BE579773A

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Info

Publication number: BE579773A
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Description

" Procédé de remplissage d'un réservoir de grande capacité et réservoir pour l'exécution de ce procédé "
La présente invention concerne le stockage et le transport d'un gaz liquéfié ou autre liquide devant être maintenu à des températures extrêmement basses; elle concerne plus particulièrement le remplissage d'un grand réservoir avec ce gaz liquéfié à bas point d'ébullition pour le stocka- ge ou le transport.

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'Sié qt'44r::d.ri..vë¯'phüspârticulièrement le stockage 7 .: ':.::¯:;:}:::;fy:-:+1<. '-'...!:: naturel liquéfié, il est évident que :-..;;' G"-...."',,;(:": ",'7.',"¯"f ;......-.... l'invention peut également être appliquée au stockage et au -transport.d'autres gaz liquéfiés ou liquides à bas point d'ébul lition devant être maintenu à basse température, tels que l'hélium, l'azote, l'air et les gaz analogues pouvant être li- quéfiés.

Pour le stockage et le transport de gaz naturel ou autres gaz liquéfiés, le plus économique et le plus pratique est de renfermer le liquide dans des réservoirs de stockage le grande capacité. Au point de vue pratique, ces réservoirs de grande capacité doivent être conçus pour servir sous basse pression ; autrement, il faudrait construire les parois des réservoirs d'une épaisseur telle que cela augmenterait non-- blement les frais de fabrication du réservoir et donne rait lieu à un poids mort excessif.
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Le gaz naturel liquéfié est composé prircipaler:¯e:. de méthane qui bout à environ -161 C à la pression 8L:T.O:=:: ...- rique. Il contient habituellement de petites Quantités d'hy- drocarbures à point d'ébullition supérieur qui élèvent lé@- rement le point d'ébullition. Ainsi, on peut considérer qu'à la pression atmosphérique le gaz naturel liquéfié a un point
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d'ébullition d'environ -151 C à -1±1 C suivant la qu=.ri ûi;,: et la nature des hydrocarbures lourds contenus dans le Fuz.

L'oxygène, l'azote, l'air, l'hélium liquéfiés et les gaz ana- logues ont des points d'ébullition encore plus bas à la tres- sion at
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L'un des problèmes nri nr:i nao %c qm se nase est i¯n :>:AC'- plissage du réservoir avec le gaz liquéfié lorsque le réser- voir ou certaines parties de celui -ci sont à une pression
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élevée comparativement au point f3' ë ou 11 i tion de la ca::..','",- :.B"1: liquide. La température élevée peut être causée par le retour

du réservoir vide ou avec une cargaison autre qu'un gaz liqué- fié froid, ou encore parce que le réservoir est mis en service pour la première fois.

Quelle que soit la raison, on a trouvé que, bien que le réservoir soit refroidi sensiblement à la température de la cargaison, une ébullition vigoureuse se produit lorsque la cargaison liquide est introduite dans les zones les plus chaudes du réservoir de façon à causer une ébullition excessive et vigoureuse, ce qui libère des forces qu'il n'est parfois pas possible de maîtriser complètement, de même qu'il est dégagé des vapeurs en une quantité ne permettant pas de les contrôler convenablement.

La combinaison de la vaporisation excessive avec l'agitation violente semble aussi développer une congélation ayant souvent pour résultat de faire déborder le gaz liquité.

Les forces développées par l'énorme quantité de vapeurs subitement dégagées peuvent aussi causer la destruction du réservoir et des éléments qui y sont associés. Ces condition.. sont indésirables avec tout liquide et en particulier avec un liquide aussi combustible que les gaz naturels liquéfiés.

L'invention crée une installation de manutention de fluides permettant de remplir d'une manière sure et efficace de grands réservoirs de stockage avec un gaz liquéfié à des point d'ébullition, ainsi qu'un réservoir de stockage et le transport de gaz liquéfié, caractérisés par des moyens servant à refroidir le réservoir à une température désirée suffisamment basse pour permettre de verser le gaz liquéfié dans le réser- voir à une grande vitesse, afin da le remplir sans vaporisation incontrôlée ou excessive et sans développement de pressions *ce forces, congélation ou agitation faisant déborder les liquides ou produisant la détérioration du réservoir.

Diverses autres caractéristiques de l'inventiion res- sortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit et des dessins annexés.

La fig. 1 est un schéma d'une installation utilisable pour réaliser l'invention.

La fig. 2 est une coupe-élévation d'un réservoir selon l'invention illustrant les conditions régnant pendant la phase de refroidissement.

