the second Rankine cycle was 0.011 kWh/Nm ³ , giving a total efficiency of 0.027 kWh/Nm ³ , representing a gain of the order of 68% compared to simulation n°1. The use of a first working fluid and a second working fluid W2 mixed makes it possible to significantly increase the performance of the process, thanks to the improvement of the exchange diagrams between the liquefied natural gas and the working fluids .

montre un comparatif des diagrammes d’échange Chaleur échangée (« heat flow ») - Température (ΔH - T), ou courbes enthalpiques, obtenus d’une part avec une combinaison de cycles avec fluides de travail purs selon la simulation n°2 (en (a)) et d’autre part avec une combinaison de cycles avec fluides de travail mixtes selon la simulation n°3 (en (b)). Les diagrammes illustrés sont obtenus pour un débit de 3000 Nm3/h de GNL traité (soit environ une échelle 1/100 d’une unité industrielle). Les courbes A, B, C, D illustrent l’évolution de la quantité de chaleur échangée en fonction de la température pour l’ensemble des fluides frigorigènes qui se réchauffent et/ou se vaporisent dans les procédés, incluant le GNL (courbes A et C) et l’ensemble des fluides calorigènes qui se refroidissent et/ou se condensant dans les procédés, incluant les premier et deuxièmes fluides de travail (courbes B et D), et ce pour chacune des deux configurations simulées. On peut voir sur [Fig. 5] (b) que l’écart moyen de température est significativement réduit par l’utilisation de fluides de travail composés d’un mélange de constituants, ce qui explique la meilleure efficacité de ce cycle. shows a comparison of the exchange diagrams Heat exchanged (“heat flow”) - Temperature (ΔH - T), or enthalpy curves, obtained on the one hand with a combination of cycles with pure working fluids according to simulation n°2 ( in (a)) and on the other hand with a combination of cycles with mixed working fluids according to simulation n°3 (in (b)). The diagrams shown are obtained for a flow rate of 3000 Nm3/h of treated LNG (i.e. approximately a scale of 1/100 of an industrial unit). Curves A, B, C, D illustrate the change in the quantity of heat exchanged as a function of temperature for all of the refrigerants which heat up and/or vaporize in the processes, including LNG (curves A and C) and all of the circulating fluids which cool and/or condense in the processes, including the first and second working fluids (curves B and D), and this for each of the two simulated configurations. It can be seen in [Fig. 5] (b) that the average temperature difference is significantly reduced by the use of working fluids composed of a mixture of constituents, which explains the better efficiency of this cycle.

Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux exemples particuliers décrits et illustrés dans la présente demande. D’autres variantes ou modes de réalisation à la portée de l’homme du métier peuvent aussi être envisagés sans sortir du cadre de l’invention. Par exemple d’autres configurations d’injection et de d’extraction des fluides du ou des échangeurs, d’autre sens et directions d’écoulement des fluides, d’autres types de fluides… sont envisageables.Of course, the invention is not limited to the specific examples described and illustrated in the present application. Other variants or embodiments within the reach of those skilled in the art can also be envisaged without departing from the scope of the invention. For example, other fluid injection and extraction configurations from the exchanger(s), other fluid flow directions and directions, other types of fluids, etc. are possible.

