Optimisation du transfert thermique pour la décarbonation des procédés de liquéfaction du gaz naturel.
La décarbonation de l’industrie passe par une amélioration continue de l’efficacité énergétique des procédés thermiques. Dans le secteur du gaz naturel liquéfié (GNL), responsable d’une part importante des émissions industrielles, les étapes de pré-refroidissement et de liquéfaction représentent jusqu’à 35 % de la consommation énergétique totale des unités. Dans ce contexte, Technip Energies et Wieland Thermal Solutions ont développé et validé expérimentalement de nouvelles solutions d’échange thermique à haut rendement destinées aux évaporateurs de pré-refroidissement au propane. Ces innovations reposent sur l’utilisation de tubes à double surface d’échange améliorée (technologie GEWA-PB) et sur la conception optimisée d’un échangeur compact de nouvelle génération, le Smart Enhanced Chiller (S.E.C.). Les essais réalisés sur le banc KoMeT-1 ont permis de caractériser avec précision les phénomènes d’ébullition nucléée et de confirmer une amélioration notable du coefficient de transfert thermique, même à très faibles surchauffes. L’intégration de ces tubes dans les échangeurs industriels, couplée à une gestion optimisée des flux diphasiques par déflecteurs et séparateurs de gouttelettes, permet de réduire de 40 à 50 % la masse et le volume des équipements, tout en diminuant la consommation d’énergie de compression de 4 à 5 %. Les études de cas menées sur des unités GNL montrent qu’une réduction de l’approche en température de 3 K à 1 K conduit à des gains d’efficacité du cycle et à une baisse proportionnelle des émissions de CO2, tant en phase d’exploitation, qu’en phase de fabrication des équipements. Ces travaux démontrent que l’optimisation thermique des échangeurs de chaleur, soutenue par une approche expérimentale et numérique intégrée, constitue un levier majeur pour la décarbonation des procédés industriels. Les principes développés dans le cadre du GNL sont transposables à d’autres filières énergétiques et chimiques où la maîtrise du transfert de chaleur conditionne la performance énergétique globale.
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