La fig. 3 est une coupe-élévation analogue à la fig. 2, mais illustrant une variante du dispositif déverseur placé dans un réservoir pendant le remplissage.

Le réservoir est rempli à une vitesse normale pour le chargement rapide, mais non pas de façon à abaisser la tempé- rature de ses parois d'une manière relativement uniforme à un point où ces dernières peuvent rester humides avec le liquide, sans vaporisation immédiate par introduction préalaole du li- quide, à une faible vitesse, de préférence par un arrosage sur les parois latérales intérieures du réservoir.

L'introduction jusqu'à ce que le liquide soit en mesure de mouiller les parois du réservoir est indicative de l'abais- sement de la température de ces parois à une valeur à laquelle le liquide peut être introduit à grande vitesse pour le rem- plissage sans ébullition excessive. Ceci est, en outre, indi- qué par une différence de la quantité de liquide introduit comparativement à la quantité de vapeurs s'échappant pendant le refroidissement ou par un abaissement de la tension de vapeur lorsque le liquide est projeté dans le réservoir à vitesse constante.

Au lieu d'utiliser la réduction de la quan- tité de vapeurs dégagées comme point final de l'arrosage des parois du réservoir avec la matière, on peut utiliser des cou- ples thermo-électriques ou d'autres dispositifs d'enregistre- ment pour suivre la variation de température des parties des parois du réservoir afin d'indiquer l'abaissement de tempéra- ture dans le réservoir à une valeur où celui-ci peut être rempli d'une façon sûre à grande vitesse, sans ébullition et

sans vaporisation en une mesure ne pouvant pas être contrôlée.

10 désigne un réservoir, de préférence en métal ap- proprié à conserver sa ductilité aux températures du gaz li- quéfié. De l'acier doux ordinaire n'est pas rationnel pour cet usage, parce qu'il perd sa ductilité à des températures inférieures à -73,3'CI de sorte qu'un réservoir subirait des détériorations et cassures aux températures inférieures à celles auxquelles il serait exposé s'il était rempli de gaz liquéfié. On préfère utiliser des métaux tels qu'aluminium, alliages d'aluminium, cuivre ou aciers austénitiques, notam- ment de l'acier inoxydable 18-8, ces métaux étant suscepti- bles de conserver leur résistance lors de leur utilisation à des températures extrêmement basses.

Le réservoir est isolé avec une épaisse couche 12 d'une matière ayant une faible conductibilité thermique pour réduire au minimum la perte de chaleur dans le réservoir, A cet effet, on peut utiliser un isolement fort, tel que des panneaux de bois de balsa, bois de quippo ou autres matières fortement poreuses de la nature du bois, ou des panneaux de verre ou plastiques mousses montés sur les parois extérieures du réservoir 10.

Lorsqu'on fait usage d'une enveloppa exté- rieure 14 à un certain écartement du réservoir intérieur 10, on peut faire le vide dans l'espace ménagé entre le réservoir et l'enveloppe ou bien cet espace peut être rempli d'une ma- tière isolante du type décrit ou d'un isolement tassé, tel que laine de verre, liège broyé, vermiculite en feuilles, la matière connue sous la marque Santocel, etc., de préférence avec des séparateurs pour diviser l'espace en un nombre suf- fisant de compartiments pour réduire au minimum le tassement de l'isolement en réaction à des dilatations et contractions répétées du réservoir occasionnées par les grandes variations de température qui se produisent au cours de l'utilisation.

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Ji1t....-;:;:: #.;..--..... "-"....'I'""'.-t,:"-':t¯\'::;"-"' -".' Lorsqu'on utl1i'sË3"linë'<' enveloppe extérieure ou un réservoir 14 présentant un espace isolé, l'enveloppe extérieure peut être faite en acier doux ou tout autre métal ou matière approprié, parce qu'elle est protégée par la couche isolante 12 des bas- ses températures du liquide contenu dans le réservoir.

Le réservoir est fermé d'une manière complètement étanche, mais diverses ouvertures sont ménagées dans les pa- rois et de préférence dans le dessus pour avoir accès à l'in- térieur à diverses fins. Le dessus 16 comporte un trou d'homme 18 de dimension suffisante pour permettre qu'une personne entre dans l'intérieur du réservoir aux fins de vérifications, répa- rations ou remplacements de pièces. Un couvercle 20 est placé sur le trou d'homme avec des dispositifs pour le fixer sur celui-ci à fermeture étanche.

