FR3103534A1 - Installation pour le stockage d’un gaz liquéfié - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne une installation (1) de stockage d’un gaz liquéfié comportant :- deux cuves principales (2, 3) ; - une cuve annexe (22) ; - une ligne de déchargement (42) du gaz liquéfié qui traverse une paroi de plafond de la cuve annexe (22) et est associée à une pompe (29) de déchargement ; - deux conduits de transfert du gaz liquéfié en phase liquide (33) qui raccordent la cuve annexe (22) à l’une et l’autre des deux cuves principales (2, 3) ; - deux conduits de transfert du gaz liquéfié en phase vapeur (37, 41) qui raccordent respectivement la portion supérieure de la cuve annexe (22) à la portion supérieure de l’une et l’autre des deux cuves principales (2, 3) ; et - un conduit de collecte de vapeur (31) qui traverse une paroi de l’une des cuves principales (2, 3) et annexe (22), débouche dans la portion supérieure de celle-ci et est agencé pour évacuer la phase vapeur de l'installation (1) de stockage du gaz liquéfié. Figure à publier : 1

Description

Installation pour le stockage d’un gaz liquéfié
L’invention concerne le domaine des installations de stockage d’un gaz liquéfié, telles que des installations pour le transport de Gaz de Pétrole Liquéfié (aussi appelé GPL) présentant par exemple une température comprise entre -50°C et 0°C, ou pour le transport de Gaz Naturel Liquéfié (GNL) à environ -162°C à pression atmosphérique.
Ces installations peuvent être installées à terre ou sur un ouvrage flottant. Dans le cas d’un ouvrage flottant, l’installation peut être destinée au transport de gaz liquéfié ou à recevoir du gaz liquéfié servant de carburant pour la propulsion de l’ouvrage flottant.
Arrière-plan technologique
Le document KR20120094682 divulgue un navire comportant deux cuves qui sont disposées côte à côte selon la direction de largeur du navire et qui s’étendent chacune selon la direction longitudinale du navire. Les deux cuves sont séparées l’une de l’autre par un espace de cofferdam central. Ainsi, par rapport à une unique cuve présente sur toute la largeur du navire, la capacité de stockage de chacune des deux cuves est plus faible et les efforts susceptibles d’être exercés sur les parois des cuves en raison du mouvement de la cargaison sont, par conséquent, moindres.
Le navire comporte, en outre, un boîtier thermiquement isolé qui est disposé dans l’espace de cofferdam central et qui est relié par des tuyaux de connexion aux fonds des deux cuves. Un tuyau de chargement passe au travers des parois du boîtier et permet ainsi le chargement de la cargaison dans les deux cuves, au travers du boîtier. Le boîtier loge une pompe de déchargement qui est raccordé à un tuyau de déchargement qui passe au travers d’une paroi du boîtier et permet ainsi de décharger la cargaison des cuves par l’intermédiaire du boîtier.
Une telle installation n’est pas pleinement satisfaisante. En particulier, le boîtier est dépourvu d’équipement permettant d’évacuer le gaz en phase vapeur dudit boîtier. Or, compte-tenu du phénomène de transfert thermique entre l’extérieur et l’intérieur du boîtier, le gaz liquéfié stocké dans le boîtier va nécessairement absorber de la chaleur et s’évaporer, créant ainsi une phase vapeur à l’intérieur du boîtier. Aussi, l’absence d’équipement permettant d’évacuer le gaz en phase vapeur dudit boîtier est susceptible d’occasionner à l’intérieur du boîtier des surpressions susceptibles de l’endommager.
Résumé
Une idée à la base de l’invention est de proposer une installation de stockage de gaz liquéfié dans laquelle les efforts susceptibles d’être exercés sous l’effet du mouvement de la cargaison soient limités et qui soit fiable, simple et peu coûteuse.
Selon un mode de réalisation, l’invention fournit une installation de stockage d’un gaz liquéfié comportant :
- deux cuves principales présentant chacune une portion inférieure et une portion supérieure qui est située au-dessus d’une limite supérieure de remplissage de ladite cuve principale ;
- une cuve annexe présentant une portion supérieure s'étendant au-dessus de la limite supérieure de remplissage des cuves principales ;
- une ligne de déchargement du gaz liquéfié qui traverse une paroi de plafond de la cuve annexe et débouche dans la portion inférieure de la cuve annexe, ladite ligne de déchargement étant associée à une pompe de déchargement ;
- deux conduits de transfert du gaz liquéfié en phase liquide qui raccordent respectivement la portion inférieure de la cuve annexe à la portion inférieure de l’une et l’autre des deux cuves principales de sorte à permettre le déchargement des deux cuves principales via la ligne de déchargement ;
- deux conduits de transfert du gaz liquéfié en phase vapeur qui raccordent respectivement la portion supérieure de la cuve annexe à la portion supérieure de l’une et l’autre des deux cuves principales de sorte à assurer une communication des phases vapeurs des cuves principales et de la cuve annexe ; et
- un conduit de collecte de vapeur qui traverse une paroi de l’une des cuves principales et annexe, débouche dans la portion supérieure de celle-ci et est agencé pour évacuer la phase vapeur de l'installation de stockage du gaz liquéfié.
Ainsi, grâce à la cuve annexe, les équipements de déchargement des deux cuves principales peuvent être mutualisés ce qui permet de simplifier l’installation et de diminuer son coût. En outre, la cuve annexe ayant un volume moindre, les équipements de déchargement des deux cuves sont soumis à des phénomènes de sloshing plus faibles.
De plus, en raison des conduits de transfert du gaz liquéfié en phase vapeur et du conduit de collecte de vapeur, les surpressions sont évitées dans la cuve annexe comme dans les cuves principales. En outre, les équipements de gestion de la vapeur des cuves sont mutualisés ce qui permet de simplifier encore davantage l’installation et de diminuer son coût.
Selon des modes de réalisation, une telle installation peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes.
Selon un mode de réalisation, l’installation comporte en outre une ligne de chargement qui traverse une paroi de plafond de la cuve annexe et débouche dans la cuve annexe.
Selon un mode de réalisation, la cuve annexe présente un volume plus faible que celui des cuves principales. Avantageusement, la cuve annexe présente un volume inférieur à 10 % du volume de chaque cuve principale.
