Brevet FR2002232A1 — publié le 19691017

X 2002232 La présente invention concerne une canalisation à isolation thermique pour le transport de liquides à basse température. Elle vise en particulier une canalisation à isolation thermique pour le transport sous-marin de gaz naturel liquéfié ou de méthane liquéfié. 5 Le transport par mer de gaz naturel liquéfié entre les pays producteurs et les pays consommateurs exige des installations convenables de chargement et de déchargement des navires. Or, on trouve du gaz naturel dans de nombreuses contrées où le prix de revient de ports en eau profonde permettant à de gros navires d'accoster serait prohibitif. Dans ce cas, il est intéressant d'uti-10 liser des canalisations sous-marines reliant le rivage à une bouée, à un point d'ancrage ou à un autre poste de chargement situé en pleine mer. Les canalisations doivent présenter une isolation thermique convenable. Les canalisations sous-marines de gaz naturel liquéfié posent un problème du fait que le gaz naturel liquéfié est un liquide à densité faible et qu'il faut, pour contrecarrer 15 la tendance à flotter d'une canalisation traversée par un tel produit, munir cette canalisation de lest qui la fasse descendre au fond de l'eau. La présente invention a pour but de proposer une canalisation thermique-ment isolée dans laquelle l'isolant thermique assure lui-même en grande partie le lestage de la canalisation afin que celle-ci demeure après immersion dans 20 la position qu'on lui a conférée. Suivant un aspect de l'invention, une canalisation à isolation thermique pour le transport d'un liquide à faible densité et à basse température, tel que gaz naturel liquéfié, comprend des tubes intérieur et extérieur sensiblement coaxiaux, séparés par un espace annulaire sous dépression qui contient un iso-25 lant thermique, sous forme de poudre finement divisée d'une densité apparente supérieure à 0, 8. De préférence, la poudre isolante est formée de particules de barytine finement divisée, de granulométrie inférieure à 50p*. Il est connu que certaines poudres finement divisées constituent de bons isolants thermiques. Les poudres les plus couramment utilisées à cette fin, 30 par exemple aérogel de silice et perlite expansée ont des densités apparentes faibles de l'ordre de 0, 08 à 0, 32. Si l'on utilisait de tels isolants dans une canalisation sous-marine de gaz naturel liquéfié, il faudrait les entourer d'une enveloppe extérieure à forte densité pour que la canalisation descende au fond. Suivant l'invention, on résout ce problème en utilisant une poudre à densité ap-35 parente sensiblement égale ou supérieure à celle de l'eau. La poudre joue alors 69 04014 2 2002232 deux rôles : isolation thermique et lestage. En conséquence, on peut réduire le poids de l'enveloppe extérieure. Toutefois, les poudres à forte densité ne constituent pas des isolants thermiques aussi efficaces que la perlite ou que la mousse de polyuréthane par exemple et, pour qu'elles assurent une bonne 5 isolation, il faudrait accroître l'épaisseur d'isolant dans une mesure qui rendrait la canalisation difficile à fabriquer et à manipuler du fait de l'accroissement de son diamètre global. Or, si l'on réduit la pression régnant dans l'espace annulaire qui contient l'isolant, on apporte à la conductibilité thermique de cette région une modification qui permet de réduire en conséquence 10 l'épaisseur d'isolant. Des poudres indiquées pour utilisation suivant l'invention, dotées de fortes densités apparentes dépassant 0,8, sont la barytine et l'alumine. On va maintenant se référer, pour décrire un exemple de mise en oeuvre de l'invention, au dessin annexé qui représente schématiquement une 15 canalisation sous-marine. Il est commode d'assembler la canalisation sous-marine, 1, pour le transport de gaz naturel liquéfié à partir de tronçons successifs, ayant chacun par exemple une longueur d'environ 55 m. Chaque tronçon de canalisation 2 comprend des tuyaux intérieur 3 et extérieur 4, sensiblement coaxiaux, sépa-20 ré par un espace annulaire qu'on remplit de poudre de barytine, 5. Cette poudre a une granulométrie inférieure à 50ju et de préférence en majeure partie inférieure à 5 ja. Le tuyau extérieur 4 peut être en acier classique, mais le tuyau intérieur 3 qui, en