EP2938562B1 - Dispostif de prévention du débordement de liquide en dehors d'une installation à l'air libre de stockage de liquide, installation, utilisation, procédé - Google Patents

Dispostif de prévention du débordement de liquide en dehors d'une installation à l'air libre de stockage de liquide, installation, utilisation, procédé Download PDF

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EP2938562B1
EP2938562B1 EP13824620.2A EP13824620A EP2938562B1 EP 2938562 B1 EP2938562 B1 EP 2938562B1 EP 13824620 A EP13824620 A EP 13824620A EP 2938562 B1 EP2938562 B1 EP 2938562B1
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EP
European Patent Office
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liquid
plate
plate element
tank
openings
Prior art date
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EP13824620.2A
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EP2938562A1 (fr
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Claude GALLET
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TotalEnergies Raffinage Chimie SAS
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Total Raffinage Chimie SAS
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D90/00—Component parts, details or accessories for large containers
    • B65D90/22—Safety features
    • B65D90/24—Spillage-retaining means, e.g. recovery ponds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D90/00—Component parts, details or accessories for large containers
    • B65D90/12—Supports

Definitions

  • the invention relates to a device for preventing overflow outside an open-air storage installation of this liquid, and in particular a fuel storage installation, an installation, a use and a method.
  • a liquid storage installation conventionally comprises one or more tanks or tank (s), for example tanks for storing combustible product, and a means for retaining this liquid around the tank (s), for example a wall or a merlon forming a retention basin.
  • Such a barrier means is designed with dimensions to contain the entire volume of liquid in the tray. Thus, if the liquid flows slowly enough from the storage tank, the liquid remains confined in the installation.
  • Such a sudden rupture can in particular be caused by the corrosion of the tank, which can be significant when the liquid is crude oil, and / or by the variations of the mechanical stresses applied to the periphery of the tank in contact with the bottom according to the filling level of the tank.
  • the documents DE102005053911A1 and DE102004002217A1 disclose overflow prevention devices. There is a need for better protection of the environment.
  • a liquid overflow prevention device outside an open air installation comprising a storage tank of the liquid and a liquid retention means arranged around this tray, comprising a plate element intended to be arranged between the tray and the retention means, this plate element defining an impact surface of the liquid pouring against this plate in case of rupture of the tray and the openings distributed over this surface and through this plate element to reduce the kinetic energy of this liquid.
  • the liquid rather than a blackout obstacle that may cause the liquid to form a wave, it installs a plate element for example pierced holes. At least a portion of the liquid pouring against this plate passes through the orifices of the plate. The velocity vectors of the elementary volumes of the liquid can then have various directions, which can cause a rapid decrease in the kinetic energy of the entire liquid after the impact. Thus, the liquid undergoes a loss of pressure following the impact against the perforated plate, so that if the retention means is then reached, the risk of overflow is lower than in the prior art.
  • the porosity associated with the openings of the plate element can vary between 10% and 40%, inclusive.
  • the openings may have a passage section varying between 0.001 and 0.01 m 2 , advantageously between 0.002 and 0.006 m 2 , inclusive.
  • the number of openings per m 2 of impact surface may vary between 10 and 200, advantageously between 20 and 150 inclusive.
  • the plate element also called plate by abuse of language in the present application, can define a plane impact surface, or not.
  • a plate element defining a relatively curved impact surface for example with a radius of curvature close to that which would have a circle on which several plate elements surrounding the tray are arranged.
  • the openings may have a homogeneous distribution, or not.
  • these are orifices with a closed contour, for example circular, oblong, square or other orifices, defined in the plate, or rectilinear openings, the plate element comprising a set of inclined blades, in the manner of a blind, so as to form an opening between each doublet of two adjacent blades.
  • the longitudinal edges of the blades can be horizontal, and the inclination of the blades such as the openings define passages bringing the liquid to the ground.
  • the orifices may form a conduit in the thickness of the plate, and / or beyond the plate.
  • the device may further comprise a support means of the plate element, to keep the plate element erected relative to the ground.
  • Ground plane means the plane tangent to the ground where the plate is erected.
  • the invention is not limited by the shape of the support means: it may for example be a frame intended to be placed on the ground, and defining a groove in which a flange of the plate can be inserted, Or other.
  • the dimensions of the plate element and the impact surface are chosen to allow a significant reduction in the kinetic energy of the fluid flowing on this plate element in case of rupture of the tray.
  • the plate element and / or the impact surface may have a height greater than or equal to 50 centimeters, advantageously greater than or equal to 1 meter, advantageously between 1 and 4 meters, these terminals being included.
  • the plate element and / or the impact surface may have a width greater than or equal to 50 centimeters, advantageously greater than or equal to 1 meter, advantageously between 1 and 6 meters, these terminals being included.
  • the dimensions of the impact surface can be chosen according to the dimensions of the possible gaps whose effects one wishes to control.
  • each plate element can design plate elements each able to capture and thus reduce the energy associated with a gap of dimensions 2 meters x 2 meters on the first shell of a tank.
  • Each plate element may thus have a height greater than or equal to 2 meters and a width greater than or equal to 2 meters, it being understood that this plate element is intended to be positioned with its normal vector substantially in the direction of the possible flow.
  • the device may be arranged so that at least one (and preferably all) opening (s) define (s) a passage for the circulation of liquid in a direction forming an angle with the horizontal, advantageously an angle greater than 10 °, for example close to 15 °. Liquid passing through the plate can be redirected to the ground, which can further limit the formation of a wave.
  • the support means may be arranged so that the erected plate is inclined relative to the vertical (here the normal direction to the ground plane), preferably an angle greater than 10 °, for example close to 15 °.
  • the plate can be arranged so that the plate forms with the ground an acute angle for the liquid flowing from the storage bin, rather than a springboard. Such an arrangement can make it possible to limit the formation of a wave and to bring the liquid to the ground.
