FR3134616A1 - Cuve étanche et thermiquement isolante et procédé de mise sous vide associé - Google Patents

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Guillaume De Combarieu
Guillaume SALMON LEGAGNEUR
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Gaztransport et Technigaz SA
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Abstract

L’invention concerne une cuve comprenant un espace intermédiaire et un procédé de mise sous vide pour mettre sous vide un espace intermédiaire dans une cuve (1) étanche et thermiquement isolante, dans laquelle dans laquelle l’espace intermédiaire (30) comprend une phase gazeuse, la phase gazeuse étant constituée d’une ou plusieurs espèces chimiques principales, et éventuellement une ou plusieurs espèces chimiques résiduelles, dans laquelle la ou chaque espèce chimique principale présente une pression de vapeur saturante à toute température inférieure à 126 K inférieure à la pression de vapeur saturante de l’azote à ladite température inférieure à 126 K, dans laquelle la pression dans l’espace intermédiaire (30) à une pression absolue inférieure à un seuil de pression, ledit seuil de pression étant inférieur au point triple de ladite ou chaque espèce chimique principale, et dans laquelle la ou chaque espèce chimique résiduelle est à une pression partielle inférieure à 0,1 kPa. Figure pour l’abrégé : Fig. 3

Description

Cuve étanche et thermiquement isolante et procédé de mise sous vide associé
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, telle qu’une cuve pour le transport d’hydrogène liquide, qui est à environ -253°C à pression atmosphérique mais qui peut aussi être stocké sous une pression plus élevée. Ces cuves peuvent être installées à poste fixe ou sur tout véhicule terrestre ou flottant.
 Arrière-plan technologique
Il est connu des cuves autoporteuses terrestres pour le stockage et/ou le transport de gaz liquéfié à pression atmosphérique.
Il est également connu des cuves à membranes pour le stockage et/ou le transport de gaz naturel liquéfié à pression atmosphérique. Une telle cuve comprend par exemple, une paroi de cuve présentant successivement, dans le sens de l'épaisseur, depuis l'intérieur vers l'extérieur de la cuve, une membrane d'étanchéité primaire destinée à être en contact avec le gaz naturel liquéfié, une barrière thermiquement isolante primaire, une membrane d'étanchéité secondaire, une barrière thermiquement isolante secondaire et une structure porteuse définissant la forme générale de la cuve.
Les membranes d’étanchéité primaire et secondaire délimitent entre elles un espace primaire qui contient la barrière isolante primaire.
Afin de maintenir le gaz sous forme liquide à l’intérieur de la cuve, il est important que la cuve présente d’excellentes propriétés d’isolation thermique. En effet, une telle cuve doit limiter au maximum le réchauffement du gaz liquéfié contenu à l’intérieur de la cuve et doit limiter la conduction thermique vers l’extérieur de la cuve qui pourrait endommager des éléments sensibles aux basses températures.
Il est connu par exemple dans le document Glass bubbles insulation for liquid hydrogen storage tanks, J. P. Sass, W. W. St. Cyr, T. M. Barrett, R. G. Baumgartner, J. W. Lott , and J. E. Fesmirel, June 30, 2009 de diminuer la pression de l’espace intermédiaire d’une cuve sphérique autoporteuse afin d’améliorer les propriétés d’isolation thermique de la cuve.
Néanmoins, le processus de mise sous vide pour mettre sous vide un tel espace intermédiaire au moyen de pompes à vide dans la cuve est un processus long et énergivore.
En d’autres termes, il est difficile d’extraire la totalité l’air présent initialement dans l’espace. Ainsi, il est difficile d’extraire l’azote et l’oxygène qui sont les principaux constituants de l’air.
Résumé
Certains aspects de l’invention partent du constat que lors de la mise en froid de la cuve, les espèces chimiques telles que l’oxygène et l’azote initialement en phase gazeuse peuvent se condenser en phase liquide et éventuellement dans un second temps se solidifier en phase solide si la pression et la température diminuent suffisamment. Ainsi, l’azote par exemple peut se répandre facilement dans l’espace primaire en phase liquide puis se solidifier.
Ce phénomène entraîne l’endommagement de la cuve, avec notamment la diminution des propriétés d’isolation thermique de la cuve par la formation de liquide ou glace répandu dans l’épaisseur de l’espace primaire, formant ainsi des ponts thermiques.
Une idée à la base de l’invention est de proposer un procédé de mise sous vide pour mettre sous vide un espace intermédiaire dans une cuve étanche et thermiquement isolante.