Un tuyau 22 de grand diamètre descend à travers le dessus jusqu'à un niveau situé près du fond du réservoir pour être utilisé pour le remplissage de celui-ci en liquide. Le vidage est effectué par un tuyau analogue muni d'une pompe à son extrémité supérieure. A la place de cette disposition, le tuyau de remplissage peut traverser la paroi latérale ou le fond du réservoir. Le tuyau de remplissage ou de vidage 22 est relié par le conduit 24 au collecteur 26 allant du réservoir à une source de distribution ou à une source de stockage ou d'utilisation du gaz liquéfié. Le collecteur 26 peut être utilisé pour faire passer du liquide dans un certain nombre de réservoirs ou pour tirer du liquide de ceux-ci.

Plusieurs têtes de projection 28 sont disposées dans le réservoir et placées de préférence de façon à diriger le jet 30 de liquide sur les parois adjacentes du réservoir.

Les têtes de projection 28 (représentées également sous la forme d'orifices 28c pratiqués dans les tuyaux) peuvent être disposées sensiblement au même niveau à la partie supérieure

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7':d.J'f,'s-è-r:;; i.X-"';vfj an espaoement latéral, de préférence uni- forme, entre elles pour couvrir à peu près complètement la surface intérieure du réservoir avec les jets sortant des têtes.

Au lieu de disposer les têtes de projection ou orifices au même niveau, ils peuvent être disposés à des niveaux diffé- rents, comme représenté par le groupe 28a de la fig. 2, et certaines des têtes de projection ou certains des orifices peuvent être placés de façon à diriger le jet sur les parois du réservoir, tandis que d'autres -peuvent être placés pour diriger le jet dans l'intérieur du réservoir afin d'assurer un recouvrement optimum pendant le refroidissement. il est désirable d'assurer un recouvrement sensiblement uniforme et complet des parois du réservoir pour reduire au minimum les différences de température pendant le refroidissement.

Les têtes de promotion reliées à un collectaur 32 s'étendent dans l'intérieur du réservoir et le collecteur est relié par un tuyau 34 à un branchement 36 qui dérive du conduit 24. Le branchement 36 a une section beaucoup plus faible que le collecteur principal 26 ou le conduit 24, puisque le gaz liquéfié est destiné à être amené aux tètes Je projeotion à une vitesse bien inférieure à celle de remplissage par le conduit 24. Le branchement 36 comporte un robinet 38 pour oontrôler le passage de fluides et le conduit 24 est également muni d'un robinet 40 en un point situé de préférence au delà du branchement 36.

Dans la variante représentée, on peut, par exemple, utiliser un branchement de 5 cm de diamètre extérieur combiné à un conduit de 15 cm de diamètre extérieur, ce qui permet d'amener une certaine quantité de liquide par le branchement aux têtes de projection pour refroidir le réservoir sans produire une quantité de vapeur qui excéderait celle poli- vant être manipulée ou mise à l'échappement ou qui établirait dans le réservoir des pressions excessives pouvant causer la

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.a.estruotiCn 6ula. détérioration de<éélui-oi. '...... de loeZui-oi.

'Le réservoir comporte une sortie 42 dans son dessus pour l'évacuation des vapeurs 44 produites à partir du li- quide 46 qui y est introduit. La sortie de vapeurs communi- que aveu un collecteur de vapeurs 48 par un branchement 50.

Le collecteur 48 peut être relié au quai ou rivage si le réservoir est monté sur le navire ou bien il peut être relié à un tuyau pour être utilisé comme réfrigérant, combustible, matière première, eto., ou encore il peut être relié à un groupe de reliqaéfaction pour la retransfozmation de la va- peur en un état liquéfié afin que celle-ci puisse être rame- née au réservoir avec le gaz liquéfié de remplissage. Le conduit 50 comporte habituellement un dispositif pour enre- gistrer la quantité de vapeur produite comme représenté par l'orifice calibré 52 relié à un transmetteur de flux 54 et -\
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un enregistreur 56. Un robinet d'arrêt 58 est ê6alen:nz 1:10:1 J'=' dans le conduit soit avant, soit après l'enregistreur.

Pour éviter qu'il s'établisse une tension de vapeur excessive dans le réservoir, un dispositif d'échappement sup- plémentaire est prévu sous la forme d'une sortie de vapeur @0 communiquant avec un tuyau 62 se divisant en deux conduits 64 et 66 de plus petit diamètre pour faire communiquer l'évent d'échappement 60 avec un collecteur de sûreté 68. Etant donna que les conduits de sûreté ne sont destinés à être utilisés que lorsqu'il y a un danger pouvant occasionner le dégagement subit de vapeurs dans le réservoir, il est désirable de cons- truire les conduits de sûreté pour permettre le passage d'une grande quantité de vapeur.

