FR3123409A1 - Installation de stockage d’un gaz liquéfié - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne une installation de stockage d’un gaz liquéfié comportant une structure porteuse (1) et une cuve étanche et thermiquement isolante agencée dans la structure porteuse (1), la structure porteuse (1) comprenant une structure de dôme (19) faisant saillie verticalement vers l’extérieur de la cuve depuis une paroi porteuse supérieure (3), la structure de dôme (19) comportant des parois de dôme verticales (22) faisant saillie vers le haut depuis la paroi porteuse supérieure (3) et comportant chacune une extrémité supérieure, la structure de dôme (19) comportant une paroi de siège (23) se développant horizontalement et comportant une zone de bordure périphérique (33), la structure de dôme (19) comportant un couvercle (25) qui recouvre le passage et est soudé de manière étanche à la paroi de siège (23), ledit couvercle (25) étant soudé à au moins une plaque intermédiaire (34), ladite plaque intermédiaire (34) étant soudée à la paroi de siège (23) dans la zone de bordure périphérique (33). Figure pour l’abrégé : Fig. 4.

Description

Installation de stockage d’un gaz liquéfié
comprenant une cuve étanche et thermiquement isolante agencée dans une structure porteuse.
En particulier, l’invention se rapporte au domaine des cuves étanches et thermiquement isolantes pour le stockage et/ou le transport de gaz liquéfié à basse température, telles que des cuves 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. Ces cuves peuvent être installées à terre ou sur un ouvrage flottant. Dans le cas d’un ouvrage flottant, la cuve peut être destinée au transport de gaz liquéfié ou à recevoir du gaz liquéfié servant de carburant pour la propulsion de l’ouvrage flottant.
L’invention vise plus particulièrement une installation de stockage du type précité comportant une structure de dôme faisant saillie vers le haut depuis une paroi porteuse supérieure de la structure porteuse et destinée à être traversée par au moins une conduite destinée au chargement ou au déchargement de la cuve.
Arrière-plan technologique
Le document WO2015155377 divulgue une installation de stockage d’un gaz liquéfié comportant une structure porteuse, constituée par la double coque d’un navire, et une cuve étanche et thermiquement isolante agencée dans la structure porteuse. L’installation comporte une structure de dôme, représentée sur la du document précité, qui sert de point de pénétration pour différents équipements de la cuve, tels que des conduites destinées au chargement ou au déchargement de la cuve. La structure de dôme fait saillie vers le haut depuis une paroi porteuse supérieure. Elle comporte une paroi porteuse verticale qui s’élève au-dessus du pont du navire et une paroi horizontale qui est positionnée au sommet de la paroi porteuse verticale. La paroi horizontale supporte un couvercle qui est essentiellement constitué d’une paroi métallique de couvercle et d’une isolation thermique qui s’insère dans le sommet de la structure de dôme.
Pour fixer la paroi horizontale de la structure de dôme et la paroi métallique de couvercle et assurer l’étanchéité de la structure de dôme, il est connu de réaliser une ligne de soudure le long du bord périphérique de la paroi métallique de couvercle. Lorsque la pression régnant à l’intérieur de la cuve est supérieure à la pression atmosphérique, ce différentiel de pression exerce sur le couvercle un effort dirigé vers l’extérieur de la cuve qui sollicite en flexion la paroi métallique de couvercle. Des telles sollicitations sont susceptibles de dégrader la ligne de soudure précitée et d’entraîner ainsi des problèmes d’étanchéité de la structure de dôme, notamment lorsque la cuve est destinée à stocker le gaz à des pressions supérieures à celles des cuves à membranes traditionnelles.
Un tel agencement de structure de dôme n’est donc pas pleinement satisfaisant.
Résumé
Une idée à la base de l’invention est donc de proposer une installation de stockage de gaz liquéfié comportant une structure de dôme qui présente une meilleure tenue à la pression.