  • the device can be arranged so that at least one (and preferably all) opening (s) define (s) a passage for the circulation of liquid in a direction forming a non-zero angle with a direction a vector normal to the plane of the plate, for example greater than 20 °, for example close to 30 °.
  • opening (s) define (s) a passage for the circulation of liquid in a direction forming a non-zero angle with a direction a vector normal to the plane of the plate, for example greater than 20 °, for example close to 30 °.
  • the device may be arranged so that the impact surface and / or the openings of the plate are oriented (s) so as to bring the liquid to the ground.
  • the support means may be arranged so that the erected plate is inclined relative to the normal to the ground plane when installed on the ground, so as to form a first angle with this normal, and at least one plate member may be arranged such that at least one (and preferably all) opening (s) define (s) a passage for liquid flow in a direction forming a second angle with a direction of a normal vector to the plane of the plate, this second angle having a value greater than that of the first angle and an orientation such that the liquid arriving on the side of the plate element such as the plate element and the ground form an acute angle for this liquid to be returned to the ground during the passage through said at least one opening.
  • the device may comprise a plurality of plate elements, for example two, three or four plate elements, arranged so as to form a superposition of plate elements.
  • the liquid passing through the orifices of a first plate member encounters a second plate member also defining orifices.
  • This superposition of perforated plates can thus participate in the pressure drop of the liquid flowing from the damaged container.
  • the device can be arranged so that for at least two plate elements, the liquid flow directions through these plate elements are different.
  • an angle difference greater than 10 ° may be provided, for example of the order of 15 ° or 30 °.
  • at least one (and preferably all) orifice (s) of one of the plate elements define (define) a passage for the circulation of liquid in a direction different from that of the passage defined by at least one (and advantageously all the orifice (s) of another plate element.
  • These two plate elements may be adjacent in the superposition of plate elements of the device, or not.
  • the device may comprise a perforated plate and an expanded sheet metal, the perforated sheet being disposed upstream of the expanded sheet with respect to the direction of flow of the liquid from the tank, or alternatively downstream.
  • the device may comprise a first plate element, a second plate element and a third plate element.
  • the first and third plate members may be similar and be disposed on either side of the second plate member.
  • the first and third plate members may each include an expanded sheet.
  • the second plate member may comprise a perforated plate.
  • the void percentage of the perforated sheet varies between 10% and 40%, these limits being included.
  • the perforations may be round, oblong, or other.
  • the thickness of the perforated plate can vary between 0.4 mm and 10 mm.
  • the thickness of the sheet used to make the expanded sheet can vary between 0.4 mm and 10 mm.
  • the device When the sheet is relatively thin, for example, for a thickness less than or equal to one millimeter, the device can be designed for a single use. In the event of a bin rupture, the overflow prevention device is then replaced.
  • the expanded sheet it is possible to provide a strap width varying between 1 and 20 mm, for example between 5 and 10 mm, a mesh length between 3 and 200 mm, advantageously between 5 and 70 mm, a mesh width between 2 and 5 mm. and 100 mm, advantageously between 3 and 30 mm, a liner thickness advantageously between 1 and 5 mm, and a total thickness of the expanded metal between 0.5 and 50 mm, advantageously between 1 and 8 mm.
  • the ducts thus formed allow to deflect a portion of the liquid meeting the sheet.
  • the sheets can be made of steel, in particular stainless steel, aluminum, brass, copper or other.
  • the expanded sheets can be made by shearing and unfolding a sheet made of a malleable metal or alloy, or alternatively by molding a metal or alloy with little or no malleability, for example gray cast iron or zamak.
  • the invention is in no way limited by the method of obtaining the plate elements.
  • the support means may be arranged to define a space between at least one (and preferably each) plate element and the ground, for the circulation of liquid.
  • the support means may be arranged to define a space between at least one (and preferably each) plate element and the ground, for the circulation of liquid.
  • liquid can circulate under the plates, which reduces the amount of liquid likely to form a wave.
  • This space can also limit the stagnation of liquid retained by the plates, and thus reduce the risk of accumulation of gas at ground level, and therefore the risk of an explosion related to such a gas sheet.
  • a plurality of devices as described above may be arranged around one or more storage bins, so as to leave passages for the circulation of operators, for example staggered.
  • an external installation according to claim 12 comprising a liquid storage tank, a liquid retention means disposed around this tank and at least one device as described above, arranged between the tank and the means retention.
  • the liquid can be a crude oil, be derived from refining, or other.
  • the invention finds a particularly interesting application in the oil industry, because of the risk of pollution associated with the stored products, it is in no way limited to liquids from the crude oil. It could well be implemented in other industries, including the storage of liquid fertilizers, and more generally any liquid likely to cause damage to the environment.
  • an overflow prevention method is provided outside an outdoor installation comprising a storage tank for this liquid and a liquid retention means disposed around this tank, comprising a step of depositing a plate element between the tank and the retention means, this plate element defining an impact surface of the liquid pouring against this plate in case of rupture of the tray and the openings distributed over this surface and through this element plate to decrease the kinetic energy of this liquid.
  • the prevention devices may be arranged between the first quarter and the last quarter of the distance between the storage bins and the retention means, for example halfway between the bins and the retention wall. .
  • the prevention devices can be arranged with an orientation such that the impact surfaces of the plates are turned towards the storage bins.
  • the devices can thus be arranged substantially parallel to an outer surface of the tray.
  • an installation 1 in the open air storage crude oil has tanks 10 placed outside, here storage tanks for crude oil.
  • Each tank 10 can store for example 15000 m 3 of oil.
  • a storage tank may be between 3 and 30 meters high, for example about 20 or 25 meters high, and 1 to 100 meters in diameter, for example between 40 and 50 meters in diameter.