Selon un mode de réalisation, les conduits de transfert du gaz liquéfié en phase liquide sont inclinés avec une pente orientée pour permettre l’écoulement gravitaire du liquide des cuves principales vers la cuve annexe.
Selon un mode de réalisation, l’installation comporte également une ligne de chargement qui traverse une paroi de la cuve annexe et débouche dans l’espace interne de la cuve annexe.
Selon un mode de réalisation, les conduits de transfert du gaz liquéfié en phase liquide débouchent chacun dans la portion inférieure de l’une des cuves principales à une distance d’une paroi de fond de ladite cuve principale qui est inférieure à 10 %, de préférence inférieure à 5% et avantageusement inférieure à 2% de la hauteur de ladite cuve principale. Selon un mode de réalisation, les conduits de transfert du gaz liquéfié débouchent chacun dans la portion inférieure de l’une des cuves principales au niveau de la paroi de fond de ladite cuve principale. Ceci permet d’optimiser le volume utile de cargaison qu’il est possible de décharger depuis les cuves principales.
Selon un mode de réalisation, la cuve annexe et les cuves principales présentent chacune une paroi de fond et la paroi de fond de la cuve annexe est disposée à une hauteur qui est inférieure à celle des parois de fond des cuves principales. Ceci permet d’optimiser encore davantage le volume utile de cargaison qu’il est possible de décharger depuis les cuves principales.
Selon un mode de réalisation, la pompe de déchargement présente un organe d’aspiration qui est disposé à une hauteur inférieure à celle des parois de fond des cuves principales.
Selon un mode de réalisation, la cuve annexe comporte une tour de chargement/déchargement qui passe au travers d’une paroi de plafond de la cuve annexe, s’étend sur sensiblement toute la hauteur de la cuve annexe et supporte la ligne de chargement, la ligne de déchargement et la pompe de déchargement.
Selon un mode de réalisation, la tour de chargement/déchargement comporte une base qui coopère avec un pied de support qui est fixé à une paroi inférieure d’une structure porteuse de la cuve annexe.
Selon un mode de réalisation, la tour de chargement/déchargement comporte au moins deux mâts verticaux qui sont fixés les uns aux autres par des traverses, au moins l’une desdits mâts étant creux et formant la ligne de déchargement. Selon un mode préférentiel, la tour de chargement/déchargement comporte trois mâts.
Selon un mode de réalisation, les trois mâts sont creux et forment chacun une ligne de chargement et/ou de déchargement permettant de charger ou de décharger du gaz liquéfié de la cuve annexe ou un puits de secours permettant la descente d’une pompe de secours et d’une ligne de déchargement.
Selon un mode de réalisation, le conduit de collecte de vapeur traverse une paroi de plafond de la cuve annexe, le conduit de collecte de vapeur étant équipé d’une soupape de sureté qui est tarée de manière à assurer une évacuation du gaz en phase vapeur, lorsque la pression de la portion supérieure de la cuve annexe dépasse une pression seuil Ps, par exemple 0,25 bar ou 0,7 bar au-dessus d’une pression de consigne du ciel gazeux dans la cuve. Ainsi, la cuve annexe permet de regrouper les fonctionnalités de chargement/déchargement et de gestion des surpressions dans les cuves.
Selon un mode de réalisation, la cuve annexe et les cuves principales comportent chacune une paroi de plafond, la paroi de plafond de la cuve annexe est disposée à une hauteur qui est supérieure à celle des parois de plafond des cuves principales.
Selon un mode de réalisation, les cuves principales sont séparées par un espace de cofferdam défini par deux parois de cofferdam, la cuve annexe étant logée dans l’espace de cofferdam.
Selon un mode de réalisation, la cuve annexe présente une dimension transversale et une dimension longitudinale qui sont chacune comprises entre 1,5 et 4 mètres.
Selon un mode de réalisation, les cuves principales et la cuve annexe comportent des parois présentant chacune, dans la direction d’épaisseur de ladite paroi, de l’extérieur vers l’intérieur, une barrière thermiquement isolante secondaire reposant contre une structure porteuse, une membrane secondaire étanche reposant contre la barrière thermiquement isolante secondaire, une barrière thermiquement isolante primaire reposant contre la membrane secondaire étanche et une membrane primaire étanche destinée à être en contact avec le gaz liquéfié stocké dans la cuve et reposant contre la barrière thermiquement isolante primaire.
Selon un mode de réalisation, les conduits pour le transfert du gaz liquéfié en phase liquide comportent chacun un tube métallique primaire qui traverse une paroi de la cuve annexe et est soudé de manière étanche à la membrane étanche primaire de ladite paroi de la cuve annexe et qui traverse une paroi de l’une des cuves principales et est soudé de manière étanche à la membrane étanche primaire de ladite paroi de l’une des cuves principales.
Selon un mode de réalisation, le tube métallique primaire présente deux extrémités équipées de collerettes, lesdites collerettes étant respectivement soudées de manière étanche à la membrane étanche primaire de la paroi de la cuve annexe et à la membrane étanche primaire de ladite paroi de l’une des cuves principales.
Selon un mode de réalisation, les conduits pour le transfert du gaz liquéfié en phase liquide comportent chacun un tube métallique secondaire qui est disposé autour du tube métallique primaire et qui est soudé de manière étanche à la membrane étanche secondaire de la paroi de la cuve principale qui est traversé par le tube métallique primaire et à la membrane étanche secondaire de la paroi de la cuve annexe qui est traversée par le tube métallique primaire.
Selon un mode de réalisation, le tube métallique secondaire présente deux extrémités équipées de collerettes, lesdites collerettes étant respectivement soudées de manière étanche à la membrane étanche secondaire de la paroi de la cuve annexe et à la membrane étanche secondaire de ladite paroi de l’une des cuves principales.
Selon un mode de réalisation, les conduits pour le transfert du gaz liquéfié en phase liquide comportent chacun un tube de support qui est disposé autour du tube métallique secondaire et qui est fixé à une structure porteuse de l’une des cuves principales et à la structure porteuse de la cuve annexe.
Ainsi, les conduits pour le transfert du gaz liquéfié en phase liquide permettent d’assurer la continuité des membranes primaires et secondaires étanches ainsi que de la structure porteuse entre la cuve annexe et les cuves principales.