Claims

Method for producing electrical energy implementing at least a first Rankine cycle and a second Rankine cycle, said cycles being operated in at least one heat exchange device comprising several passages configured for the flow of fluids to be in a heat exchange relationship, said first Rankine cycle comprising the following steps:
a) introduction of a first working fluid (W1) having a first high pressure (Ph1) into at least a first passage (1) and vaporization of at least a part of said first working fluid (W1) against at least one first hot stream (C1) flowing in at least one second passage (2) in heat exchange relationship with at least said first passage (1),
b) exit of the first working fluid (W1) from step a) from the first passage (1) and expansion to a first low pressure (Pb1), Pb1 being lower than Ph1, in a first cooperating expansion member with a first electrical generator so as to produce electrical energy,
c) introduction of the first working fluid (W1) expanded in step b) into at least one third passage (3) and condensation of at least part of the said first working fluid (W1) against at least one first cold stream (F1) circulating in at least a fourth passage (4) in heat exchange relationship with at least said third passage (3),
d) outlet of the first working fluid (W1) at least partially condensed in step c) from the third passage (3), raising the pressure of the said first working fluid (W1) up to the first high pressure (Ph1) and reintroduction in the first pass (1), and the second Rankine cycle comprising the following steps:
e) introducing a second working fluid (W2) having a second high pressure (Ph2) into at least a fifth passage (5) and vaporizing at least part of said second working fluid (W2) against at least one second hot stream (C2) circulating in at least a sixth passage (6) in heat exchange relationship with the fifth passage (5),
f) outlet of the second working fluid (W2) at least partially vaporized in step e) of the fifth passage (5) and expansion to a second low pressure (Pb2), Pb2 being lower than Ph2, in a second organ of expansion cooperating with a second electrical generator so as to produce electrical energy,
g) introduction of the second working fluid (W2) expanded in step f) into at least one seventh passage (7) and condensation of at least part of said second working fluid (W2) against at least one second cold stream (F2) circulating in at least an eighth passage (8) in heat exchange relationship with at least the seventh passage (7),
h) outlet of the second working fluid (W2) at least partially condensed in step g) from the seventh passage (7), raising the pressure of said second working fluid (W2) up to the second high pressure (Ph2) and reintroducing said second working fluid (W2) at least partially condensed in step g) into the fifth passage (5),
characterized in that the first cold stream (F1) leaving the fourth passage (4) after step c) is introduced into the eighth passage (8), the first cold stream (F1) thus forming the second cold stream (F2) of the second Rankine cycle.

Method according to Claim 1, characterized in that the first cold stream (F1) is introduced into the said at least one fourth passage (4) at a temperature below - 100°C.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that, in step c), the first working fluid (W1) circulates in countercurrent with the first cold stream (F1) and/or in step g ), the second working fluid (W2) circulates in countercurrent with the second cold current (F2).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first cold stream (F1) is either:

heated in the fourth passage (4) by heat exchange with the first fluid (W1) and the second cold stream (F2) is completely vaporized in the eighth passage (8) by heat exchange with the second fluid (W2),
partially vaporized in the fourth passage (4) by heat exchange with the first fluid (W1) and the second cold stream (F2) is at least partially vaporized in the eighth passage (8) by heat exchange with the second fluid (W2 ),
only heated in the fourth passage (4) and the second cold stream (F2) is at least partially vaporized in the eighth passage (8).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first Rankine cycle and the second Rankine cycle are organic cycles, the first working fluid (W1) and the second working fluid (W2) respectively comprising a first mixture of hydrocarbons and a second mixture of hydrocarbons, preferably the first and the second mixture of hydrocarbons each contain at least two hydrocarbons chosen from methane, ethane, propane, butane, ethylene, propylene , butene, isobutane, optionally supplemented with at least one additional component chosen from nitrogen, argon, helium, carbon dioxide, neon.

Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the first Rankine cycle and the second Rankine cycle are organic cycles, the first working fluid (W1) and the second working fluid (W2) being pure substances consisting respectively of a first hydrocarbon and a second hydrocarbon.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the second cold stream (F2) leaving the eighth passage (8) is introduced into at least a ninth passage (9) to be heated there against a third hot stream (C3) circulating in at least a twelfth passage in heat exchange relation with the ninth passage (9).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first hot stream (C1), the second hot stream (C2) and/or the third stream (C3) are formed from sea water, preferably seawater introduced into the second passage (2), the sixth passage (6) and/or the twelfth passage (12) at a temperature strictly above 0°C, preferably between 10 and 30°C, the water of sea having possibly undergone a reheating step before introduction into said passages.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first high pressure (Ph1) is greater than the first low pressure (Pb1) of the first working fluid (W1) by a multiplying factor of between 2.5 and 15 and/or the second high pressure (Ph2) is higher than the second low pressure (Pb2) of the second working fluid (W2) by a multiplying factor between 2.5 and 15, the first and/or second high pressures ( Ph1, Ph2) are between 10 and 40 bar and/or the first and/or second low pressures (Pb1, Pb2) are between 5 and 15 bar.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that, in step d), the first working fluid (W1) leaving the third passage (3) is introduced into at least a tenth passage (10) in relation d heat exchange with the third and/or fourth passages (3, 4), before being reintroduced into the first passage (1) and/or, in step h), the second working fluid (W2) leaving the sixth passage (6) is introduced into at least an eleventh passage (11) in heat exchange relationship with the seventh and/or eighth passages (7, 8), before being reintroduced into the fifth passage (5).