  • a merlon 12 surrounds the tanks 10, so as to form a retention basin.
  • the height of the merlon can be between 1 and 3 meters.
  • the merlons may for example be located at a distance from the bins 10 between 10 meters and 50 meters.
  • This retention bowl is dimensioned to retain the volume stored in each of the tanks 10. Nevertheless, if the oil is dumped with a relatively high kinetic energy, there is a risk of overflow or overflow.
  • Oil overflow prevention devices 11 are arranged in staggered rows around the tanks 10. These devices make it possible, by their structure and their disposition, to reduce the kinetic energy of the oil potentially discharged from a tank 10, in the event of a sudden rupture and This staggered arrangement can furthermore allow the operators to circulate easily in the installation, and if necessary to quickly evacuate the installation. Finally, in the event of fire, this arrangement of the devices 11 allows the spreading of the extinguishing foam.
  • Each device comprises at least one plate element defining an impact surface for the liquid capable of pouring against this plate, and defining openings distributed over this surface, and through this plate element.
  • an overflow prevention device 11 may comprise three superposed plate elements 111, 112, 113.
  • Each plate element defines an impact surface 131, 132, 133 against which comes some of the oil from the tank 10 in the event of a sudden rupture of this tank 10, as well as a rear surface 141, 142, 143 opposite to the impact surface.
  • each plate member 111, 112, 113 defines orifices (not shown in the figure 2 ), distributed over the impact surface and passing through the plate member. Each orifice thus defines a conduit through the corresponding plate member for the passage of oil.
  • the inclination of the impact surface makes it possible to contribute to bringing the oil to the ground.
  • an inclination such that the angle ⁇ between the plane of the plates and the vertical direction, here represented by the line (D) is between 12 ° and 18 °, advantageously of the order of 15 °.
  • the orifices of the different plates define liquid circulation conduits in non-horizontal directions, and different from one plate to the adjacent plate.
  • the first plate 111 is a expanded metal grid for which the inclination of the strips (according to the arrows 21) varies between 12 ° and 18 °, and is preferably close to 15 ° relative to the horizontal when the plate 111 is itself inclined nearly 15 ° from the vertical.
  • the plate 111 is shaped to form ducts inclined by nearly 30 ° with respect to a vector normal to the plane of the plate.
  • the second plate 112 is a perforated plate, defining ducts in the thickness of the plate and corresponding to a direction parallel to the vector normal to the plane of this plate 112.
  • the liquid passing through the orifices of the plate 112 follows a path with this time an inclination of 15 ° relative to the horizontal, but upwards (according to the arrow 22). It is conceivable that these movement direction variations cause relatively large losses of loads.
  • the porosity of this second plate 112 is 40%.
  • the third plate 113 is identical to the first plate, and arranged with the same inclination.
  • the movement of the passing liquid through the mesh of this plate 113 is effected along the arrow 23, that is to say again towards the ground, which further reduces the energy of the liquid.
  • the plates 111, 112, 113 may for example have dimensions of the order of one meter, for example between 1 and 4 meters for the height and between 1 and 6 meters for the width, for example 2 meters high and 3 meters. width. In the example of the figure 2 the elements 111, 112, 113 have different heights, but one could choose plate elements of the same dimensions.
  • the space 114 may have a height of 10 or 15 cm for example.
  • the device 11 is open at the bottom, it limits the accumulation of gas between the device 11 and the tank 10, and therefore the risk of explosion.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Description

  • L'invention concerne un dispositif de prévention du débordement en dehors d'une installation à l'air libre de stockage de ce liquide, et en particulier d'une installation de stockage de combustibles, une installation, une utilisation et un procédé. Une installation de stockage de liquide comporte classiquement un ou plusieurs bacs ou réservoir(s), par exemple des bacs de stockage de produit combustible, et un moyen de rétention de ce liquide autour du ou des réservoir(s), par exemple un mur ou un merlon formant une cuvette de rétention.
  • Un tel moyen formant barrière est conçu avec des dimensions permettant de contenir la totalité du volume de liquide contenu dans le bac. Ainsi, si le liquide s'écoule suffisamment lentement du bac de stockage, le liquide reste confiné dans l'installation.
  • Toutefois, en cas de rupture brutale, suite à une fissuration du bac par exemple, il existe un risque pour que le liquide se déverse en partie en dehors de l'installation. En effet, si la cuve présente une brèche telle que le liquide s'écoule avec une certaine énergie cinétique, une partie du liquide peut déborder au-delà du moyen de rétention, ce qui entraine une pollution de l'environnement.
  • Une telle rupture brutale peut en particulier être causée par la corrosion du bac, laquelle peut être conséquente lorsque le liquide est du pétrole brut, et/ou par les variations des contraintes mécaniques s'appliquant au pourtour du bac en contact avec le fond selon le niveau de remplissage du bac. Les documents DE102005053911A1 et DE102004002217A1 divulguent des dispositifs de prévention du débordement. Il existe un besoin pour une meilleure protection de l'environnement.
  • Il a été envisagé de disposer entre le bac et le mur un obstacle occultant, du type deuxième mur, mais en cas de rupture du bac, le liquide se déversant contre ce deuxième mur risque de former une vague du fait de l'impact contre ce mur, du fait de la pression dynamique s'exerçant sur le mur. La quantité de liquide parvenant à franchir le moyen de rétention risque d'être relativement élevée.
  • Il a également été envisagé de rajouter un confinement extérieur à la cuvette de rétention, mais ce rajout peut être délicat à effectuer sur des installations existantes. En outre, en cas de feu de nappe, dans le cas d'hydrocarbures, l'incendie risque d'être délicat à maîtriser.