Pour ce faire, selon un mode de réalisation, l’invention fournit une installation de stockage d’un gaz liquéfié comportant une structure porteuse et une cuve étanche et thermiquement isolante agencée dans la structure porteuse, la structure porteuse comportant une paroi porteuse supérieure et la cuve comprenant une paroi de plafond fixée à la paroi porteuse supérieure, la paroi porteuse supérieure et la paroi de plafond étant interrompues localement de manière à délimiter une ouverture , la structure porteuse comprenant une structure de dôme faisant saillie vers l’extérieur de la cuve depuis la paroi porteuse supérieure autour de l’ouverture et définissant un passage destiné à être traversé par au moins une conduite destinée au chargement ou au déchargement en gaz liquéfié de la cuve, la structure de dôme comportant des parois de dôme faisant saillie depuis la paroi porteuse supérieure et comportant chacune une extrémité supérieure, la structure de dôme comportant une paroi de siège fixée aux extrémités supérieures des parois de dôme verticales, la paroi de siège se développant horizontalement et comportant une zone de bordure périphérique qui borde le passage et qui fait saillie vers le passage à partir des parois de dômes verticales, la structure de dôme comportant un couvercle qui recouvre le passage et est soudé de manière étanche à la paroi de siège, ledit couvercle étant soudé à au moins une plaque intermédiaire, ladite plaque intermédiaire étant soudée à la paroi de siège dans la zone de bordure périphérique.
Ainsi, le couvercle étant soudé à la zone de bordure périphérique qui est la zone de la paroi de siège la plus proche du centre de la structure de dôme, le moment s’exerçant sur lesdites soudures lorsque la pression dans la cuve est supérieure à la pression à l’extérieur de la cuve couvercle, est réduit, ce qui permet de limiter la flexion du couvercle et d’améliorer la tenue à la pression des soudures assurant la fixation du couvercle à la paroi de siège. En outre, l’utilisation d’une plaque intermédiaire permet de répartir les efforts sur un plus grand nombre de soudures. De plus, la plaque intermédiaire constitue une raideur additionnelle entre le couvercle et la paroi de siège qui est susceptible d’absorber une partie des efforts en se déformant.
Selon des modes de réalisation, une telle installation peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes.
Selon un mode de réalisation, la plaque intermédiaire est soudée à la zone de bordure périphérique le long d’un bord interne de la zone de bordure périphérique. Ceci permet de fixer la plaque intermédiaire à la paroi de siège au moyen d’une ligne soudure à clin qui est simple à mettre en œuvre et assure des performances de fixation satisfaisantes.
Selon un mode de réalisation, le couvercle est soudé à une pluralité de plaques intermédiaires qui sont disposées autour du passage et qui sont chacune soudées à la paroi de siège dans la zone de bordure périphérique, de préférence le long du bord interne de la zone de bordure périphérique.
Selon un mode de réalisation, la ou chaque plaque intermédiaire fait saillie vers l’intérieur de la structure de dôme. Ainsi, la plaque intermédiaire s’étend vers le passage au-delà du bord interne de la zone de bordure périphérique.
Selon un mode de réalisation, la plaque intermédiaire est soudée au couvercle par l’intermédiaire d’au moins une ligne de soudure, continue ou discontinue, s’étendant le long d’au moins un bord de la plaque intermédiaire.
Selon un mode de réalisation, la plaque intermédiaire est soudée au couvercle par l’intermédiaire d’au moins deux lignes de soudure s’étendant respectivement le long d’au moins deux bords de la plaque intermédiaire disposés de part et d’autre du bord interne de la zone de bordure périphérique. Ceci permet de répartir les efforts sur des plus grandes surfaces de soudures et de fixer la plaque intermédiaire au couvercle au moyen de lignes de soudure à clin qui sont simples à mettre en œuvre et assurent des performances de fixation satisfaisantes.
Selon un mode de réalisation, le couvercle est soudé de manière étanche à la paroi de siège par l’intermédiaire d’un cadre intermédiaire qui est disposé autour du passage et autour de l’au moins une plaque intermédiaire.
Selon un mode de réalisation, le cadre intermédiaire est soudé à la paroi de siège au moyen d’au moins une ligne de soudure étanche s’étendant le long d’un bord périphérique interne ou externe du cadre intermédiaire. Selon un mode de réalisation, ladite ligne de soudure étanche est une ligne de soudure continue.