Une autre idée à la base de l’invention est de proposer un procédé de mise sous vide amélioré pour mettre sous vide un espace intermédiaire dans une cuve étanche et thermiquement isolante, présentant des avantages en termes de rapidité et de consommation énergétique.
Une autre idée à la base de l’invention est de proposer un procédé de mise sous vide pour mettre sous vide un espace intermédiaire dans une cuve étanche et thermiquement isolante, plus économique en énergie et moins coûteux que les procédés de mise sous vide connus.
Une autre idée à la base de l’invention est de proposer une cuve étanche et thermiquement isolante comprenant une phase gazeuse dans un espace intermédiaire présentant d’excellentes propriétés physico-chimiques.
En particulier une idée à la base de l’invention est de proposer une phase gazeuse dans un espace intermédiaire dans des conditions permettant à ladite phase gazeuse, en cas de diminution de la température, de se condenser d’une phase gazeuse à une phase solide sans passer par une phase liquide.
Selon un mode de réalisation, l’invention fournit un procédé de mise sous vide pour mettre sous vide un espace intermédiaire dans une cuve étanche et thermiquement isolante,
la cuve étanche et thermiquement isolante comprenant une paroi étanche externe, une paroi étanche interne située à distance d’un côté intérieur de la paroi étanche externe et définissant un espace interne destiné à contenir du gaz liquéfié, préférentiellement de l’hydrogène et un espace intermédiaire situé entre la paroi étanche externe et la paroi étanche interne, le procédé comprenant les étapes de :
- remplacer une phase gazeuse présente dans l’espace intermédiaire par une phase gazeuse de remplacement à une première température, la première température étant supérieure à 273 K, la phase gazeuse de remplacement étant constituée d’une ou plusieurs espèces chimiques principales, et éventuellement une ou plusieurs espèces chimiques résiduelles, le remplacement de la phase gazeuse comportant l’étape d’injecter la phase gazeuse de remplacement dans l’espace intermédiaire à une première pression, la première pression dans l’espace intermédiaire étant inférieure à 500 kPa absolus, dans lequel la ou chaque espèce chimique principale est à l’état gazeux à la première température et à une pression partielle inférieure à la première pression, dans lequel la ou chaque espèce chimique principale présente une pression de vapeur saturante à toute température inférieure à 126 K inférieure à la pression de vapeur saturante de l’azote à ladite température inférieure à 126 K,
- abaisser la pression dans l’espace intermédiaire jusqu’à une pression absolue inférieure à un seuil de pression, et
- mettre en froid la cuve en injectant un fluide à une deuxième température inférieure à 273K dans l’espace interne de la cuve,
dans lequel le seuil de pression est inférieur au point triple de ladite ou chaque espèce chimique principale, pour faire condenser en phase solide ladite ou chaque espèce chimique principale lors de la mise en froid de la cuve,
et dans lequel la ou chaque espèce chimique résiduelle est à une pression partielle inférieure à 0,1 kPa.
La phase gazeuse initialement présente comprend, par exemple, de l’air qui est principalement constitué d’azote et d’oxygène. Il est donc important de remplacer cette phase gazeuse initialement présente afin de préparer la mise sous vide de l’espace intermédiaire. Ainsi, la ou chaque espèce chimique principale est à l’état gazeux avant la mise en froid de la cuve et condense à l’état solide sous la forme de neige ou de glaçons, lorsque la température diminue, sans passer par l’état liquide. Ainsi, cette condensation réduit considérablement le volume occupé par les espèces chimiques principales et donc la pression régnant dans l’espace intermédiaire. De plus, le risque qu’une espèce chimique présente dans l’espace intermédiaire se condense en phase liquide et se répandre dans l’espace primaire est fortement diminué. La formation de pont thermique à travers l’espace intermédiaire se trouve également fortement réduite.
Selon des modes de réalisation, un tel procédé de mise sous vide peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes.
Selon un mode de réalisation, la première pression est inférieure à 110 kPa absolus. Ainsi, les efforts de pression sur les parois étanches sont modérés, ce qui permet des constructions relativement légères, notamment sous la forme de membranes.
Selon un mode de réalisation, le seuil de pression est inférieur à 1 kPa, préférentiellement inférieur à 0,1 kPa. Ainsi, la quantité de matière susceptible de se condenser lors de la mise en froid est relativement faible.
Selon un mode de réalisation, la pression de vapeur saturante à toute température inférieure à 126 K de la ou chaque espèce chimique principale est inférieure à la pression de vapeur saturante de l’azote à la température inférieure à 126 K dans un rapport inférieur à 1/10, préférentiellement un rapport inférieur à 1/1000, encore plus préférentiellement un rapport inférieur à 1/10000.