Ainsi, les conduits 64 et 66 et le collecteur de sûreté 68 ont habituellement une plus grande capacité que les conduits de vapeur 50 et 48 qui sont utilisés
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pour retirer la vapeur formée au cours du foncl'-i.on.,ienier.-I-1 nor- mal du réservoir.

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,..; - 1;' I... - '. ¯.-...:: >-:-... " I.¯: ': "::.-;. 'r., v." i#:j';y¯rtZés'=âôndùts.-64'.et 66; coïnportant chacun un robinet 70 bzz:};': "<""':'::'..l;. -;-,. )......"' <"' "' '".Jl "à[ . ' '" :réglé pour-s'ouvrir à des 'pressions maxima prédéterminées, par exemple de 0,14 kg/om2. Les soupapes de sûreté peuvent aussi être réglées pour s'ouvrir lorsqu'il s'établit un vide dans le réservoir, par exemple par suite d'une baisse de pression, lorsque la cargaison liquide est retirée trop rapidement. Les ouvertures des soupapes, réglées par exemple pour 0,035 kg/cm2, font entrer l'air ou la vapeur, ou de préférence un gaz inerte, dans le réservoir pour casser le vide et réduire ainsi au mi- nimum la possibilité d'écrasement du réservoir.

Il est dési- rable de subdiviser les oonduits de sûreté en deux conduits secondaires, comme représenté, et de prévoir des soupapes de réglage de pression séparées pour chacun de façon à pouvoir obtenir un contrôle meilleur et plus sûr.

En fonctionnement, lorsqu'on commence à remplir un réservoir se trouvant à une température élevée, du fait de le non utilisation pour le stockage du gaz liquéfié immédiatement avant le remplissage, le robinet 40 du conduit 24 est fermé et le robinet 38 du tuyau de projection 36 est ouvert. Le robinet 38 est réglé pour permettre à la cargaison de s'é- couler jusqu'aux têtes de projection en une quantité pouvant être facilement menée par les tuyaux à.vapeur 50 et 48 lorsque le liquide est instantanément transformé en vapeur. L'exposi- tion du liquide à des températures au-dessus de son point d'ébullition (-161 C pour le méthane à la pressi'n atmosphé- rique) fait immédiatement vaporiser le liquide en produisant un abaissement de la température.

Ainsi, le liquide est pro- jeté dans le réservoir à faible vitesse jusqu'à ce que ce der- nier ait été refroidi à une température laouelle la vapori- sation immédiate du liquide n'a pas lieu. Lorsque ceci se pro- duit, le liquide peut rester sur les parois du réservoir pour les mouiller et la quantité de vapeur sortant du réservoir

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Éfi$13jà$1±1##jµµ$j/Siièl,0.%µfl](1±)J),?.]%.l':g#ljg o .. , , ¯ ' : ;\t-' 'ik',1n!iii::ce-t-te réduction de la mesure -:: -,.{ ..... :o.j;,:"J-.\..; . " J =......... ::..- rdëP'wcîQr3sâ.,nâst -donné 6, par les indications relevées sur a'f i zip#)(1±± ()# . %])i-.... ;iét -Ie';câmpteüx-de;t-ourant, de' sorte qu'il est possible de déter- par les parois humides ou par la vitesse ....- ,¯ ; ;. : :-;...... "5'"" '... - .

,< du :ht1rant" -dé-,' vpeur quand le réservoir se trouve à l'état re fro icli - lï6 ---peiùiettre d'introduire la cargaison liquide : . grande-vitesse-.pour le remplissage sans turbulence et sans . prodairè.,:'deâ-'quantités excessives de vapeur. Quand cet état est atteint; le robinet 40 est ouvert. Le robinet 38 peut être fermé ou on peut le laisser ouvert pour distribuer du lipide dans le réservoir par le conduit 24 et le branchement 36. Après le remplissage, tous les robinets 40 et 38 sont ferrés .# le robinet 58 disposé dans le tuyau à vapeur est laissé ouvert
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pour permettre le retrait de vapeurs qui sont nor#aleIT,'i.:' 'r.- duites du fait du gain naturel de chaleur ayant lieu à travors les parois isolées du réservoir.
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Il est évident que de nom Jreuses rro'Uî:C';:;.:::o.>::. ;"-"" être apportées aux détails de construction, à la dispos.-'-..:. et au fonctionnement, sans sortir du cadre de l'invention.
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**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims

1.- Procédé de remplissage d'un réservoir .le grande capacité avec un gaz liquéfié à bas point d'ébullition, carac- térisé en ce quron introduit le gaz liquéfié dans le réservoir à faible vitesse pour refroidir ses parois afin de maintenir un minimum de différence de température dans les parois du réservoir, on continue l'introduction du gaz liquéfié à fai- ble vitesse jusqu'à ce que le liquide soit capable de mouiller <Desc/Clms Page number 11> EMI11.1 '}O¯. -'.'- "''''4 .;¯ 81 durresex3 .sans vaporisation irmédi ate et on introduit ensuite le gaz liquéfiéà grande vitesse pour le remplissage.

2. - Procédé suivant la revendication 1, caractérise en ce que la fin de l'introduction du licuide faible vi- tesse est indiquée par une réduction de la vitesse e sertie des vapeurs à partir du réservoir.

3.- Procédé suivant les revendications 1 et 2, carac- térisé en ce qu'on retire les vapeurs du réservoir et on les utilise comme combustible.

4.- Procédé suivant les revendications 1 et , carac- térisé en ce qu'on récupère les vapeurs du réservoir et en EMI11.2 utilise les vapeurs récupérées cozme source c' t ¯;,â--e c¯ :-r-s dans la synthèse pétrochimique.

5. - Procédé suivant les revendications 1 à 4, carée- térisé en ce qu'on récupère l'énergie de réfrigération à partir des vapeurs avant l'utilisation.

6. - Réservoir de stockage pour contenir ungrand volume de gaz liquéfié à bas point d'ébullition nestiné être introduit par le procédé des revendications 1 à5 cor- portant : A. une enveloppe isolée de grande capacité, B.(l) un tube de remplissage s'étendant dans l'envel fre, (2) des moyens faisant communiquer le tuce de replis- sage avec la distribution de gaz liquéfié, C.(l) plusieurs têtes de projection disposées à un cer- tain écartement les unes des autres dans l'enveloppe (2) un branchement faisant communiquer les têtesde projection avec la distribution -la gaz liquéfié, D.

une sortie de vapeurs dans la partiesupérieure de l'enveloppe en communication avec l'espace vapeur formé au-dessus du niveau du liquide contenu dans l'enveloppe, <Desc/Clms Page number 12> EMI12.1 ';:..:''';: ''';:- ;5.;.:= - "...,." 1,o#,].;,'"'+."i=;J,1'-:.. =.."" 1.

È.(J)"tii4 ouverture de sûreté dans le dessus de l'enveloppa, (2) un collecteur de sûreté pour la transmission des va- peurs, (3) un conduit reliant l'ouverture de sûreté avec le collecteur, (4) un dispositif réagissant à la pression dans le conduit de sûreté pour fermer normalement le conduis de transmission des vapeurs, mais qui s'ouvre pour permettre le passage des vapeurs lorsque la pression dans l'enveloppe dépasse une pression positive pré- EMI12.2 déterminée et une pression sub-atmosphérique prÉdé- terminé e.

7. - Réservoir de stockage suivant la revendication @, caractérisé en ce que les moyens faisant communiquer le tube de remplissage avec la distribution de gaz liquéfié comprennent un collecteur pour la transmission du az liquéfié, communi- quant avec la distribution de gaz liquéfié, ainsi qu'un conduit reliant ce collecteur au tube de remplissage.

8.- Réservoir de stockage suivant la revendication 7, caractérisé par une soupape prévue dans le conduit pour com- mander le flux de gaz liquéfié.

9. - Réservoir de stockage suivant la revendication 6, caractérisé par un robinet placé dans le oranchement allant aux têtes de projections pour régler le flux de gaz liquéfié allant à ces têtes à une quantité pouvant être menée par les tuyaux à vapeur lorsque le gaz liquéfié est immédiatement transformé en vapeur.

10.- Réservoir de stockage suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les têtes de projection sont disposées dans le réservoir pour diriger le jet de gaz liquéfié unifor- mément sur les surfaces intérieures des parois de ce réservoir. <Desc/Clms Page number 13> EMI13.1

¯-¯ :: '.:"'t ::',.. ..:;.f... "d 'r' f:{;;:-:.;;< .. ,'. > ;...-' "'''"'"11.--Réservoir, de 'stockage suivant la revendication 6, caractérisé par un collecteur de vapeur pour la transmission de la vapeur dégagée depuis l'enveloppe et une canalisation de vapeur faisant communiquer la sortie de vapeur avec le collecteur de vapeur.