Selon un mode de réalisation, une couche isolante primaire est disposée radialement entre le tube métallique primaire et le tube métallique secondaire.
Selon un mode de réalisation, une couche isolante secondaire est disposée radialement entre le tube métallique secondaire et le tube de support.
Selon un mode de réalisation, le tube métallique primaire et/ou le tube métallique secondaire sont réalisés en Invar.
Selon un mode de réalisation, le tube métallique primaire et le tube métallique secondaire comporte un ou plusieurs dispositifs de compensation, tels que des soufflets.
Selon un mode de réalisation, les conduits pour le transfert du gaz liquéfié en phase vapeur comportent chacun un tube métallique primaire qui traverse une paroi de la cuve annexe et est soudé de manière étanche à la membrane étanche primaire de ladite paroi de la cuve annexe et qui traverse une paroi de l’une des cuves principales et est soudé de manière étanche à le membrane étanche primaire de ladite paroi de l’une des cuves principales. Selon un mode de réalisation, les conduits pour le transfert du gaz liquéfié en phase vapeur comportent chacun un tube métallique secondaire qui est disposé autour du tube métallique primaire et qui est soudé de manière étanche à la membrane étanche secondaire de la paroi de la cuve principale qui est traversé par le tube métallique primaire et à la membrane étanche secondaire de la paroi de la cuve annexe qui est traversée par le tube métallique primaire. Selon un mode de réalisation, les conduits pour le transfert du gaz liquéfié en phase vapeur comportent chacun un tube de support qui est disposé autour du tube métallique secondaire et qui est fixé à une structure porteuse de l’une des cuves principales et à la structure porteuse de la cuve annexe.
Selon un mode de réalisation, l’invention fournit aussi un navire, le navire comportant une installation précitée.
Selon un mode de réalisation, les cuves principales s’étendent côte à côte selon une direction longitudinale du navire et sont séparées l’une de l’autre par un espace de cofferdam central.
Selon un mode de réalisation, la cuve annexe est disposée dans l’espace de cofferdam central.
Selon un mode de réalisation, la cuve annexe est disposée vers l’arrière du navire par rapport aux plans transversaux médians coupant les cuves principales au milieu de leur longueur.
Selon un mode de réalisation, les cuves principales sont disposées l’une à la suite de l’autre selon une direction longitudinale du navire et sont séparées l’une de l’autre par un espace de cofferdam transversal et la cuve annexe est disposée dans l’espace de cofferdam transversal.
Selon un mode de réalisation, l’invention fournit aussi un procédé de chargement ou déchargement d’un tel navire, dans lequel on achemine un fluide à travers des canalisations isolées depuis ou vers une installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire.
Selon un mode de réalisation, l’invention fournit aussi un système de transfert pour un fluide, le système comportant le navire précité, des canalisations isolées agencées de manière à relier la cuve installée dans la coque du navire à une installation de stockage flottante ou terrestre et une pompe pour entrainer un fluide à travers les canalisations isolées depuis ou vers l’installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire.
Breve description des figures
L’invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante de plusieurs modes de réalisation particuliers de l’invention, donnés uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés.
La figure 1 est une représentation schématique d’une installation pour le stockage d’un gaz liquéfié.
La figure 2 est une vue détaillée de la figure 1 représentant le raccordement des deux cuves principales à la cuve annexe en partie basse.
La figure 3 est une vue détaillée de la figure 1 représentant le raccordement des deux cuves principales à la cuve annexe en partie haute.
La figure 4 est une vue équivalente à celle de la figure 3 représentant le raccordement des deux cuves principales à la cuve annexe, en partie haute, selon une variante de réalisation.
La figure 5 est une vue de dessus de l’installation de la figure 3.
La figure 6 est une vue de dessus de l’installation de la figure 4.
La figure 7 est une représentation schématique écorchée d’un navire comportant une installation de stockage pour le stockage d’un gaz liquéfié et d’un terminal de chargement/déchargement de cette cuve.
La figure 8 est une vue de dessus d’une installation selon un autre mode de réalisation.
En relation avec la figure 1, on décrit ci-dessous une installation 1 pour le stockage d’un gaz liquéfié. Le gaz liquéfié est, par exemple, choisi parmi le Gaz Naturel Liquéfié (GNL) et le Gaz de Pétrole Liquéfié (GPL).
L’installation 1 est avantageusement embarquée sur un navire. Le navire peut notamment être un navire destiné au transport de gaz liquéfié et/ou un navire propulsé avec du gaz liquéfié, tel qu’un navire de transport de marchandises, un navire de transport de passagers, un navire de pêche ou autres.
L’installation 1 comporte deux cuves principales 2, 3 destinées à recevoir du gaz liquéfié. Dans le mode de réalisation représenté, les cuves principales 2, 3 sont des cuves à membranes. Chaque cuve principale 2, 3 présente une pluralité de parois définissant un espace interne 4 destiné au stockage du gaz liquéfié. Chaque paroi présente une structure multicouche et comporte, dans la direction d’épaisseur de ladite paroi, de l’extérieur vers l’intérieur de la cuve, une barrière thermiquement isolante secondaire 5 reposant contre une structure porteuse 6, une membrane secondaire étanche 7 reposant contre la barrière thermiquement isolante secondaire 5, une barrière thermiquement isolante primaire 8 reposant contre la membrane secondaire étanche 7 et une membrane primaire étanche 9 destinée à être en contact avec le gaz liquéfié stocké dans la cuve et reposant contre la barrière thermiquement isolante primaire 8. Une telle cuve est par exemple de type NO96 ®, tel que décrit dans la demande de brevet FR2877638. La cuve peut également être de type Mark III ® tel que décrit dans la demande de brevet FR2691520. Selon un mode de réalisation alternatif, chaque paroi ne comporte qu’une membrane primaire étanche et une barrière thermiquement isolante primaire reposant contre la structure porteuse.