Selon un mode de réalisation, la ou chaque espèce chimique résiduelle est à une pression partielle inférieure à 10 Pa, préférentiellement inférieure à 1 Pa.
Ainsi, la quantité d’espèce chimique résiduelle présente dans l’espace pouvant potentiellement se condenser en phase liquide est très faible. Grâce à ces caractéristiques, les capacités d’isolation thermique de la cuve sont donc préservées.
Selon un mode de réalisation, la ou chaque espèce chimique principale est choisie parmi : le dioxyde de carbone et le trans-1,3,3,3-Tetrafluoropropene.
Selon un mode de réalisation, la phase gazeuse remplacée comporte le dioxyde de carbone comme unique espèce principale.
Ainsi, lors de la mise en froid de la cuve, le dioxyde de carbone va se condenser en phase solide sans passer par la phase liquide et former une phase solide plus ou moins poreuse. Le dioxyde de carbone est une espèce principale préférée qui va facilement pouvoir être condensée en phase solide durant la mise en froid de la cuve. La transition de phase du dioxyde de carbone de la phase gazeuse à la phase solide entraine une diminution supplémentaire de la pression dans l’espace intermédiaire. Ainsi, les propriétés d’isolation thermique de la cuve sont augmentées.
Selon un mode de réalisation, le remplacement de la phase gazeuse présente dans l’espace intermédiaire comporte :
aspirer ladite phase gazeuse présente dans l’espace intermédiaire vers l’extérieur de la paroi étanche externe jusqu’à ce que la pression absolue dans l’espace intermédiaire soit inférieure à un deuxième seuil de pression, dans lequel le deuxième seuil de pression est inférieur à 20 kPa, préférentiellement inférieur à 10 kPa, encore plus préférentiellement inférieur à 1 kPa, puis
injecter la phase gazeuse de remplacement dans l’espace intermédiaire.
Selon un mode de réalisation, les étapes d’aspiration de la phase gazeuse présente dans l’espace intermédiaire et d’injection de la phase gazeuse de remplacement sont réalisées de manière répétée.
Selon un mode de réalisation, le remplacement de la phase gazeuse présente dans l’espace intermédiaire comporte simultanément aspirer ladite phase gazeuse présente dans l’espace intermédiaire vers l’extérieur de la paroi étanche externe et injecter la phase gazeuse de remplacement dans l’espace intermédiaire, afin de réaliser un balayage de l’espace intermédiaire avec la phase gazeuse de remplacement.
Selon un mode de réalisation, la première température est supérieure à 330 K, préférentiellement supérieure à 373,15 K. Ainsi, l’eau présente dans l’espace intermédiaire à pression ambiante est vaporisée et pourra être évacuée facilement de cet espace intermédiaire.
Selon un mode de réalisation, la mise en froid de la cuve est effectuée par pulvérisation du fluide dans l’espace interne de la cuve.
Selon un mode de réalisation, la mise en froid de la cuve est effectuée par remplissage de l’espace interne de la cuve via une ligne de remplissage débouchant dans une partie de fond de la cuve.
Selon un mode de réalisation, le fluide est de l’hydrogène liquide.
Selon un mode de réalisation, le fluide est de l’argon liquide, de l’hélium liquide ou du diazote liquide.
Selon un mode de réalisation, la cuve étanche et thermiquement isolante comprend une membrane étanche secondaire située entre la paroi étanche externe et la paroi étanche interne, l’espace intermédiaire étant formé entre la membrane étanche secondaire et la paroi étanche interne, la paroi étanche interne étant une membrane étanche primaire, dans lequel l’espace intermédiaire comporte des éléments de support s’étendant dans la direction de l’épaisseur pour supporter la membrane étanche primaire.
De tels éléments de support peuvent être réalisés de multiples façons, par exemple sous la formes de bloc de matière isolante, de caissons rigides, de piliers, de parois d’entretoise, etc.
Selon un mode de réalisation, l’invention fournit aussi une cuve étanche et thermiquement isolante comprenant une paroi étanche externe, une paroi étanche interne située à distance d’un côté intérieur de la paroi étanche externe et définissant un espace interne destiné à contenir du gaz liquéfié, préférentiellement de l’hydrogène et un espace intermédiaire situé entre la paroi étanche externe et la paroi étanche interne,
dans laquelle l’espace intermédiaire comprend une phase gazeuse,
la phase gazeuse étant constituée d’une ou plusieurs espèces chimiques principales, et éventuellement une ou plusieurs espèces chimiques résiduelles,
dans laquelle la ou chaque espèce chimique principale présente une pression de vapeur saturante à toute température inférieure à 126 K inférieure à la pression de vapeur saturante de l’azote à ladite température inférieure à 126 K,
dans laquelle la phase gazeuse dans l’espace intermédiaire est à une pression absolue inférieure à un seuil de pression, ledit seuil de pression étant inférieur au point triple de ladite ou chaque espèce chimique principale, et
dans laquelle la ou chaque espèce chimique résiduelle est à une pression partielle inférieure à 0,1 kPa.