Process according to one of the preceding claims, characterized in that the first cold stream (F1) is a stream of liquefied hydrocarbons such as liquefied natural gas or a stream of cryogenic liquid chosen from: a stream of liquefied nitrogen, a stream of liquefied oxygen, a stream of liquefied hydrogen.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first cold stream (F1) is a stream of liquefied hydrocarbons, such as liquefied natural gas, introduced completely liquefied into the fourth passage (4) at a temperature between - 140 and -170°C and the second cold stream (F2) leaves the eighth passage (8) and/or the ninth passage (9) completely vaporized at a temperature between 5 and 50°C.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first working fluid (W1) is introduced into the first passage (1) at a first temperature (T1) and the second working fluid (W2) is introduced into the fifth passage (5) at a second temperature (T2) higher than the first temperature (T1) with, preferably, T1 comprised between - 110 and - 70°C and T2 comprised between - 60 and - 30°C.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, tenth, eleventh and/or twelfth passages form part of at least one heat exchanger of the type with brazed plates, said exchanger comprising a stack of several parallel plates spaced apart from each other so as to delimit between them series of several passages within said exchanger.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first and second passages (1, 2) form part of a first heat exchanger (E1), the third and fourth passages (3, 4) with possibly the tenth passages (10) are part of a second heat exchanger (E2), the fifth and sixth passages (5, 6) are part of a third heat exchanger (E3) and the seventh and eighth passages (7, 8) optionally with the eleventh passages (11) are part of a fourth exchanger (E4), said exchangers forming physically separate entities.

Method according to one of Claims 1 to 14, characterized in that the first and second passages (1, 2), the fifth and sixth passages (5, 6) and possibly the ninth passages (9) form part of the same heat exchanger (E), the first working fluid (W1) being introduced from a first inlet (1a) located at a cold end of said exchanger (E) and having the lowest temperature of the exchanger (E ), the second hot stream (C2) being introduced from a second inlet (61) located at a hot end of said exchanger (E) and having the highest temperature of the exchanger (E) up to a second outlet (22) arranged at the cold end of the exchanger (E) and the second working fluid (W2) from the seventh passages (7) being introduced into the exchanger (E) through a third inlet (51) arranged at a first intermediate level of the exchanger (E) located between the cold end and the hot end, the second cold stream (F2) possibly being introduced into the exchanger (E) via a fourth inlet (91) arranged at a second intermediate level located between the first intermediate level and the hot end of the exchanger (E).

Method according to one of Claims 1 to 14, characterized in that the third, fourth, seventh and eighth passages (3, 4, 7, 8) form part of the same other exchanger (E'), the first cold stream (F1) being introduced from a fifth inlet (41) located at a cold end of said other exchanger (E') and having the lowest temperature of the exchanger (E'), the second working fluid (W2 ) relaxed in step f) being introduced into the other exchanger (E') from a sixth inlet (71) located at a hot end of the other exchanger (E') and having the highest temperature of the other exchanger (E'), the first working fluid (W1) expanded in step b) being introduced into the other exchanger (E') from a seventh inlet (31) arranged at a third intermediate level located between the cold end and the hot end of the other exchanger (E').