Dans le mode de réalisation représenté, chacune des deux cuves principales 2, 3 présente une forme polyédrique à section octogonale. Chaque cuve présente ainsi une paroi avant, non représenté sur la figure 1, et une paroi arrière 10 de forme octogonale qui sont reliées l’une à l’autre par deux parois s’étendant selon la direction longitudinale de ladite cuve, à savoir une paroi de fond 11 horizontale, une paroi de plafond 12 horizontale, deux parois latérales 13, 14 verticales, deux parois de chanfrein supérieures 15, 16 reliant chacune l’une des parois latérales 13, 14 à la paroi de plafond 12 et deux parois de chanfrein inférieures 17, 18 reliant chacune l’une des parois latérales 13, 14 à la paroi de fond 11.
De manière avantageuse, la structure porteuse des cuves principales 2, 3 est formée par la structure d’un navire et notamment par sa coque interne. Le navire comporte une coque interne qui comporte des parois de cofferdam transversales contre lesquelles les parois avant et arrière 10 de la cuve sont ancrées et des parois longitudinales horizontales, verticales et obliques correspondant aux autres parois des cuves principales. Dans le mode de réalisation de la figure 1, la coque interne est agencée selon deux rangées qui s’étendent selon la direction longitudinale du navire et qui sont séparées l’une de l’autre par un espace de cofferdam central 19 qui est défini entre deux parois de cofferdam 20, 21.
L’installation 1 comporte en outre une cuve annexe 22. La cuve annexe 22 comporte une portion supérieure qui est raccordée aux portions supérieures des deux cuves principales 2, 3, c’est-à-dire aux portions des cuves principales 2, 3 qui sont situées au-dessus de leur limite supérieure de remplissage. A titre d’exemple, la limite supérieure de remplissage correspond à un remplissage de 95 % ou de 98 % du volume de chaque cuve principale 2, 3. Par ailleurs, la portion inférieure de la cuve annexe 22 est raccordée à la portion inférieure des cuves principales 2, 3. La cuve annexe 22 est avantageusement disposée dans l’espace de cofferdam central 19.
La cuve annexe 22 comporte en outre les équipements destinés à assurer le chargement et le déchargement des cuves principales ainsi que les équipements destinés à contrôler la pression de la phase vapeur à l’intérieur des cuves principales 2, 3 et de la cuve annexe 22. Un tel agencement est avantageux en ce qu’il permet de mutualiser les équipements de chargement/déchargement des deux cuves principales 2, 3. En outre, la cuve annexe 22 ayant un volume plus faible que celles des cuves principales 2, 3, les efforts susceptibles d’être générés sur les équipement précités en raison des phénomènes de Sloshing, c’est-à-dire de ballotement du liquide, sont plus faibles que si lesdits équipements étaient disposés dans les cuves principales 2, 3. De plus, les équipements destinés à contrôler la pression de la phase vapeur permettent de gérer la pression de la phase vapeur dans la cuve annexe 22, comme dans les cuves principales 2, 3.
La cuve annexe 22 est avantageusement une cuve à membrane et comporte une structure multicouche identique à celles des cuves principales 2, 3. En d’autres termes, la cuve annexe 22 comporte des parois qui présentent, dans la direction d’épaisseur de ladite paroi, de l’extérieur vers l’intérieur de la cuve, une barrière thermiquement isolante secondaire 24 reposant contre une structure porteuse 23, une membrane secondaire étanche 25 reposant contre la barrière thermiquement isolante secondaire 24, une barrière thermiquement isolante primaire 26 reposant contre la membrane secondaire étanche 25 et une membrane primaire étanche 27 destinée à être en contact avec le gaz liquéfié stocké dans la cuve annexe 22 et reposant contre la barrière thermiquement isolante primaire 26. La cuve annexe 22 est par exemple de type NO96 ® ou de type Mark III ®. La cuve annexe 22 n’est pas nécessairement du même type que les cuves principales 2, 3.
Dans le mode de réalisation représenté, la cuve annexe 22 présente une forme générale de parallélépipède rectangle. A titre d’exemple, la dimension de la cuve annexe 22 selon la direction longitudinale du navire et la dimension de la cuve selon la direction transversale du navire sont comprises entre 1,5 et 4 mètres par exemple chacune de l’ordre de 2 à 2,5 mètres.
Afin d’assurer le chargement et le déchargement des cuves principales 2, 3, la cuve annexe 22 comporte une tour de chargement/déchargement 28 qui passe au travers de la paroi de plafond de la cuve annexe 22. La tour de chargement/chargement 28 s’étend sur sensiblement toute la hauteur de la cuve annexe 22. Elle supporte, à son extrémité inférieure, une ou plusieurs pompes 29 pour décharger la cargaison.
La tour de chargement/déchargement 28 comporte une base qui coopère avec un pied de support 30 qui est fixé à la paroi inférieure de la structure porteuse de la cuve annexe 22 et qui vise à assurer un maintien en position verticale de la tour de chargement/déchargement 28. Un tel pied de support 30 est, par exemple, décrit dans les demandes FR3035475 et WO2011157915.
Selon un mode de réalisation particulier, la tour de chargement/déchargement 28 comporte une structure tripode, c’est-à-dire qu’elle comporte trois mâts verticaux qui sont chacun fixés les uns aux autres par des traverses. Chacun des mâts est creux et traverse la paroi supérieure de la cuve annexe 22. Chacun des mâts forme soit une ligne de chargement 42 et/ou une ligne de déchargement permettant de charger ou de décharger du gaz liquéfié vers ou depuis la cuve annexe 22; soit un puits de secours permettant la descente d’une pompe de secours et d’une ligne de déchargement en cas de défaillance des autres pompes 29 de déchargement. Dans un mode de réalisation, deux des mâts forment une ligne de déchargement et sont, pour ce faire, chacun associés à une pompe 29 de déchargement qui est fixée à l’extrémité inférieure de la tour de chargement/déchargement alors que le troisième mât forme un puits de secours. Dans un tel mode de réalisation, la tour de chargement/déchargement 28 porte une ou plusieurs lignes de chargement qui ne constituent pas l’un des mâts de la structure tripode.
Selon un mode de réalisation particulier, la tour de chargement/déchargement 28 comporte une structure tripode, c’est-à-dire qu’elle comporte trois mâts verticaux alignés selon une même direction et fixés les uns aux autres par des traverses.