Selon un mode de réalisation, l’espace interne contient du gaz liquéfié, le gaz liquéfié présentant une température inférieure à 273 K.
Selon un mode de réalisation, l’espace interne contient du gaz liquéfié, le gaz liquéfié présentant une température inférieure à 173 K, préférentiellement inférieure à 123 K, par exemple inférieure à 50 K.
Selon un mode de réalisation, l’espace interne contient de l’hydrogène liquide.
Selon un mode de réalisation, ladite ou chaque espèce chimique principale est choisie parmi : le dioxyde de carbone et le trans-1,3,3,3-Tetrafluoropropene
Selon un mode de réalisation, le dioxyde de carbone est l’unique espèce principale de la phase gazeuse.
Selon un mode de réalisation, la cuve comprend une membrane étanche secondaire située entre la paroi étanche externe et la paroi étanche interne, l’espace intermédiaire étant formé entre la membrane étanche secondaire et la paroi étanche interne, la paroi étanche interne étant une membrane étanche primaire, dans lequel l’espace intermédiaire comporte une barrière thermiquement isolante primaire supportant la membrane étanche primaire.
Une telle cuve peut faire partie d’une installation de stockage terrestre, par exemple pour stocker de l’hydrogène liquide ou être installée dans une structure flottante, côtière ou en eau profonde, notamment un navire, une unité flottante de stockage et de regazéification (FSRU), une unité flottante de production et de stockage déporté (FPSO) et autres.
Selon un mode de réalisation, un navire pour le transport d’un gaz liquéfié, préférentiellement pour le transport d’hydrogène comporte une double coque et une cuve précitée disposée dans la double coque.
Selon un mode de réalisation, la double coque comporte une coque interne formant la structure porteuse de la cuve.
Selon un mode de réalisation, l’invention fournit aussi un système de transfert pour du gaz liquéfié, 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 gaz liquéfié 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 gaz liquéfié 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 représente une vue en perspective écorchée d’une cuve étanche et thermiquement isolante à membrane selon un mode de réalisation.
La est une vue schématique partielle et en coupe d’une portion de la cuve de la .
La est une vue en coupe d’un espace intermédiaire de la cuve de la .
La est une vue écorché d’une cuve autoporteuse selon un autre mode de réalisation
La est une représentation schématique écorchée d’une cuve de navire et d’un terminal de chargement/déchargement de cette cuve.
La illustre un diagramme à l’échelle log/log indiquant l’évolution des pressions de vapeur saturante de plusieurs espèces chimiques en fonction de la température.
En relation avec la , on observe une cuve 1 étanche et thermiquement isolante destinée à recevoir un gaz liquéfié, par exemple de l’hydrogène liquide. La cuve 1 repose sur une structure porteuse formée par la coque interne (non représentée) d’un navire à double coque (non représenté). La cuve 1 présente une forme générale polyédrique ou prismatique. La cuve 1 présente une première paroi transversale 2 et une deuxième paroi transversale 3, ici de forme octogonale. Sur la , la première paroi transversale 2 n’est représentée que partiellement afin de permettre la visualisation de l’espace interne de la cuve 1. La cuve 1 comporte également une paroi de plafond 4, une paroi de fond 5, des parois de chanfrein inférieures 6, des parois latérales 7 et des parois de chanfrein supérieures 8. La paroi de plafond 4, la paroi de fond 5, les parois de chanfrein inférieures 6, les parois latérales 7, et les parois de chanfrein supérieures 8 s’étendent selon la direction longitudinale du navire, relient les première et deuxième parois transversales 2, 3 au niveau d’arêtes transversales 9, et se rejoignent au niveau d’arêtes longitudinales 10.
La cuve 1 étanche et thermiquement isolante comporte de l’extérieur vers l’intérieur de la cuve 1, en relation avec la :
une paroi étanche externe 11,
une barrière thermiquement isolante secondaire 20 qui est fixée à la paroi étanche externe 11, la barrière thermiquement isolante secondaire 20 comportant des blocs de mousses isolantes,
une membrane étanche secondaire 24 ondulée portée par la barrière thermiquement isolante 20,
un espace intermédiaire 30 comprenant une phase gazeuse et une barrière thermiquement isolante primaire 25 comprenant des piliers de soutien,
une membrane étanche primaire 26 portée par la barrière thermiquement isolante primaire 25, la membrane étanche primaire 26 étant destinée à être en contact avec le gaz liquéfié contenu dans la cuve 1.