Selon un mode de réalisation, le couvercle est soudé au cadre intermédiaire au moyen d’au moins une ligne de soudure étanche. L’au moins un ligne de soudure étanche s’étend de préférence le long d’un bord périphérique externe du couvercle. Ainsi, les lignes de soudures assurant l’étanchéité entre le couvercle et la paroi de siège sont disposées à l’extérieur de la zone de fixation additionnelle du couvercle à la paroi de siège de sorte qu’elles ne sont que peu sollicitées par les efforts générés par la surpression régnant à l’intérieur de la cuve. Selon un mode de réalisation, ladite ligne de soudure étanche est une ligne de soudure continue.
Selon un mode de réalisation, le cadre intermédiaire est soudé à la paroi de siège par l’intermédiaire de deux lignes de soudure s’étendant respectivement le long du bord périphérique interne du cadre intermédiaire et le long du bord périphérique externe du cadre intermédiaire. Selon une première variante de réalisation, la ligne de soudure s’étendant le long du bord périphérique externe du cadre intermédiaire est continue et étanche alors que la ligne de soudure s’étendant le long du bord périphérique interne du cadre intermédiaire est discontinue. Selon une deuxième variante de réalisation, la ligne de soudure s’étendant le long du bord périphérique interne du cadre intermédiaire est continue et étanche alors que la ligne de soudure s’étendant le long du bord périphérique externe du cadre intermédiaire est discontinue. Enfin, selon une troisième variante de réalisation, les deux lignes de soudure sont étanches ce qui renforce encore davantage la fiabilité de l’étanchéité.
Selon un mode de réalisation la cuve comporte une paroi de cuve ancrée contre chacune des parois de dôme, chaque paroi de cuve comportant une membrane d’étanchéité primaire destinée à être en contact avec le gaz liquéfié contenu dans la cuve, la structure de dôme comportant un cadre profilé contre lequel est soudé la membrane d’étanchéité primaire, le cadre profilé étant soudé par une ligne de soudure étanche à la zone de bordure périphérique de la paroi de siège. Ainsi, sous l’effet de sa contraction thermique, la membrane d’étanchéité primaire exerce, sur la zone de bordure périphérique de la paroi de siège, un effort dirigé dans un sens opposé aux efforts qui s’exercent sur ladite zone de bordure périphérique en raison de la pression exercée sur le couvercle par la phase vapeur du gaz liquéfié, ce qui permet de limiter encore davantage la flexion de la paroi de siège et du couvercle.
En outre, la plaque intermédiaire et la zone de bordure périphérique créent une zone de conduction thermique du couvercle vers le cadre profilé qui permet de limiter la descente en température du cadre profilé et, par conséquent, de limiter les contraintes thermiques agissant sur le cadre profilé.
Selon un mode de réalisation, le cadre profilé présente une section en forme de L qui comporte une première aile et une deuxième aile perpendiculaires l’une à l’autre, la première aile étant soudée à la membrane d’étanchéité primaire et à la zone de bordure périphérique et s’étendant verticalement et la deuxième aile s‘étendant horizontalement et étant fixée à une patte de fixation qui fait saillie, vers la paroi de plafond, c’est-à-dire vers le bas, depuis la zone de bordure périphérique de la paroi de siège.
Selon un mode de réalisation, le cadre profilé comporte des goussets de renfort qui présentent chacun un premier bord en appui contre la première aile et un deuxième bord en appui contre la deuxième aile.
Selon un mode de réalisation, l’installation comporte une tour de chargement/déchargement passant au travers du passage défini par la structure de dôme, la tour de chargement/déchargement comportant au moins deux mâts verticaux passant au travers du couvercle et fixés l’un à l’autre par des traverses, les deux mâts verticaux formant chacun un conduit de chargement ou de déchargement de la cuve.
Selon un mode de réalisation, la paroi de plafond ainsi que chaque paroi de cuve ancrée contre l’une des parois de dôme comporte une barrière thermiquement isolante secondaire retenue contre la structure porteuse, une membrane d’étanchéité secondaire reposant contre la barrière thermiquement isolante secondaire, une barrière thermiquement isolante primaire reposant contre la membrane d’étanchéité secondaire et une membrane d’étanchéité primaire qui repose contre la barrière thermiquement isolante primaire et qui est destinée à être en contact avec le gaz liquéfié contenu dans la cuve.