Selon un mode de réalisation non illustré, la pompe 29 n’est pas intégralement disposée à l’intérieur de la cuve annexe 22. Dans ce cas, le moteur de la pompe est fixé en dehors de la cuve annexe 22 et est, par exemple, fixé sur le pont du navire. La pompe comporte alors un arbre de rotor qui est logé à l’intérieur de l’une des lignes de chargement et qui est équipé d’une turbine disposée à l’intérieur de la cuve annexe 22, en partie basse de celle-ci.
La portion inférieure de la cuve annexe 2 est raccordée aux cuves principales 2, 3, à proximité de leur paroi de fond 11. En d’autres termes, la portion inférieure de la cuve annexe 22 est raccordée aux cuves principales 2, 3 à une distance de leur paroi de fond 11 qui est inférieure à 10 % de la hauteur de la cuve, avantageusement inférieure à 5 % et de préférence inférieure à 2%. En outre, l’organe d’aspiration d’une ou plusieurs des pompes 29 est disposé à un niveau inférieur à celui de la membrane primaire 9 des parois de fond 11 des cuves principales 2, 3. Ceci permet d’optimiser le volume utile de cargaison qu’il est possible de décharger depuis les cuves principales 2, 3.
De manière avantageuse, la cuve annexe 22 est raccordée aux cuves principales 2, 3 à proximité de la paroi arrière 10 desdites cuves principales 2, 3 ce qui permet d'optimiser la quantité de cargaison susceptible d'être déchargée, dans la mesure où un navire à tendance à pencher vers l’arrière. De même, de manière avantageuse, la cuve annexe 22 est positionnée, selon la direction longitudinale du navire à proximité des parois arrière des cuves principales 2, 3. En d’autres termes, la cuve annexe 22 est disposée vers l’arrière du navire par rapport aux plans transversaux médians coupant les cuves principales 2, 3 au milieu de leur longueur. En outre, les conduits 33 raccordant la portion inférieure de la cuve annexe 22 aux portions inférieures des cuves principales 2, 3 sont inclinées avec une pente orientée pour permettre l’écoulement gravitaire du gaz liquéfié des cuves principales 2, 3 vers la cuve annexe 22.
Par ailleurs, la cuve annexe 22 est équipée d’un conduit de collecte de vapeur 31 qui traverse une paroi de la cuve annexe 22, de préférence la paroi supérieure, et qui débouche ainsi à l’intérieur de la cuve annexe 22, à proximité de la paroi supérieure. Le conduit de collecte de vapeur 31 est raccordé à un collecteur de vapeur et est équipé d’une soupape de sureté 32 qui est tarée de manière à assurer une évacuation du gaz en phase vapeur, lorsque la pression dans l’espace intérieur de la cuve annexe 22 dépasse une pression seuil Ps. Ainsi, le conduit de collecte de vapeur 31 vise, en cas de surpression, à extraire de la vapeur du ciel gazeux et permet ainsi de contrôler la pression dans le ciel gazeux des cuves principales 2, 3 et de la cuve annexe 22 de manière à éviter les surpressions susceptibles d’endommager les cuves principales 2, 3 et la cuve annexe 22.
A titre d’exemple, le conduit de collecte de vapeur 31 est agencé pour conduire la vapeur extraite vers un mât de dégazage, vers un bruleur, vers un dispositif de production d’énergie, vers un dispositif de propulsion du navire ou vers un dispositif de re-liquéfaction dans lequel le gaz en phase vapeur est re-liquéfié puis réintroduit dans les cuves principales 2, 3 en phase liquide.
De manière avantageuse, la paroi supérieure de la cuve annexe 22 s’étend au même niveau ou avantageusement au-dessus des parois supérieures des cuves principales 2, 3.
En relation avec la figure 2, on observe la structure des conduits 33 assurant le raccordement des portions inférieures des cuves principales 2, 3 aux portions inférieures de la cuve annexe 22. Chaque conduit 33 comporte un tube métallique primaire 34 qui traverse une paroi de l’une des cuves principales 2, 3, par exemple une paroi de chanfrein inférieure 17, 18, l’une des parois de cofferdam 20, 21 définissant l’espace de cofferdam central 19 et une paroi latérale de la cuve annexe 22. Le tube métallique primaire 34 comprend ainsi une première extrémité débouchant dans l’espace interne de l’une des cuves principales 2, 3 et une deuxième extrémité opposée à la première extrémité et débouchant dans l’espace interne de la cuve annexe 22. Le tube métallique primaire 34 présente à chacune de ses extrémités une collerette, non représentée, qui est fixée tout autour de l’extrémité du tube métallique primaire 34. Les deux collerettes sont respectivement soudées de manière étanche à la membrane d’étanchéité primaire 9 de la cuve principale 2, 3 et à la membrane d’étanchéité primaire 27 de la cuve annexe 22.
Chaque conduit 33 comporte également un tube métallique secondaire 35 qui est disposée autour du tube métallique primaire 34 de manière concentrique à celui-ci. Le tube métallique secondaire 35 traverse la structure porteuse 6, la barrière thermiquement isolante secondaire 5 et la membrane étanche secondaire 9 de la paroi de chanfrein inférieure 17, 18 de l’une des cuves principales 2, 3 et de la paroi latérale de la cuve annexe 22. Ainsi, le tube métallique secondaire 35 comprend une première extrémité débouchant dans la barrière thermiquement isolante primaire 8 de l’une des cuves principales 2, 3 et une deuxième extrémité opposée à la première extrémité débouchant dans la barrière thermiquement isolante primaire 26 de la cuve annexe 22.
De la même manière que le tube métallique primaire 34, le tube métallique secondaire 35 présente à chacune de ses extrémités une collerette, non illustrée, qui est fixée tout autour de l’extrémité du tube métallique secondaire 35. Les deux collerettes sont respectivement soudées de manière étanche à la membrane d’étanchéité secondaire 7 de l’une des cuves principales 2, 3 et à la membrane d’étanchéité secondaire 25 de la cuve annexe 22.
Le tube métallique primaire 34 et le tube métallique secondaire 35 sont, par exemple, réalisés en Invar®, c’est-à-dire un alliage de fer et de nickel dont le coefficient de dilatation est typiquement compris entre 1,2.10-6et 2.10-6K-1.
Selon un mode de réalisation non représenté, une couche thermiquement isolante primaire est insérée entre le tube métallique primaire 34 et le tube métallique secondaire 35 tout autour de la paroi extérieure du tube métallique primaire 34 afin d’assurer la même fonction que la barrière thermiquement isolante primaire.