La phase gazeuse de l’espace intermédiaire 30 est constituée d’une ou plusieurs espèces chimiques principales, par exemple constituée de dioxyde de carbone, et éventuellement une ou plusieurs espèces chimiques résiduelles.
La ou chaque espèce chimique principale présente une pression de vapeur saturante à toute température inférieure à 126 K inférieure à la pression de vapeur saturante de l’azote à ladite température inférieure à 126 K. En d’autres termes, la ou chaque espèce chimique sont choisies parmi des espèces qui se situent à droite du N2tel qu’illustré sur le diagramme à l’échelle log/log de la . En échelle log/log les courbes des pressions de vapeur saturante des espèces chimiques sont quasiment toutes identiques mais décalées en température. Cependant au-delà de 126K, la courbe d’équilibre du N2s’arrête et il n’est plus possible de comparer l’écart de pression de vapeur saturante avec d’autres espèces chimiques.
La pression dans l’espace intermédiaire 30 est à une pression absolue inférieure au point triple de ladite ou chaque espèce chimique principale.
La ou chaque espèce chimique résiduelle est à une pression partielle inférieure à 0,1 kPa.
Dans un autre mode de réalisation, la cuve 111 est une cuve autoporteuse et comprend, de l’extérieur vers l’intérieur :
une structure porteuse 12
une paroi étanche externe 110,
un espace intermédiaire 130 comportant une phase gazeuse et une barrière thermiquement isolante 125,
une paroi étanche interne 126, et
un espace interne 13 destiné à contenir du gaz liquéfié, par exemple de l’hydrogène liquide. En alternative à la cuve autoporteuse, la cuve peut être de type à membrane inversée, c’est-à-dire comprenant une paroi interne rigide et une membrane souple à distance de la paroi interne rigide.
La phase gazeuse de l’espace intermédiaire 130 illustrée sur la peut être identique à la phase gazeuse de l’espace intermédiaire 30 illustrée sur les figures 2 et 3.
Il va être décrit ci-dessous, en relation avec la , un procédé pour mettre sous vide un espace intermédiaire dans une cuve étanche et thermiquement isolante selon un mode de réalisation.
Les éléments identiques ou similaires avec la portent les mêmes chiffres de références.
Le procédé pour mettre sous vide un espace intermédiaire dans une cuve étanche et thermiquement isolante comporte :
Remplacer la phase gazeuse présente dans l’espace intermédiaire par une phase gazeuse de remplacement à une température supérieure à 273 K.
Le remplacement de la phase gazeuse est effectué via une installation de gestion de gaz 110 reliée à la cuve 1.
L’installation de gestion de gaz 110 comprend :
une ligne d’alimentation 40 reliée à une source de gaz 41 et à un compresseur 50 et débouchant dans l’espace intermédiaire 30. La source de gaz 41 comporte un réservoir de gaz rempli d’une dite espèce principale ou un générateur de gaz apte à générer une dite espèce principale, par exemple le dioxyde de carbone.
une ligne d’aspiration 42 reliée à une pompe à vide 43 et débouchant dans l’espace intermédiaire 30.
L’installation de gestion de gaz 110 peut comprendre en outre différents éléments permettant de paramétrer et de surveiller l’injection et l’aspiration de gaz. Par exemple l’installation de gestion de gaz 110 comprend un ou plusieurs appareils choisis parmi :
un analyseur de gaz 44 extrait de l’espace secondaire par la ligne d’aspiration 42,
un débitmètre d’entrée de gaz 46 et/ou de sorti de gaz 45,
une unité de commande 47,
un capteur de pression 48 situé dans l’espace intermédiaire 30,
un capteur de température 49 situé dans l’espace intermédiaire 30.
Ainsi, la phase gazeuse est remplacée en réalisant une aspiration de la phase gazeuse de l’espace intermédiaire 30 via la ligne d’aspiration 42 durant laquelle la pompe à vide 43 est activée, et une injection dans laquelle la ou chaque espèce chimique principale est injectée en phase gazeuse depuis la source de gaz 41 jusque dans l’espace intermédiaire 30.
De manière optionnelle, cette opération de remplacement peut être réalisée de manière répétée jusqu’à ce que la phase gazeuse présente les paramètres souhaités.