Une cuve selon l’un des modes de réalisation précités peut faire partie d’une installation de stockage terrestre, par exemple pour stocker du GNL ou être installée dans une structure flottante, côtière ou en eau profonde, notamment un navire méthanier ou méthanier, une unité flottante de stockage et de regazéification (FSRU), une unité flottante de production et de stockage déporté (FPSO) et autres. Dans le cas d’une structure flottante, la cuve peut être destinée à recevoir du gaz naturel liquéfié servant de carburant pour la propulsion de la structure flottante.
Selon un mode de réalisation, l’invention concerne un navire pour le transport d’un fluide qui comporte une installation du type précité.
Selon un mode de réalisation, le navire comporte une double coque qui forme la structure porteuse.
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 du navire à une installation de stockage flottante ou terrestre et une pompe pour entrainer 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.
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.
Brève 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 est vue en perspective schématique d’une structure porteuse destinée à supporter une cuve étanche et thermique isolante de stockage d’un gaz liquéfié.
La est une vue schématique de la structure multicouche des parois de la cuve.
La est une vue schématique en coupe illustrant la structure de dôme.
La est une vue en coupe partielle illustrant la fixation du couvercle de la structure de dôme sur la paroi de siège.
La est une vue en perspective de dessous illustrant la structure de dôme.
La est une vue détaillée de la zone de la illustrant une pièce intermédiaire assurant la fixation du couvercle aux parois de siège.
] La est une vue en perspective de dessus de la structure de dôme.
La est une représentation partielle en perspective d’un cadre profilé formant une zone d’arrêt de la membrane d’étanchéité primaire.
La est une représentation partielle en perspective d’un cadre profilé selon une variante de réalisation de la .
La est une représentation schématique écorchée d’une cuve de navire méthanier et d’un terminal de chargement/déchargement de cette cuve.

Claims (16)

  1. Installation de stockage d’un gaz liquéfié comportant une structure porteuse (1) et une cuve étanche et thermiquement isolante agencée dans la structure porteuse (1), la structure porteuse (1) comportant une paroi porteuse supérieure (3) et la cuve comprenant une paroi de plafond (11) fixée à la paroi porteuse supérieure (3), la paroi porteuse supérieure (3) et la paroi de plafond (11) étant interrompues localement de manière à délimiter une ouverture (18), la structure porteuse (1) comprenant une structure de dôme (19) faisant saillie verticalement vers l’extérieur de la cuve depuis la paroi porteuse supérieure (3) autour de l’ouverture et définissant un passage (24) destiné à être traversé par au moins une conduite (20, 21) destinée au chargement ou au déchargement en gaz liquéfié de la cuve, la structure de dôme (19) comportant des parois de dôme (22) faisant saillie depuis la paroi porteuse supérieure (3) et comportant chacune une extrémité supérieure, la structure de dôme (19) comportant une paroi de siège (23) fixée aux extrémités supérieures des parois de dôme (22), la paroi de siège (23) se développant horizontalement et comportant une zone de bordure périphérique (33) qui borde le passage (24) et qui fait saillie vers le passage (24) à partir des parois de dômes verticales (22), la structure de dôme (19) comportant un couvercle (25) qui recouvre le passage et est soudé de manière étanche à la paroi de siège (23), ledit couvercle (25) étant soudé à au moins une plaque intermédiaire (34), ladite plaque intermédiaire (34) étant soudée à la paroi de siège (23) dans la zone de bordure périphérique (33).
  2. Installation selon la revendication 1, dans laquelle la plaque intermédiaire (34) est soudée à la zone de bordure périphérique (33) le long d’un bord interne (37) de la zone de bordure périphérique (33).
  3. Installation selon la revendication 2, dans laquelle le couvercle (25) est soudé à une pluralité de plaques intermédiaires (34) qui sont disposées autour du passage et qui sont chacune soudées à la paroi de siège (23) dans la zone de bordure périphérique (33), le long du bord interne (37) de la zone de bordure périphérique (33).
  4. Installation selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle la ou chaque plaque intermédiaire (34) fait saillie vers l’intérieur de la structure de dôme (19) et dans laquelle la plaque intermédiaire (34) est soudée au couvercle (25) par l’intermédiaire d’au moins une ligne de soudure (35, 36) s’étendant le long d’au moins un bord de la plaque intermédiaire (34).