Le conduit 33 comporte également un tube de support 36 qui traverse l’une des parois de cofferdam 20, 21 de l’espace de cofferdam central 19. Le tube de support 36 est disposé autour du tube métallique secondaire 35 de manière concentrique à celui-ci. Le tube de support 36 est fixé d’une part à la structure porteuse 6 de l’une des cuves principales 2, 3 et d’autre part à la structure porteuse 23 de la cuve annexe 22. Le tube de support 36 assure la même fonction que les structures porteuses des cuves principales 2, 3 et annexe et permet ainsi de soutenir le tube métallique secondaire 35 et le tube métallique primaire 34. De plus, le conduit 33 comprend une couche thermiquement isolante secondaire, s’étendant tout autour de la paroi extérieure du tube métallique secondaire 35, entre le tube métallique secondaire 35 et le tube de support 36. La couche thermiquement isolante secondaire assure ainsi la même fonction que la barrière thermiquement isolante secondaire.
On observe ainsi qu’un tel conduit 33 permet d’assurer la continuité des membranes primaires et secondaires étanches ainsi que des barrières thermiquement isolantes primaires et secondaires entre la cuve annexe 22 et les cuves principales 2, 3.
De manière avantageuse, le tube métallique primaire 34 et le tube métallique secondaire 35 comportent un ou plusieurs dispositifs de compensation, tels que des soufflets, permettant de leur apporter de la flexibilité selon leur direction longitudinale de manière à autoriser leur contraction et leur dilatation.
La figure 3 illustre la structure des conduits 37 assurant le raccordement de la portion supérieure des cuves principales 2, 3 à la portion supérieure de la cuve annexe 22. Grâce à ces conduits 37, les portions supérieures des cuves principales 2, 3 et de la cuve annexe 22 sont raccordées de manière à permettre une communication des phases vapeurs des cuves principales 2, 3 et de la cuve annexe 22. La pression de la phase vapeur est donc sensiblement similaire dans les cuves principales 2, 3 et dans la cuve annexe 22. Lorsque la pression augmente dans les cuves principales 2, 3 et annexe 22 jusqu’à ce que la pression de la phase vapeur à l’intérieur de la cuve annexe 22 dépasse la pression seuil Ps de la soupape de sureté 32, la soupape de sureté 32 s‘ouvre de sorte à évacuer la vapeur en excès de ladite cuve annexe 22.
Dans le mode de réalisation de la figure 3, les conduits 37 présentent une structure similaire aux conduits 33 décrits en relation avec la figure 2. Ainsi, les conduits 37 présentent chacun trois tubes concentriques à savoir un tube métallique primaire 38, un tube métallique secondaire 39 et un tube de support 40. Le tube métallique primaire 38 traverse la paroi de chanfrein supérieure 15, 16 de l’une des cuves principales 2, 3 et la paroi de latérale de la cuve annexe 22. Chacune des extrémités du tube métallique primaire 38 comporte une collerette. L’une des collerettes est soudée de manière étanche à la membrane primaire 9 de la cuve principale 2, 3 tandis que l’autre est soudée de manière étanche à la membrane primaire 27 de la cuve annexe 22. Le tube métallique secondaire 35 traverse la structure porteuse 6, la barrière thermiquement isolante secondaire 5 et la membrane secondaire étanche 7 de l’une des cuves principales 2, 3 et de la cuve annexe 22. Chacune des extrémités du tube métallique secondaire 39 comporte une collerette, l’une étant soudée de manière étanche à la membrane étanche secondaire 7 de la cuve principale 2, 3 et l’autre étant soudée de manière étanche à la membrane étanche secondaire 25 de la cuve annexe 22. Le tube de support 40 est quant à lui soudé à la structure porteuse 6 de la cuve principale 2, d’une part, et à la structure porteuse 23 de la cuve annexe 22, d’autre part. De manière avantageuse, une couche thermiquement isolante primaire est disposée radialement entre le tube métallique primaire 38 et le tube métallique secondaire 39 et une couche thermiquement isolante secondaire est disposée radialement entre le tube métallique secondaire 39 et le tube de support 40.
Comme illustré sur la figure 5 qui représente une vue de dessus de l’installation 1, la cuve annexe 22 est ici disposée entre les deux cuves principales 2, 3, dans l’espace de cofferdam central 19.
Dans le mode de réalisation de la figure 4, les conduits 41 raccordent la portion supérieure des cuves principales 2, 3 à la portion supérieure de la cuve annexe 22 en passant au travers de l’espace de cofferdam supérieur qui est défini entre la coque externe et la coque interne du navire, au-dessus des cuves principales 22, 23. Chaque conduit 41 comporte un tube primaire qui traverse la paroi de plafond de l’une des cuves principales 2, 3 pour déboucher dans la portion supérieure de la cuve principale 2, 3 et traverse une paroi de la cuve annexe 22 pour déboucher dans la portion supérieure de la cuve annexe 22. Comme dans le mode de réalisation précédent, le tube métallique primaire comporte deux collerettes qui sont disposées aux deux extrémités du conduit primaire et sont respectivement soudées à la membrane étanche primaire 9 de la cuve principale 2, 3 et à la membrane étanche primaire 27 de la cuve annexe 22. Par ailleurs, soit le tube métallique primaire est également raccordé de manière étanche à la membrane étanche secondaire de la cuve principale et de la cuve annexe 22 afin d’assurer leur continuité, soit le conduit comporte un tube métallique secondaire, non illustré sur la figure 4. Dans ce cas, le tube métallique secondaire est disposé coaxialement au tube métallique primaire, autour dudit tube métallique primaire. Le tube métallique secondaire comporte des extrémités équipées de collerettes qui sont respectivement soudées à la membrane étanche secondaire de la cuve principale et à la membrane étanche secondaire de la cuve annexe 22.