Dans un premier exemple, la source de gaz est une source de CO2. Dans un second exemple, la source de gaz est une source de trans-1,3,3,3-Tetrafluoropropene.
La pompe à vide 43 est ensuite activée afin d’abaisser la pression jusqu’à une pression absolue inférieure au point triple de ladite ou chaque espèce chimique principale.
Dans un premier exemple, le point triple du dioxyde de carbone se situe à 519 kPa à 217K. Ainsi, pour le dioxyde de carbone, la pression sera abaissée jusqu’à une pression absolue inférieure à 519 kPa.
Dans un deuxième exemple, le point triple du trans-1,3,3,3-Tetrafluoropropene se situe à 0,22 kPa à 168 K. Ainsi, pour le trans-1,3,3,3-Tetrafluoropropene, la pression sera abaissée jusqu’à une pression absolue inférieure à 0,22 kPa.
Ensuite, l’espace interne 51 de la cuve 1 est rempli de gaz liquéfié, par exemple d’hydrogène liquide. Ainsi, la température de l’espace intermédiaire va diminuer par transfert thermique. La température de ladite ou chaque espèce chimique principale de la phase gazeuse va diminuer et ladite ou chaque espèce chimique principale va condenser directement en phase solide, sans passer par l’état liquide. Ce phénomène va donc permettre de diminuer davantage la pression de l’espace intermédiaire.
Un tel procédé décrit ci-dessus peut être appliqué de manière analogue à la cuve 111 autoporteuse, illustrée sur la et à d’autre cuve présentant un espace intermédiaire et destinée à contenir du gaz liquéfié.
On décrit ci-après un tableau de comparaison des espèces chimiques principales, diazote (N2), dioxyde de carbone (CO2) et trans-1,3,3,3-Tetrafluoropropene (R1234ze(E)) :
[Tableau 1] :
Espèce T triple (K) P triple (kPa) Psat à 126K (kPa) Psat à 303K (kPa) R= Psat(N2)/Psat à 126K
N2 63 1,25x101 3,40x103 N/A (supercritique) 1
CO2 217 5,19x102 1,40x10-2 7,20x103 242857
R1234ze(E) 168 2,20x10-1 <0,22 5,80x102 >15455
La deuxième colonne correspond à la température en Kelvin (K) du point triple de l’espèce principale indiquée dans la colonne de gauche.
La troisième colonne correspond à la pression en kilo Pascal (kPa) du point triple de l’espèce principale indiquée dans la colonne de gauche.
La quatrième et la cinquième colonnes correspondent à la pression saturante (Psat), respectivement à 126 K et à 303 K de l’espèce principale indiquée dans la première colonne de gauche.
La sixième colonne correspond au rapport de la pression saturante du diazote sur la pression saturante de l’espèce chimique principale indiquée dans la colonne de gauche, à 126 K.
Ainsi, on observe que la pression de vapeur saturante à toute température inférieure à 126 K de la ou chaque espèce chimique principale est inférieure à la pression de vapeur saturante du diazote à la température inférieure à 126 K dans un rapport de 242857 pour le CO2et de 15455 pour le R1234ze(E).
En référence à la , une vue écorchée d’un navire 70, par exemple un hydrogénier destiné à transporter de l’hydrogène liquéfié, montre une cuve 71, étanche et isolée, de forme générale prismatique montée dans la double coque 72 du navire. La paroi de la cuve 71 comporte une barrière étanche primaire destinée à être en contact avec le gaz liquéfié, préférentiellement de l’hydrogène, contenu dans la cuve, une barrière étanche secondaire agencée entre la barrière étanche primaire et la double coque 72 du navire, et deux barrières isolantes agencées respectivement entre la barrière étanche primaire et la barrière étanche secondaire et entre la barrière étanche secondaire et la double coque 72.
De manière connue en soi, des canalisations de chargement/déchargement 73 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 gaz liquéfié depuis ou vers la cuve 71.