  • Enfin, il a été envisagé, dans le cas de bacs de stockage de pétrole, de rendre plus fréquentes les opérations d'ouverture des bacs pour retirer les sédiments, afin de mieux maitriser la corrosion des bacs et limiter le risque de rupture brutale. Ceci implique néanmoins une maintenance accrue. L'invention est résolue avec un dispositif selon la revendication 1. Il est proposé un dispositif de prévention du débordement de liquide en dehors d'une installation à l'air libre comprenant un bac de stockage de ce liquide et un moyen de rétention de liquide disposé autour de ce bac, comprenant un élément de plaque, destiné à être disposé entre le bac et le moyen de rétention, cet élément de plaque définissant une surface d'impact du liquide se déversant contre cette plaque en cas de rupture du bac et des ouvertures réparties sur cette surface et au travers de cet élément de plaque pour diminuer l'énergie cinétique de ce liquide.
  • Ainsi plutôt qu'un obstacle occultant risquant d'amener le liquide à former une vague, on installe un élément de plaque par exemple percé d'orifices. Au moins une partie du liquide se déversant contre cette plaque passe au travers des orifices de la plaque. Les vecteurs vitesses des volumes élémentaires du liquide peuvent alors avoir des directions diverses, ce qui peut entrainer une rapide diminution de l'énergie cinétique de l'ensemble du liquide après l'impact. Ainsi, le liquide subit une perte de charge suite à l'impact contre la plaque perforée, de sorte que si le moyen de rétention est ensuite atteint, le risque débordement est plus faible que dans l'art antérieur.
  • Avantageusement et de façon non limitative, la porosité associée aux ouvertures de l'élément de plaque peut varier entre 10% et 40%, bornes incluses.
  • Avantageusement et de façon non limitative, les ouvertures peuvent avoir une section de passage variant entre 0,001 et 0,01 m2, avantageusement entre 0,002 et 0,006 m2, bornes incluses.
  • Avantageusement et de façon non limitative, le nombre d'ouvertures par m2 de surface d'impact peut varier entre 10 et 200, avantageusement entre 20 et 150, bornes incluses.
  • L'élément de plaque, dit aussi plaque par abus de langage dans la présente demande, peut définir une surface d'impact plane, ou non. Par exemple, on pourra prévoir un élément de plaque définissant une surface d'impact relativement courbe, par exemple avec un rayon de courbure proche de celui qu'aurait un cercle sur lequel sont disposés plusieurs éléments de plaque entourant le bac.
  • Dans la présente description, on parlera de plan de l'élément de plaque pour désigner soit le plan d'une surface d'impact plane, soit un plan tangent ou un plan moyen de cette surface d'impact.
  • Les ouvertures peuvent avoir une répartition homogène, ou non. Selon l'invention, il s'agit d'orifices avec un contour fermé, par exemple des orifices circulaires, oblongs, carrés, ou autre, définis dans la plaque, ou d'ouvertures rectilignes, l'élément de plaque comprenant un ensemble de lames inclinées, à la façon d'un store, de façon à former une ouverture entre chaque doublet de deux lames adjacentes. Avantageusement, les bords longitudinaux des lames peuvent être horizontaux, et l'inclinaison des lames telle que les ouvertures définissent des passages amenant le liquide vers le sol.
  • Les orifices peuvent former un conduit dans l'épaisseur de la plaque, et/ou au-delà de la plaque. On pourra par exemple prévoir de souder des tubes débouchant à une surface de la plaque opposée à la surface d'impact, aux emplacements correspondant aux orifices de la plaque.
  • Avantageusement, on choisira toutefois des formes plus simples, du type tôle perforée ou tôle déployée par exemple.
  • Avantageusement et de façon non limitative, le dispositif peut comporter en outre un moyen de support de l'élément de plaque, pour maintenir l'élément de plaque dressé par rapport au sol.
  • Par « plan du sol », on entend le plan tangent au sol à l'endroit où est dressée la plaque.
  • L'invention n'est pas limitée par la forme du moyen de support : il peut par exemple s'agir d'un cadre destiné à être posé sur le sol, et définissant une rainure dans laquelle un rebord de la plaque peut être inséré, ou autre.
  • Les dimensions de l'élément de plaque et de la surface d'impact sont choisies pour permettre une réduction significative de l'énergie cinétique du fluide se déversant sur cet élément de plaque en cas de rupture du bac.
  • Avantageusement et de façon non limitative, l'élément de plaque et/ou la surface d'impact peut avoir une hauteur supérieure ou égale à 50 centimètres, avantageusement supérieure ou égale à 1 mètre, avantageusement comprise entre 1 et 4 mètres, ces bornes étant incluses.
  • Avantageusement et de façon non limitative, l'élément de plaque et/ou la surface d'impact peut avoir une largeur supérieure ou égale à 50 centimètres, avantageusement supérieure ou égale à 1 mètre, avantageusement comprise entre 1 et 6 mètres, ces bornes étant incluses.
  • Les dimensions de la surface d'impact peuvent être choisies en fonction des dimensions des éventuelles brèches dont on souhaite maitriser les effets.
  • Par exemple, on peut concevoir des éléments de plaques capables chacun de capter et donc de diminuer l'énergie associée à une brèche de dimensions 2 mètres x 2 mètres sur la première virole d'un réservoir. Chaque élément de plaque pourra ainsi avoir une hauteur supérieure ou égale à 2 mètres et une largeur supérieure ou égale à 2 mètres, étant entendu que cet élément de plaque est destiné à être positionné avec son vecteur normal sensiblement dans la direction du flux éventuel. Lorsque l'on souhaite limiter la pollution causée par une brèche plus importante, par exemple de 3 mètres de hauteur et de 90 mètres de largeur (soit une brèche angulaire de 120° environ d'une virole de réservoir de diamètre de 86 mètres), on pourra choisir de placer plusieurs éléments de plaque de façon contigüe autour du bac.