Dans un mode de réalisation, non illustré, la portion supérieure de chacune des cuves principales 2, 3 est raccordée à la portion supérieure de la cuve annexe 22 par deux conduits 41 qui débouchent dans l’espace interne de ladite cuve principale 2, 3 de part et d’autre d’un plan vertical longitudinal médian de ladite cuve principale 2, 3. De manière avantageuse, les deux conduit s41 débouchent dans la portion supérieure de la cuve principale, à deux extrémités de la paroi de plafond 12 qui sont opposées l’une à l’autre selon une direction transversale perpendiculaire à la direction longitudinale du navire. Ainsi, si le navire se trouve immobilisé dans une position inclinée dans laquelle il présente une inclinaison de gite, au moins l’un des deux conduits 41 débouche au niveau du point le plus élevé de la cuve principale 2, 3 et est ainsi apte à évacuer la phase vapeur du gaz liquéfié stocké dans la cuve principale vers la cuve annexe 22.
Comme illustré sur la figure 6 qui représente une vue de dessus de l’installation 1, la cuve annexe 22 n’est ici pas disposée entre les deux cuves principales 2, 3 mais est disposé dans le prolongement de l’espace de cofferdam central 19 à l’arrière des cuves principales 2, 3.
La figure 8 représente une installation 1 selon un autre mode de réalisation. Cette installation 1 diffère de celle décrite ci-dessus en relation avec les figures 1 à 6 par la position relative des cuves principales 2, 3 et de la cuve annexe 22. Dans ce mode de réalisation, les deux cuves principales 2, 3 sont disposées l’une à la suite de l’autre dans la direction longitudinale du navire. Les deux cuves principales 2, 3 sont alors séparées l’une de l’autre par un espace de cofferdam transversal 43 qui est défini entre deux parois de cofferdam transversales formant respectivement la structure porteuse de la paroi arrière 10 de l’une des cuves principales 2 et la structure porteuse de la paroi avant 44 de l’autre cuve principale 3. La cuve annexe 22 est logée dans l’espace de cofferdam transversal 43.
En référence à la figure 7, une vue écorchée d’un navire méthanier 170 montre une installation 1 comportant une cuve étanche et isolée 171 de forme générale prismatique montée dans la double coque 172 du navire. La paroi de la cuve 171 comporte une membrane primaire destinée à être en contact avec le GNL contenu dans la cuve, une membrane secondaire agencée entre la membrane primaire et la double coque 172 du navire, et deux barrières thermiquement isolantes agencées respectivement entre la membrane primaire et la membrane secondaire et entre la membrane secondaire et la double coque 172.
De manière connue en soi, des canalisations de chargement/déchargement 173 disposées sur le pont supérieur du navire peuvent être raccordées, au moyen de connecteurs appropriées, à un terminal maritime ou portuaire pour transférer une cargaison de GNL depuis ou vers la cuve 171.
La figure 7 représente également un exemple de terminal maritime comportant un poste de chargement et de déchargement 175, une conduite sous-marine 176 et une installation à terre 177. Le poste de chargement et de déchargement 175 est une installation fixe off-shore comportant un bras mobile 174 et une tour 178 qui supporte le bras mobile 174. Le bras mobile 174 porte un faisceau de tuyaux flexibles isolés 179 pouvant se connecter aux canalisations de chargement/déchargement 173. Le bras mobile 174 orientable s'adapte à tous les gabarits de méthaniers. Une conduite de liaison non représentée s'étend à l'intérieur de la tour 178. Le poste de chargement et de déchargement 175 permet le chargement et le déchargement du méthanier 170 depuis ou vers l'installation à terre 177. Celle-ci comporte des cuves de stockage de gaz liquéfié 180 et des conduites de liaison 181 reliées par la conduite sous-marine 176 au poste de chargement ou de déchargement 175. La conduite sous-marine 176 permet le transfert du gaz liquéfié entre le poste de chargement ou de déchargement 175 et l'installation à terre 177 sur une grande distance, par exemple 5 km, ce qui permet de garder le navire méthanier 170 à grande distance de la côte pendant les opérations de chargement et de déchargement.
Pour engendrer la pression nécessaire au transfert du gaz liquéfié, on met en œuvre des pompes embarquées dans le navire 170 et/ou des pompes équipant l'installation à terre 177 et/ou des pompes équipant le poste de chargement et de déchargement 175.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention revendiquée.
L’usage du verbe « comporter », « comprendre » ou « inclure » et de ses formes conjuguées n’exclut pas la présence d’autres éléments ou d’autres étapes que ceux énoncés dans une revendication.
Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait être interprété comme une limitation de la revendication.

Claims (22)

  1. Installation (1) de stockage d’un gaz liquéfié comportant:
    - deux cuves principales (2, 3) présentant chacune une portion inférieure et une portion supérieure qui est située au-dessus d’une limite supérieure de remplissage de ladite cuve principale (2, 3) ;
    - une cuve annexe (22) présentant une portion supérieure s'étendant au-dessus de la limite supérieure de remplissage des cuves principales (2, 3) ;
    - une ligne de déchargement (42) du gaz liquéfié qui traverse une paroi de plafond de la cuve annexe (22) et débouche dans la portion inférieure de la cuve annexe (22), ladite ligne de déchargement (42) étant associée à une pompe (29) de déchargement ;
    - deux conduits de transfert du gaz liquéfié en phase liquide (33) qui raccordent respectivement la portion inférieure de la cuve annexe (22) à la portion inférieure de l’une et l’autre des deux cuves principales (2, 3) de sorte à permettre le déchargement des deux cuves principales (2, 3) via la ligne de déchargement ;
    - deux conduits de transfert du gaz liquéfié en phase vapeur (37, 41) qui raccordent respectivement la portion supérieure de la cuve annexe (22) à la portion supérieure de l’une et l’autre des deux cuves principales (2, 3) de sorte à assurer une communication des phases vapeurs des cuves principales (2, 3) et de la cuve annexe (22) ; et
    - un conduit de collecte de vapeur (31) qui traverse une paroi de l’une des cuves principales (2, 3) et annexe (22), débouche dans la portion supérieure de celle-ci et est agencé pour évacuer la phase vapeur de l'installation (1) de stockage du gaz liquéfié.
  2. Installation (1) selon la revendication 1, dans laquelle les conduits de transfert du gaz liquéfié en phase liquide (33) débouchent chacun dans la portion inférieure de l’une des cuves principales (2, 3) à une distance d’une paroi de fond (11) de ladite cuve principale (2, 3) qui est inférieure à 10 % de la hauteur de ladite cuve principale (2, 3).