La représente un exemple de terminal maritime comportant un poste de chargement et de déchargement 75, une conduite sous-marine 76 et une installation à terre 77. Le poste de chargement et de déchargement 75 est une installation fixe off-shore comportant un bras mobile 74 et une tour 78 qui supporte le bras mobile 74. Le bras mobile 74 porte un faisceau de tuyaux flexibles isolés 79 pouvant se connecter aux canalisations de chargement/déchargement 73. Le bras mobile 74 orientable s'adapte à tous les gabarits de navires. Une conduite de liaison non représentée s'étend à l'intérieur de la tour 78. Le poste de chargement et de déchargement 75 permet le chargement et le déchargement du navire 70 depuis ou vers l'installation à terre 77. Celle-ci comporte des cuves de stockage de gaz liquéfié 80 et des conduites de liaison 81 reliées par la conduite sous-marine 76 au poste de chargement ou de déchargement 75. La conduite sous-marine 76 permet le transfert du gaz liquéfié entre le poste de chargement ou de déchargement 75 et l'installation à terre 77 sur une grande distance, par exemple 5 km, ce qui permet de garder le navire 70 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 70 et/ou des pompes équipant l'installation à terre 77 et/ou des pompes équipant le poste de chargement et de déchargement 75.
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.
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 (21)

  1. Procédé de mise sous vide pour mettre sous vide un espace intermédiaire dans une cuve étanche et thermiquement isolante (1, 111),
    la cuve étanche et thermiquement isolante (1, 111) comprenant une paroi étanche externe (11, 110), une paroi étanche interne (26,126) située à distance d’un côté intérieur de la paroi étanche externe (11, 110) et définissant un espace interne (13) destiné à contenir du gaz liquéfié, et un espace intermédiaire (30, 130) situé entre la paroi étanche externe (11, 110) et la paroi étanche interne (26,126), le procédé comprenant les étapes de :
    - remplacer une phase gazeuse présente dans l’espace intermédiaire (30, 130) par une phase gazeuse de remplacement à une première température, la première température étant supérieure à 273 K, la phase gazeuse de remplacement étant constituée d’une ou plusieurs espèces chimiques principales, et éventuellement une ou plusieurs espèces chimiques résiduelles, le remplacement de la phase gazeuse comportant l’étape d’injecter la phase gazeuse de remplacement dans l’espace intermédiaire (30, 130) à une première pression, la première pression dans l’espace intermédiaire étant inférieure à 500 kPa absolus, dans lequel la ou chaque espèce chimique principale est à l’état gazeux à la première température et à une pression partielle inférieure à la première pression, dans lequel la ou chaque espèce chimique principale présente une pression de vapeur saturante à toute température inférieure à 126 K inférieure à la pression de vapeur saturante de l’azote à ladite température inférieure à 126 K,
    - abaisser la pression dans l’espace intermédiaire (30, 130) jusqu’à une pression absolue inférieure à un seuil de pression, et
    - mettre en froid la cuve étanche et thermiquement isolante (1, 111) en injectant un fluide à une deuxième température inférieure à 273K dans l’espace interne (13) de la cuve étanche et thermiquement isolante (1, 111),
    dans lequel le seuil de pression est inférieur au point triple de ladite ou chaque espèce chimique principale, pour faire condenser en phase solide ladite ou chaque espèce chimique principale lors de la mise en froid de la cuve étanche et thermiquement isolante (1, 111),
    et dans lequel la ou chaque espèce chimique résiduelle est à une pression partielle inférieure à 0,1 kPa.
  2. Procédé de mise sous vide selon la revendication 1, dans lequel la première pression étant inférieure à 110 kPa absolus.
  3. Procédé de mise sous vide selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le seuil de pression est inférieur à 1 kPa, préférentiellement inférieur à 0,1 kPa.
  4. Procédé de mise sous vide selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ladite pression de vapeur saturante à toute température inférieure à 126 K de la ou chaque espèce chimique principale est inférieure à la pression de vapeur saturante de l’azote à la température inférieure à 126 K dans un rapport inférieur à 1/10, préférentiellement un rapport inférieur à 1/1000, encore plus préférentiellement un rapport inférieur à 1/10000.
  5. Procédé de mise sous vide selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la ou chaque espèce chimique résiduelle est à une pression partielle inférieure à 10 Pa, préférentiellement inférieure à 1 Pa.
  6. Procédé de mise sous vide selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ladite ou chaque espèce chimique principale est choisie parmi : le dioxyde de carbone et le trans-1,3,3,3-Tetrafluoropropene.
  7. Procédé de mise sous vide selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la phase gazeuse remplacée comporte le dioxyde de carbone comme unique espèce principale.
  8. Procédé de mise sous vide selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le remplacement de la phase gazeuse présente dans l’espace intermédiaire (30, 130) comporte :
    aspirer ladite phase gazeuse présente dans l’espace intermédiaire (30, 130) vers l’extérieur de la paroi étanche externe (11, 110) jusqu’à ce que la pression absolue dans l’espace intermédiaire (30, 130) soit inférieure à un deuxième seuil de pression, dans lequel le deuxième seuil de pression est inférieur à 20 kPa, préférentiellement inférieur à 10 kPa, encore plus préférentiellement inférieur à 1 kPa, puis
    injecter la phase gazeuse de remplacement dans l’espace intermédiaire (30, 130).