  • Avantageusement et de façon non limitative, le dispositif peut être agencé de sorte que au moins une (et avantageusement toutes les) ouverture(s) définisse(nt) un passage pour la circulation de liquide suivant une direction formant un angle avec l'horizontale, avantageusement un angle supérieur à 10°, par exemple proche de 15°. Le liquide passant au travers de la plaque peut ainsi être redirigé vers le sol, ce qui peut permettre de limiter encore la formation d'une vague.
  • Avantageusement et de façon non limitative, le moyen de support peut être agencé de sorte que la plaque dressée soit inclinée par rapport à la verticale (ici la direction normale au plan du sol), avantageusement d'un angle supérieur à 10°, par exemple proche de 15°. Ainsi, on pourra disposer la plaque de sorte que la plaque forme avec le sol un angle aigu pour le liquide se déversant depuis le bac de stockage, plutôt qu'un tremplin. Une telle disposition peut permettre de limiter la formation d'une vague et d'amener le liquide vers le sol.
  • Avantageusement et de façon non limitative, le dispositif peut être agencé de sorte que au moins une (et avantageusement toutes les) ouverture(s) définisse(nt) un passage pour la circulation de liquide suivant une direction formant un angle non nul avec une direction d'un vecteur normal au plan de la plaque, par exemple supérieur à 20°, par exemple proche de 30°. Ainsi, même en disposant la plaque de sorte que son plan forme un angle de près de 15° avec la verticale, les orifices peuvent permettre de conduire le liquide vers le sol, suivant un angle de près de 15° avec l'horizontale.
  • Avantageusement et de façon non limitative, le dispositif peut être agencé de sorte que la surface d'impact et/ou les ouvertures de la plaque soient orientée(s) de façon à amener le liquide vers le sol.
  • Avantageusement et de façon non limitative, le moyen de support peut être agencé de sorte que la plaque dressée soit inclinée par rapport à la normale au plan du sol lorsqu'installé sur le sol, de façon à former un premier angle avec cette normale, et au moins un élément de plaque peut être agencé de sorte qu'au moins une (et avantageusement toutes les) ouverture(s) définisse(nt) un passage pour la circulation de liquide suivant une direction formant un deuxième angle avec une direction d'un vecteur normal au plan de la plaque, ce deuxième angle ayant une valeur supérieure à celle du premier angle et une orientation telle que le liquide arrivant du coté de l'élément de plaque tel que l'élément de plaque et le sol forment un angle aigu pour que ce liquide soit ramené vers le sol lors du passage par ladite au moins une ouverture.
  • Avantageusement et de façon non limitative, le dispositif peut comprendre une pluralité d'éléments de plaque, par exemple deux, trois ou quatre éléments de plaque, disposés de façon à former une superposition d'éléments de plaque. Ainsi, le liquide qui passe au travers des orifices d'un premier élément de plaque rencontre-t-il un deuxième élément de plaque définissant également des orifices. Cette superposition de plaques perforées peut ainsi participer à la perte de charge du liquide se déversant depuis le bac endommagé.
  • Avantageusement et de façon non limitative, le dispositif peut être agencé de sorte que pour au moins deux éléments de plaque, les directions de circulation de liquide au travers de ces éléments de plaque soient différentes. On pourra par exemple prévoir un écart d'angle supérieur à 10°, par exemple de l'ordre de 15° ou 30°. Ainsi, au moins un (et avantageusement tous les) orifice(s) d'un des éléments de plaque définit (définissent) un passage pour la circulation de liquide suivant une direction différente de celle du passage défini par au moins un (et avantageusement tous les) orifice(s) d'un autre élément de plaque. Ces deux éléments de plaque peuvent être adjacents dans la superposition d'éléments de plaque du dispositif, ou non.
  • Avantageusement et de façon non limitative, le dispositif peut comprendre une tôle perforée et une tôle déployée, la tôle perforée étant disposée en amont de la tôle déployée par rapport au sens de circulation du liquide en provenance du bac, ou bien alternativement en aval.
  • Avantageusement et de façon non limitative, le dispositif peut comprendre un premier élément de plaque, un deuxième élément de plaque et un troisième élément de plaque. Le premier et le troisième éléments de plaque peuvent être similaires et être disposés de part et d'autres du deuxième élément de plaque.
  • Le premier et le troisième éléments de plaque peuvent comprendre chacun une tôle déployée.
  • Le deuxième élément de plaque peut comprendre une tôle perforée.
  • Avantageusement et de façon non limitative, le pourcentage de vide de la tôle perforée varie entre 10% et 40%, ces bornes étant incluses. Les perforations peuvent être rondes, oblongues, ou autres.
  • L'épaisseur de la tôle perforée peut varier entre 0,4 mm et 10 mm.
  • L'épaisseur de la tôle employée pour confectionner la tôle déployée peut varier entre 0,4 mm et 10 mm.
  • Lorsque la tôle est relativement fine, par exemple, pour une épaisseur inférieure ou égale au millimètre, le dispositif peut être conçu pour un usage unique. En cas de rupture de bac, on procède alors au remplacement du dispositif de prévention de débordement.
  • Pour la tôle déployée, on pourra prévoir une largeur de lanière variant entre 1 et 20 mm, par exemple entre 5 et 10 mm, une longueur de maille entre 3 et 200 mm, avantageusement entre 5 et 70 mm, une largeur de maille entre 2 et 100 mm, avantageusement entre 3 et 30 mm, une épaisseur de lanière avantageusement entre 1 et 5 mm, et une épaisseur totale du métal déployé entre 0,5 et 50 mm, avantageusement entre 1 et 8 mm. Les conduits ainsi formés permettent de dévier une partie du liquide rencontrant la tôle.