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first cold stream (F1) is a stream of cryogenic liquid introduced into the fourth passage (4) at a temperature below -180°C, preferably between -180 and -253°C.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that it implements a third Rankine cycle comprising the following steps:
i) introduction at a third high pressure (Ph3) of a third working fluid (W3) in at least a thirteenth passage (13) and vaporization of at least a part of said third working fluid (W3) against at least one fourth hot stream (C4),
j) outlet of the third working fluid (W3) at least partially vaporized in step i) of the at least a thirteenth passage (13) and expansion to a third low pressure (Pb3), Pb3 being lower than Ph3, in a third expansion member cooperating with a third electrical generator so as to produce electrical energy,
k) introduction of the third working fluid (W3) expanded in step f) into the second passage (2), so as to form, at least in part, the first hot stream (C1) of the first Rankine cycle, and condensation at least a part of said third working fluid (W3) against at least the first working fluid (W1) which vaporizes in the first passage (1),
l) outlet of said third working fluid (W3) at least partially condensed in step k) from the second passage (2) and reintroduction, after pressure rise to the third high pressure (Ph3), into the thirteenth passage ( 13).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first, second and/or third generators are combined, one and the same electric generator, the first expansion member, the second expansion member and/or the third expansion member being coupled to this same electrical generator so that said electrical generator produces electrical energy simultaneously from the first cycle, the second Rankine cycle and/or the third Rankine cycle.

Installation for the production of electrical energy comprising means for implementing a first Rankine cycle and a second Rankine cycle comprising at least one heat exchange device comprising several passages configured for the flow of fluids to put in heat exchange relationship, the means of implementation of the first Rankine cycle comprising:

at least a first passage (1) configured for the flow of a first working fluid (W1),
at least one second passage (2) configured for the flow of a first hot stream (C1), said second passage (2) being in heat exchange relation with said first passage (1) so that, in operation, the first working fluid (W1) introduced into the first passage (1) is partially vaporized against the first hot stream (C1),
a first expansion device arranged downstream of said first passage (1) and configured to reduce the pressure of the first working fluid (W1) leaving the first passage (1) from a first high pressure (Ph1) to a first low pressure (Pb1),
a first electric generator coupled to the first expansion member,
at least one third passage (3) arranged downstream of the first expansion member and configured for the flow of the first working fluid (W1) expanded by the first expansion member,
at least a fourth passage (4) configured for the flow of a first cold stream (F1), said fourth passage (4) being in heat exchange relation with said third passage (3) so that, in operation, the first working fluid (W1) introduced into the third passage (3) is condensed at least partly against the first cold stream (F1),
a first pressure-elevating member arranged downstream of said third passage (3) and configured to increase the pressure of the first working fluid (W1) exiting the third passage (3) from the first low pressure (Pb1) to the first pressure high (Ph1),

and the means of implementing the second Rankine cycle comprising:

at least a fifth passage (5) configured for the flow of a second working fluid (W2),
a second expansion device arranged downstream of said fifth passage (5) and configured to reduce the pressure of the second working fluid (W2) leaving the fifth passage (1) from a second high pressure (Ph2) to a second low pressure (Pb2),
a second electric generator coupled to the second expansion member,
at least one seventh passage (7) arranged downstream of the first expansion member and configured for the flow of the first working fluid (W2) expanded by the second expansion member,
at least one eighth passage (8) configured for the flow of a second cold stream (F2), said eighth passage (8) being in heat exchange relation with said seventh passage (7) so that, in operation, the second working fluid (W2) circulating in the seventh passage (7) is condensed at least in part against the second cold stream (F2),
a second pressure lifting device arranged downstream of said seventh passage (7) and configured to increase the pressure of the second working fluid (W2) exiting the seventh passage (7) from the second low pressure (Pb2) to the second pressure high (Ph2),

characterized in that the eighth passage (8) is arranged downstream of the fourth passage (4) and placed in fluid communication with the fourth passage (4) and so that the first cold stream (F1) leaving the fourth passage (4) forms the second cold stream (F2) introduced into the eighth passage (8).