service, entre en contact avec le gaz naturel liquéfié, doit Stre en un matériau capable de résister aux contraintes engendrées 25 par les basses températures. Des matériaux indiqués à cette fin sont 1' "Invar", l'aluminium et l'acier inoxydable contenant environ 9 % en poids de nickel. L' "Invar" est particulièrement intéressant par son coefficient de dilatation extrêmement faible. Si le tuyau intérieur est en acier inoxydable, il faut interposer entre ses tronçons quelque modèle de joint permettant les 30 dilatations et contractions. Les tronçons de canalisation sont fermés aux deux extrémités par des capuchons métalliques annulaires, par exemple en "Invar", destinés à retenir la poudre. On les soude les uns aux autres pour former la canalisation, en remplissant avant soudage d'un isolant convenable les interstices ménagés entre les capuchons d'extrémité des tronçons de canalisation 35 successifs. 69 04014 3 2002232 Pour assurer une isolation thermique efficace tout en conservant à la canalisation un diamètre global admissible, il faut engendrer et maintenir une dépression à l'intérieur de chaque espace annulaire. On peut engendrer cette dépression par évacuation de chacun desdits espaces à l'aide d'une pompe à 5 vide. En variante, on peut établir une dépression par technique de cryopom-page connue. Dans le cryopompage, on déplace à l'aide d'une vapeur l'air contenu dans chaque espace annulaire, puis on ferme hermétiquement cet espace. Pour l'introduction de cette vapeur et l'expulsion de l'air, chaque tronçon de canalisation présente deux embouts 6 et 7 situés chacun à l'une 10 de ses extrémités. On déplace l'air contenu dans l'espace annulaire de chaque tronçon avant d'assembler la canalisation. Après assemblage de celle-ci, quand du gaz naturel liquéfié longe le tube intérieur, la baisse de température résultante établit une dépression dans les espaces annulaires. Par cryopompage, on peut établir dans les espaces annulaires des dépressions de 10, 1,0 15 et même 0, 1 mm de mercure. Une fois la canalisation immergée, si de petites fuites apparaissent dans le tuyau extérieur, seule une quantité d'eau très faible pénètre dans l'espace annulaire contenant l'isolant avant qu'il se forme de la glace qui obture efficacement les fuites. 20 Le tableau I indique les densités et conductibilités thermiques que diverses poudres de barytine et d'alumine présentent sous des pressions différentes. La conductibilité thermique d'une mousse de polyuréthane, connue -2 comme isolant thermique efficace, est d'environ 3 x 10 Kcal/m/°C/h. Poudre Granulométrie Densité apparente Pression C onductibilité calorifique Barytine à 98 5 ju 1,9 0, 10 1,0 10, 0 34, 5 102,5 495 0,46 x 10~2 0,72 x 10" 1,26 x 10" 2,31 x 10 3,51 x 10" 6 x 10 2 0, 08 0,40 0,46 x 10~^ 0,54 x 10 Alumine à 98 % 0,9 1,0 10, 0 100 481 0, 66 x 10 1, 36 x 10 3,99 x 10~* 6, 63 x 10 0,1 0,81 x ÎO"^ 1,0 1,15 x 10" Barytine 2,4 4, 75 10, 0 103, 5 1,71 x 10" 2,67 x 10~2 8,16 x 10 0, 06 0, 57 x 10"^ Alumine 1 0,9 0.45 1, 0 5, 0 10, 0 0,96 x 10" 1,17 x 10" 4,05 x 10 5,29 x 10 o «vO o O K> O O K> KJ LO K> 69 04014 5 2002232 REVENDICATIONS 1. - Une canalisation à isolation thermique pour le transport d'un liquide à faible densité et à basse température, tel que gaz naturel liquéfié, comprenant des tuyaux intérieur et extérieur sensiblement coaxiaux, séparés par un espace annulaire sous dépression qui contient un isolant 5 thermique en poudre finement divisée d'une densité apparente supérieure à 0;8. 2. - Une canalisation isolée selon la revendication 1, dans laquelle l'isolant en poudre est formé de particules de barytine finement divisée d'une granulométrie inférieure à 50p., 10 3. - Une canalisation selon la revendication 2, dans laquelle la majorité des particules de barytine ont une granulométrie inférieure à 5 p., 4. - Une canalisation selon la revendication 1, dans laquelle l'isolant en poudre est formé de particules d'alumine finement divisée, d'une granulométrie inférieure à 50ja, 15 5. - Une canalisation selon la revendication 4, dans laquelle la majorité des particules d'alumine ont une granulométrie inférieure à 5 p.. 6. - Une canalisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'espace annulaire est maintenu sous dépression poussée au-delà de 10 mm de mercure.