  • On pourra choisir une tôle déployée avec un pourcentage équivalent de vide, pris au niveau d'un plan à mi- épaisseur de la tôle, entre 10% et 40%, avantageusement proche de 25%.
  • Les tôles peuvent être en acier, notamment inoxydable, en aluminium, en laiton, en cuivre ou autre.
  • Les tôles déployées peuvent être réalisées par cisaillage et déploiement d'une tôle composée d'un métal ou alliage malléable, ou bien alternativement par moulage d'un métal ou alliage peu ou pas malléable, par exemple de la fonte grise ou du zamak. De manière générale, l'invention n'est en rien limitée par le procédé d'obtention des éléments de plaque.
  • Avantageusement et de façon non limitative, le moyen de support peut être agencé de façon à définir un espace entre au moins un (et de préférence chaque) élément de plaque et le sol, pour la circulation de liquide. Ainsi, en laissant par exemple entre 5 et 20 cm, par exemple près de 10 cm entre le sol et les plaques, du liquide peut circuler sous les plaques, ce qui réduit la quantité de liquide susceptible de former une vague. Cet espace peut en outre permettre de limiter la stagnation de liquide retenu par les plaques, et donc de réduire le risque d'accumulation de gaz au niveau du sol, et donc le risque d'une explosion liée à une telle nappe de gaz.
  • Une pluralité de dispositifs tels que décrits ci-dessus peuvent être disposés autour d'un ou plusieurs bacs de stockage, de façon à laisser des passages pour la circulation des opérateurs, par exemple en quinconce.
  • Il est en outre proposé une installation extérieure selon la revendication 12 comprenant un bac de stockage de liquide, un moyen de rétention de liquide disposé autour de ce bac et au moins un dispositif tel que décrit ci-dessus, disposé entre le bac et le moyen de rétention.
  • Le liquide peut être un pétrole brut, être issu du raffinage, ou autre. Même si l'invention trouve une application particulièrement intéressante dans l'industrie pétrolière, du fait du risque de pollution associé aux produits stockés, elle n'est en rien limitée à des liquides issus de l'huile brute. On pourrait tout à fait la mettre en oeuvre dans d'autres industries, notamment le stockage d'engrais liquides, et plus généralement de tout liquide susceptible de causer des dommages à l'environnement.
  • Il est en outre proposé une utilisation du dispositif selon la revendication 13 tel que décrit ci-dessus dans une installation à l'air libre de stockage de liquide issu du pétrole, par exemple de l'huile brute ou raffinée, des carburants, des composés pétrochimiques, ou autre.
  • Il est en outre proposé un procédé de prévention du débordement de liquide selon la revendication 14 en dehors d'une installation extérieure comprenant un bac de stockage de ce liquide et un moyen de rétention de liquide disposé autour de ce bac, comprenant une étape consistant à déposer un élément de plaque entre le bac et le moyen de rétention, cet élément de plaque définissant une surface d'impact du liquide se déversant contre cette plaque en cas de rupture du bac et des ouvertures réparties sur cette surface et au travers de cet élément de plaque pour diminuer l'énergie cinétique de ce liquide.
  • Avantageusement et de façon non limitative, on pourra prévoir de disposer une pluralité de ces dispositifs autour du bac, par exemple de sorte que pour ce dispositif, une surface d'impact soit orientée sensiblement vers un ou plusieurs bac(s). On pourra avantageusement prévoir de répartir ces dispositifs de façon relativement régulière autour du ou des bac (s), de façon à laisser des passages pour l'évacuation des personnes.
  • Avantageusement et de façon non limitative, les dispositifs de prévention peuvent être disposés entre le premier quart et le dernier quart de la distance entre les bacs de stockage et le moyen de rétention, par exemple à mi-distance entre les bacs et le mur de rétention.
  • Avantageusement et de façon non limitative, les dispositifs de prévention peuvent être disposés avec une orientation telle que les surfaces d'impact des plaques soient tournées vers les bacs de stockage. Les dispositifs peuvent ainsi être disposés sensiblement parallèlement à une surface externe du bac.
  • L'invention sera mieux comprise en référence aux figures, lesquelles illustrent des modes de réalisation non limitatifs.
    • La figure 1 est une vue d'en haut et très schématisée d'un exemple d'installation, selon un mode de réalisation de l'invention.
    • La figure 2 est une vue en coupe d'une partie d'un exemple d'installation, selon un mode de réalisation de l'invention.
  • Des références identiques peuvent être utilisées d'une figure à l'autre pour désigner des éléments identiques ou similaires.
  • En référence à la figure 1, une installation 1 à l'air libre de stockage de pétrole brut comporte des réservoirs 10 placés à l'extérieur, ici des bacs de stockage du pétrole brut. Chaque bac 10 peut permettre de stocker par exemple 15000 m3 de pétrole.
  • On peut même prévoir des bacs plus volumineux encore. Par exemple, un bac de stockage peut mesurer entre 3 et 30 mètres de haut, par exemple près de 20 ou 25 mètres de haut, et 1 à 100 m de diamètre, par exemple entre 40 et 50 mètres de diamètre.
  • En cas de rupture brutale, avec par exemple création d'une brèche de 70 cm, ce volume de pétrole est déversé avec une énergie potentielle relativement élevée dans l'installation.
  • Un merlon 12 entoure les bacs 10, de façon à former une cuvette de rétention. La hauteur du merlon peut être comprise entre 1 et 3 mètres. Les merlons peuvent par exemple être situés à une distance des bacs 10 comprise entre 10 mètres et 50 mètres.
  • Alternativement, on pourrait prévoir un mur d'enceinte à la place du merlon.
  • Cette cuvette de rétention est dimensionnée pour pouvoir retenir le volume stocké dans chacun des bacs 10. Néanmoins, si le pétrole est déversé avec une énergie cinétique relativement élevée, il existe un risque de débordement ou surverse.