  9. Procédé de mise sous vide selon la revendication 8, dans lequel les étapes d’aspiration de la phase gazeuse présente dans l’espace intermédiaire (30, 130) et d’injection de la phase gazeuse de remplacement sont réalisées de manière répétée.
  10. Procédé de mise sous vide selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le remplacement de la phase gazeuse présente dans l’espace intermédiaire (30, 130) comporte simultanément aspirer ladite phase gazeuse présente dans l’espace intermédiaire (30, 130) vers l’extérieur de la paroi étanche externe (11, 110) et injecter la phase gazeuse de remplacement dans l’espace intermédiaire (30, 130), afin de réaliser un balayage de l’espace intermédiaire (30, 130) avec la phase gazeuse de remplacement.
  11. Procédé de mise sous vide selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la première température est supérieure à 330 K, préférentiellement supérieure à 373,15K.
  12. Procédé de mise sous vide selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la mise en froid de la cuve étanche et thermiquement isolante (1, 111) est effectuée par pulvérisation du fluide dans l’espace interne de la cuve étanche et thermiquement isolante (1, 111).
  13. Procédé de mise sous vide selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la mise en froid de la cuve étanche et thermiquement isolante (1, 111) est effectuée par remplissage de l’espace interne (13) de la cuve étanche et thermiquement isolante (1, 111) via une ligne de remplissage débouchant dans une partie de fond de la cuve étanche et thermiquement isolante (1, 111).
  14. Procédé de mise sous vide selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le fluide est de l’hydrogène liquide.
  15. Procédé de mise sous vide selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la cuve étanche et thermiquement isolante (1) comprend une membrane étanche secondaire située entre la paroi étanche externe et la paroi étanche interne, l’espace intermédiaire étant formé entre la membrane étanche secondaire et la paroi étanche interne, la paroi étanche interne étant une membrane étanche primaire, dans lequel l’espace intermédiaire comporte une barrière thermiquement isolante primaire supportant la membrane étanche primaire.
  16. Cuve étanche et thermiquement isolante comprenant une paroi étanche externe, une paroi étanche interne (126, 26) située à distance d’un côté intérieur de la paroi étanche externe (11, 110) et définissant un espace interne (13) destiné à contenir du gaz liquéfié, et un espace intermédiaire (30, 130) situé entre la paroi étanche externe (11, 110) et la paroi étanche interne (26, 126),
    dans laquelle l’espace intermédiaire (30, 130) comprend une phase gazeuse,
    la phase gazeuse étant constituée d’une ou plusieurs espèces chimiques principales, et éventuellement une ou plusieurs espèces chimiques résiduelles,
    dans laquelle la ou chaque espèce chimique principale présente une pression de vapeur saturante à toute température inférieure à 126 K inférieure à la pression de vapeur saturante de l’azote à ladite température inférieure à 126 K,
    dans laquelle la phase gazeuse dans l’espace intermédiaire (30, 130) est à une pression absolue inférieure à un seuil de pression, ledit seuil de pression étant inférieur au point triple de ladite ou chaque espèce chimique principale, et
    dans laquelle la ou chaque espèce chimique résiduelle est à une pression partielle inférieure à 0,1 kPa.
  17. Cuve selon la revendication précédente, dans laquelle l’espace interne (13) contient du gaz liquéfié, le gaz liquéfié présentant une température inférieure à 273 K.
  18. Cuve selon la revendication précédente, dans laquelle l’espace interne (13) contient de l’hydrogène liquide.
  19. Cuve selon l’une des revendications 16 à 18, dans laquelle ladite ou chaque espèce chimique principale est choisie parmi : le dioxyde de carbone et le trans-1,3,3,3-Tetrafluoropropene.
  20. Cuve selon l’une des revendications 16 à 18, dans laquelle le dioxyde de carbone est l’unique espèce principale de la phase gazeuse.
  21. Cuve selon l’une des revendications 16 à 20, dans laquelle la cuve étanche et thermiquement isolante (1) comprend une membrane étanche secondaire (24) située entre la paroi étanche externe (11) et la paroi étanche interne (26), l’espace intermédiaire (30) étant formé entre la membrane étanche secondaire (24) et la paroi étanche interne (26), la paroi étanche interne (26) étant une membrane étanche primaire, dans lequel l’espace intermédiaire (30) comporte une barrière thermiquement isolante primaire (25) supportant la membrane étanche primaire (26).
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