  5. Installation selon la revendication 4 prise en combinaison avec la revendication 2, dans laquelle la ou chaque plaque intermédiaire (34) est soudée au couvercle (25) par l’intermédiaire d’au moins deux lignes de soudure (35, 36) s’étendant le long d’au moins deux bords de la plaque intermédiaire (34) disposés de part et d’autre du bord interne (37) de la zone de bordure périphérique (33).
  6. Installation selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle le couvercle (25) est soudé de manière étanche à la paroi de siège (23) par l’intermédiaire d’un cadre intermédiaire (28) qui est disposé autour du passage (24) et autour de l’au moins une plaque intermédiaire (34).
  7. Installation selon la revendication 6, dans laquelle le cadre intermédiaire (28) est soudé à la paroi de siège (23) au moyen d’au moins une ligne de soudure étanche (29, 30) s’étendant le long d’un bord périphérique interne ou externe du cadre intermédiaire (28).
  8. Installation selon la revendication 6 ou 7, dans laquelle le couvercle (25) est soudé au cadre intermédiaire (28) au moyen d’au moins une ligne de soudure étanche (31), l’au moins une ligne de soudure étanche (31) s’étendant de préférence le long d’un bord périphérique (39) externe du couvercle (25).
  9. Installation selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle la cuve comporte une paroi de cuve ancrée contre chacune des parois de dôme (22), chaque paroi de cuve comportant une membrane d’étanchéité primaire (17) destinée à être en contact avec le gaz liquéfié contenu dans la cuve, la structure de dôme (19) comportant un cadre profilé (40) contre lequel est soudé la membrane d’étanchéité primaire (17) et qui est soudé par une ligne de soudure (43) étanche à la zone de bordure périphérique (33) de la paroi de siège (23).
  10. Installation selon la revendication 9, dans laquelle le cadre profilé (40) présente une section en forme de L qui comporte une première aile (41) et une deuxième aile (42) perpendiculaires l’une à l’autre, la première aile (41) étant soudée à la membrane d’étanchéité primaire (17) et à la zone de bordure périphérique (33) et s’étendant verticalement et la deuxième aile (42) s‘étendant horizontalement et étant fixée à une patte de fixation (44) qui fait saillie vers la paroi de plafond (11) depuis la zone de bordure périphérique (33) de la paroi de siège (23).
  11. Installation selon la revendication 10, dans laquelle le cadre profilé (40) comporte des goussets de renfort (46) qui présentent chacun un premier bord en appui contre la première aile (41) et un deuxième bord en appui contre la deuxième aile (42).
  12. Installation selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, comportant une tour de chargement/déchargement (26) passant au travers du passage (24) défini par la structure de dôme (19), la tour de chargement/déchargement (26) comportant au moins deux mâts verticaux passant au travers du couvercle (25) et fixés l’un à l’autre par des traverses (27), les deux mâts verticaux formant chacun un conduit de chargement ou de déchargement de la cuve.
  13. Installation selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, dans laquelle la paroi de plafond (11) ainsi que chaque paroi de cuve ancrée contre l’une des parois de dôme verticales (22) comporte une barrière thermiquement isolante secondaire (12) retenue contre la structure porteuse (1), une membrane d’étanchéité secondaire (14) reposant contre la barrière thermiquement isolante secondaire (12), une barrière thermiquement isolante primaire (15) reposant contre la membrane d’étanchéité secondaire (14) et une membrane d’étanchéité primaire (17) qui repose contre la barrière thermiquement isolante primaire (15) et qui est destinée à être en contact avec le gaz liquéfié contenu dans la cuve.
  14. Navire (70) pour le transport d’un fluide, le navire comportant une installation selon l’une quelconque des revendications 1 à 13.
  15. Système de transfert pour un fluide, le système comportant un navire (70) selon la revendication 14, des canalisations isolées (73, 79, 76, 81) agencées de manière à relier la cuve (71) du navire à une installation de stockage flottante ou terrestre (77) 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.
  16. Procédé de chargement ou déchargement d’un navire (70) selon la revendication 14, dans lequel on achemine un fluide à travers des canalisations isolées (73, 79, 76, 81) depuis ou vers une installation de stockage flottante ou terrestre (77) vers ou depuis la cuve du navire (71).
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