  • Des dispositifs de prévention du débordement de pétrole 11 sont disposés en quinconce, autour des bacs 10. Ces dispositifs permettent de par leur structure et leur disposition de réduire l'énergie cinétique du pétrole potentiellement déversé depuis un bac 10, en cas de rupture brutale et accidentelle de ce bac 10. Cette disposition en quinconce peut en outre permettre aux opérateurs de circuler facilement dans l'installation, et le cas échéant d'évacuer rapidement l'installation. Enfin, en cas d'incendie, cette disposition des dispositifs 11 permet l'épandage de mousse d'extinction.
  • Chaque dispositif comprend au moins un élément de plaque définissant une surface d'impact pour le liquide susceptible de se déverser contre cette plaque, et définissant des ouvertures réparties sur cette surface, et au travers de cet élément de plaque.
  • Le tableau 1 ci-dessous donne des exemples de valeurs :
    • de porosité P, la porosité P étant obtenue en divisant la section de passage de l'ensemble des trous d'une surface d'impact par la superficie de cette surface,
    • de nombre N de trous par m2 de l'élément de plaque,
    • de diamètre de trous D, et
    • de section de passage S par trou.
    Tableau 1
    P en % N D en cm S en m2
    10 20 8 0,005024
    20 40 8 0,005024
    25 50 8 0,005024
    30 60 8 0,005024
    40 80 8 0,005024
    10 35 6 0,002826
    20 71 6 0,002826
    25 88 6 0,002826
    30 106 6 0,002826
    40 142 6 0,002826
  • En référence à la figure 2, un dispositif de prévention du débordement 11 peut comprendre trois éléments de plaque 111, 112, 113 superposés.
  • Cette figure 2 n'est pas à l'échelle.
  • Chaque élément de plaque définit une surface d'impact 131, 132, 133 contre laquelle vient une partie du pétrole issu du bac 10 en cas de rupture brutale de ce bac 10, ainsi qu'une surface arrière 141, 142, 143, opposée à la surface d'impact.
  • En outre, chaque élément de plaque 111, 112, 113 définit des orifices (non représentés sur la figure 2), répartis sur la surface d'impact et traversant l'élément de plaque. Chaque orifice définit ainsi un conduit à travers l'élément de plaque correspondant pour le passage du pétrole.
  • Les éléments de plaque, ou plaques 111, 112, 113 sont montés sur un moyen de support 110. Ce moyen de support est agencé pour :
    • d'une part maintenir les plaques 111, 112, 113 relativement éloignées du sol, de façon à créer un espace 114 pour la circulation du pétrole en cours d'évacuation ; et
    • d'autre part, maintenir les plaques dressées avec une inclinaison par rapport au sol.
  • Le pétrole issu du bac 10, qui arrive avec une vitesse ayant une direction sensiblement horizontale, selon la flèche 20, va ainsi pour une partie passer sous les plaques 111, 112, 113, par l'espace 114, et pour une autre partie heurter la surface d'impact 131. L'inclinaison de la surface d'impact permet de contribuer à amener le pétrole vers le sol.
  • On pourra par exemple choisir une inclinaison telle que l'angle α entre le plan des plaques et la direction verticale, ici représentée par la droite (D) soit entre 12° et 18°, avantageusement de l'ordre de 15°.
  • Par ailleurs, les orifices des différentes plaques définissent des conduits de circulation de liquide suivant des directions non horizontales, et différentes d'une plaque à la plaque adjacente.
  • Ainsi, la première plaque 111 est une grille de métal déployé pour laquelle l'inclinaison des lanières (selon les flèches 21) varie entre 12° et 18°, et est avantageusement proche de 15° par rapport à l'horizontale lorsque la plaque 111 est elle-même inclinée de prés de 15° par rapport à la verticale. Dit autrement, la plaque 111 est conformée pour former des conduits inclinés de prés de 30° par rapport à un vecteur normal au plan de la plaque.
  • La deuxième plaque 112 est une plaque perforée, définissant des conduits dans l'épaisseur de la plaque et correspondant à une direction parallèle au vecteur normal au plan de cette plaque 112. Dit autrement, après avoir été amené vers le bas, suivant une direction formant un angle de 15° avec l'horizontale, le liquide passant à travers les orifices de la plaque 112 suit un trajet avec cette fois une inclinaison de 15° par rapport à l'horizontale, mais vers le haut (suivant la flèche 22). On conçoit que ces variations de direction de mouvement entrainent des pertes de charges relativement importantes.
  • La porosité de cette deuxième plaque 112 est de 40%.
  • Enfin, la troisième plaque 113 est identique à la première plaque, et disposée avec la même inclinaison. Le mouvement du liquide passant à travers le maillage de cette plaque 113 s'effectue suivant la flèche 23, c'est-à-dire à nouveau vers le sol, ce qui permet de réduire encore l'énergie du liquide.
  • Les plaques 111, 112, 113 peuvent par exemple avoir des dimensions de l'ordre du mètre, par exemple entre 1 et 4 mètres pour la hauteur et entre 1 et 6 mètres pour la largeur, par exemple 2 mètres de hauteur et 3 mètres de largeur. Dans l'exemple de la figure 2, les éléments 111, 112, 113 ont des hauteurs différentes, mais on pourrait choisir des éléments de plaque de mêmes dimensions.
  • L'espace 114 peut avoir une hauteur de 10 ou 15 cm par exemple. Le dispositif 11 étant ouvert en partie basse, on limite l'accumulation de gaz entre le dispositif 11 et le bac 10, et donc le risque d'explosion.
  • Pour la fixation des plaques 111, 112, 113, on pourra par exemple prévoir des cadres et des systèmes de vis, ou autre.