  3. Installation (1) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la cuve annexe (22) et les cuves principales (2, 3) présentent chacune une paroi de fond (11) et dans laquelle la paroi de fond (11) de la cuve annexe (22) est disposée à une hauteur qui est inférieure à celle des parois de fond (11) des cuves principales (2, 3).
  4. Installation (1) selon la revendication 3, dans laquelle la pompe (29) de déchargement présente un organe d’aspiration qui est disposé à une hauteur inférieure à celle des parois de fond (11) des cuves principales (2, 3).
  5. Installation selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, comportant en outre une ligne de chargement qui traverse la paroi de plafond de la cuve annexe (22) et débouche dans la cuve annexe (22).
  6. Installation (1) selon la revendication 5, dans laquelle la cuve annexe (22) comporte une tour de chargement/déchargement (28) qui passe au travers d’une paroi de plafond de la cuve annexe (22), s’étend sur sensiblement toute la hauteur de la cuve annexe (22) et supporte la ligne de chargement, la ligne de déchargement (42) et la pompe (29) de déchargement.
  7. Installation (1) selon la revendication 6, dans laquelle la tour de chargement/déchargement (28) comporte une base qui coopère avec un pied de support (30) qui est fixé à une paroi inférieure d’une structure porteuse de la cuve annexe (22).
  8. Installation (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle le conduit de collecte de vapeur (31) traverse une paroi de plafond de la cuve annexe (22), le conduit de collecte de vapeur (31) étant équipé d’une soupape de sureté (32) qui est tarée de manière à assurer une évacuation du gaz en phase vapeur, lorsque la pression de la portion supérieure de la cuve annexe (22) dépasse une pression seuil Ps.
  9. Installation (1) selon la revendication 8, dans laquelle la cuve annexe (22) et les cuves principales (2, 3) comportent chacune une paroi de plafond (12) et dans laquelle la paroi de plafond de la cuve annexe (22) est disposée à une hauteur qui est supérieure à celle des parois de plafond (12) des cuves principales (2, 3).
  10. Installation (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans laquelle les cuves principales (2, 3) sont séparées par un espace de cofferdam (19, 43) défini par deux parois de cofferdam (20, 21) et dans laquelle la cuve annexe (22) est logée dans l’espace de cofferdam (19, 43).
  11. Installation (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans laquelle la cuve annexe (22) présente une dimension transversale et une dimension longitudinale qui sont chacune comprises entre 1,5 et 4 mètres.
  12. Installation (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, dans laquelle les cuves principales (2, 3) et la cuve annexe (22) comportent des parois présentant chacune, dans la direction d’épaisseur de ladite paroi, de l’extérieur vers l’intérieur, une barrière thermiquement isolante secondaire (5, 24) reposant contre une structure porteuse (6, 23), une membrane secondaire étanche (7, 25) reposant contre la barrière thermiquement isolante secondaire (5, 24), une barrière thermiquement isolante primaire (8, 26) reposant contre la membrane secondaire étanche (7, 25) et une membrane primaire étanche (9, 27) destinée à être en contact avec le gaz liquéfié stocké dans la cuve et reposant contre la barrière thermiquement isolante primaire (8, 26).
  13. Installation (1) selon la revendication 12, dans laquelle les conduits pour le transfert du gaz liquéfié en phase liquide (33) comportent chacun un tube métallique primaire (34) qui traverse une paroi de la cuve annexe (22) et est soudé de manière étanche à la membrane étanche primaire (9) de ladite paroi de la cuve annexe (22) et qui traverse une paroi de l’une des cuves principales (2, 3) et est soudé de manière étanche à le membrane étanche primaire (27) de ladite paroi de l’une des cuves principales (2, 3).
  14. Installation (1) selon la revendication 13, dans laquelle les conduits pour le transfert du gaz liquéfié en phase liquide (33) comportent chacun un tube métallique secondaire (35) qui est disposé autour du tube métallique primaire (34) et qui est soudée de manière étanche à la membrane étanche secondaire (7) de la paroi de la cuve principale (2, 3) qui est traversé par le tube métallique primaire (34) et à la membrane étanche secondaire (25) de la paroi de la cuve annexe (22) qui est traversée par le tube métallique primaire (34).
  15. Installation (1) selon la revendication 14, dans laquelle les conduits pour le transfert du gaz liquéfié en phase liquide (33) comportent chacun un tube de support (36) qui est disposé autour du tube métallique secondaire (35) et qui est fixé à une structure porteuse (6) de l’une des cuves principales (2, 3) et à la structure porteuse (23) de la cuve annexe (22).
  16. Navire (170), le navire comportant une installation (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 15.
  17. Navire selon la revendication 16, dans lequel les cuves principales (2, 3) s’étendent côte à côte selon une direction longitudinale du navire et sont séparées l’une de l’autre par un espace de cofferdam central (19).
  18. Navire selon la revendication 17, dans lequel la cuve annexe (22) est disposée dans l’espace de cofferdam central (19).
  19. Navire selon la revendication 17 ou 18, dans lequel la cuve annexe (22) est disposée vers l’arrière du navire par rapport aux plans transversaux médians coupant les cuves principales (2, 3) au milieu de leur longueur.
  20. Navire selon la revendication 16, dans lequel les cuves principales (2, 3) sont disposées l’une à la suite de l’autre selon une direction longitudinale du navire et sont séparées l’une de l’autre par un espace de cofferdam transversal (43) et dans lequel la cuve annexe (22) est disposée dans l’espace de cofferdam transversal (43).
  21. Système de transfert pour un fluide, le système comportant un navire (170) selon l’une quelconque des revendications 16 à 20, des canalisations isolées (173, 179, 176, 181) agencées de manière à relier la cuve (171) installée dans la coque du navire à une installation de stockage flottante ou terrestre (177) et une pompe pour entraîner un flux de fluide à travers les canalisations isolées depuis ou vers l’installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire.
  22. Procédé de chargement ou déchargement d’un navire (170) selon l’une quelconque des revendications 16 à 20, dans lequel on achemine un fluide à travers des canalisations isolées (173, 179, 176, 181) depuis ou vers une installation de stockage flottante ou terrestre (177) vers ou depuis la cuve (171) du navire.
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