  • Des essais, réalisés à l'échelle 1/10eme, ont montré que ce dispositif permettait d'éviter la formation de vagues pour un réservoir ayant une hauteur équivalente de 20m et déchiré d'une brèche ayant une longueur équivalente de 70 cm. Pour ces essais, on a utilisé un tube PVC de 20 cm de diamètre et de hauteur de 2 mètres, avec une brèche de 7 cm en bas du tube PVC, une maquette du dispositif de prévention de 15 cm de haut de 20 cm de large, disposée à 40 cm du tube PVC. La maquette du moyen de rétention a également une hauteur proche de 15 cm et est disposée à 50 cm du tube PVC. Le tube PVC est initialement rempli d'eau à 20°C.
  • Si l'on supprime la première grille 111 et que l'on remplace la deuxième tôle 112 par une tôle semblable à ceci près que la porosité est ramenée à 10%, les résultats restent meilleurs qu'en l'absence de dispositif de prévention de débordement.
  • Si l'on réintroduit la première grille 111 et que l'on maintient la deuxième tôle (avec une porosité de 10%), le résultat reste très satisfaisant, en ce sens qu'il n'y a quasiment pas de débordement au-delà du mur de rétention.
  • Les tests ont également montré que si le moyen de rétention était un merlon formant une pente de 45°, il était judicieux d'utiliser une deuxième tôle 112 avec une porosité de 10%, tandis que pour un mur d'enceinte, une porosité de 40% était plus appropriée.
  • Dans la présente demande, les termes « haut », « bas », « horizontal », « vertical », etc., ont été utilisés pour une utilisation du dispositif de prévention sur un sol supposé horizontal, le vecteur de gravité étant alors vertical et orienté du haut vers le bas. Néanmoins, on comprendra bien que l'orientation de ce dispositif peut être différente, notamment lors de son stockage, transport, etc.

Claims (14)

  1. Dispositif de prévention (11) du débordement de liquide en dehors d'une installation à l'air libre comprenant un bac (10) de stockage dudit liquide et un moyen de rétention de liquide (12) disposé autour dudit bac, comprenant un élément de plaque (111, 112, 113), destiné à être disposé entre le bac et le moyen de rétention, ledit élément de plaque définissant une surface d'impact (131, 132, 133) du liquide se déversant contre cette plaque en cas de rupture du bac, caractérisé en ce que l'élément de plaque définit des ouvertures réparties sur ladite surface et au travers dudit élément de plaque pour diminuer l'énergie cinétique du liquide, lesdites ouvertures étant choisies parmi :
    des orifices avec un contour fermé définis dans l'élément de plaque et
    des ouvertures rectilignes, l'élément de plaque comprenant un ensemble de lames inclinées à la façon d'un store de façon à former une ouverture entre chaque doublet de deux lames adjacentes.
  2. Dispositif (11) selon la revendication 1, comprenant en outre un moyen de support (110) de l'élément de plaque, pour maintenir l'élément de plaque (111, 112, 113) dressé par rapport au sol.
  3. Dispositif (11) selon la revendication 1, dans lequel le moyen de support (110) peut être agencé de façon à définir un espace entre l'élément de plaque (111, 112, 113) et le sol, pour la circulation de liquide.
  4. Dispositif (11) selon l'une des revendications 2 à 3, dans lequel le moyen de support (110) est agencé pour que l'élément de plaque dressé soit incliné par rapport à une direction normale au plan du sol.
  5. Dispositif (11) selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le dispositif est agencé de sorte que au moins une ouverture définisse un passage pour la circulation de liquide suivant une direction (21, 23) formant un angle non nul avec une direction d'un vecteur normal (22) au plan de la surface d'impact.
  6. Dispositif (11) selon l'une des revendications 1 à 5, comprenant une pluralité d'éléments de plaque (111, 112, 113), disposés de façon à former une superposition d'éléments de plaque.
  7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel le dispositif est agencé de sorte que pour au moins deux éléments de plaque (111, 112 ; 112, 113), les directions (21, 22 ; 22, 23) de circulation de liquide au travers desdits éléments de plaque soient différentes.
  8. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 7, dans lequel la pluralité d'éléments de plaque comprend deux tôles déployées (111, 113) et une tôle perforée (112) placée entre lesdites tôles déployées.
  9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la surface d'impact (131, 132, 133) a une hauteur variant entre 1 et 4 mètres.
  10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel la porosité associée aux ouvertures varie entre 10% et 40%.
  11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel le nombre d'ouvertures définies par l'élément de plaque varie entre 10 et 200 par mètre carré de surface d'impact.
  12. Installation extérieure (1) comprenant un bac de stockage de liquide (10), un moyen de rétention de liquide (12) disposé autour dudit bac et au moins un dispositif de prévention (11) selon l'une des revendications 1 à 11 disposé entre le bac et le moyen de rétention.
  13. Utilisation d'au moins un dispositif selon l'une des revendications 1 à 11 dans une installation à l'air libre de stockage de liquide issu du pétrole.
  14. Procédé de prévention du débordement de liquide en dehors d'une installation à l'air libre comprenant un bac de stockage dudit liquide et un moyen de rétention de liquide disposé autour dudit bac, comprenant
    disposer un élément de plaque entre le bac et le moyen de rétention, ledit élément de plaque définissant une surface d'impact du liquide se déversant contre cette plaque en cas de rupture du bac,
    caractérisé en ce que ledit élément de plaque définit des ouvertures réparties sur cette surface et au travers dudit élément de plaque pour diminuer l'énergie cinétique de ce liquide, lesdites ouvertures étant choisies parmi :
    des orifices avec un contour fermé définis dans l'élément de plaque et
    des ouvertures rectilignes, l'élément de plaque comprenant un ensemble de lames inclinées à la façon d'un store de façon à former une ouverture entre chaque doublet de deux lames adjacentes.
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