Brevet FR2036950A1 — publié le 19701231

La présente invention concerne un nouveau procédé de stockage de fluides et des dispositifs pour sa mise en oeuvre, notamment pour le stockage d'hydrocarbures a la surface d'un liquide auxiliaire tel que l'eau. Ce procédé est donc, en particulier, applicable au stockage d'hydrocarbures dans des dépôts ou liteau sous pression serait utilisée pour refouler ces hydrocarbures lors de leur distribution sans être bien entendu limité à cette application. Un premier objet de l'invention est la réalisation de dispositifs de stockage'dont l'épaisseur de parois puisse être réduite par un sensible équilibrage de la pression du liquide stocké, grâce à la pression d'un liquide auxiliaire, s'exerçant å l'extérieur de ces réservoirs. Un second objet de l'invention est de réaliser des dispositifs de stockage, qui soient en outre adaptés à permettre l'écoulement des liquides stockés par-la seule couverture de vannes1 en évitant la nécessité de dispositifs de refoulement sous pression pour la distribution du liquide contenu dans chaque réservoir. Le procédé selon l'invention permettant le stockage de fluides à la surface d'un liquide auxiliaire de densité supérieure à celle des fluides stockés et immiscible avec ces derniers, satisfait aux conditions énoncées ci-dessus. Il se caractérise en ce que l'on~dispose une paroi mobile fermée sur elle-meme, ou jupe de séparation, pour délimiter latéralement une zone de retenue du fluide a la surface dudit liquide auxiliaire et en ce que l'on fait supporter de façon stable ladite jupe de séparation par le liquide à stocker par l'intermédiaire d'au moins un élément de flottaison, assujetti à ladite jupe de séparation.Selon un mode particulièrement avantageux de réalisation de l'invention, adapté au stockage d'un liquide, tel qu'un hydrocarbure ou mélange d'hydrocarbures, à la surface d'un liquide auxiliaire tel que l'eau, on assure la stabilité de la jupe de séparation en assujettissant sensiblement sur la paroi intérieure de cette jupe à sa partie supérieure, au moins un élément de flottaison destiné à être supporté par le liquide Stocké sensiblement w la surface libre de celui-ci, qui est lui-même placé en état de flottaison sur ledit liquide auxiliaire. Des exemples non limitatifs de réalisation de l'invention sont décrits ci-après en se référant aux dessins annexés où - la figure 1 est une vue de dessus d'un ensemble de stockage comportant plusieurs dispositifs selon l'invention, - la figure 1A est une vue de ce même ensemble en coupe suivant la ligne A-A de la figure 1, - la figure 2 montre un mode d'aménagement possible de la partie supérieure a'une jupe flottante de séparation selon l'invention, - la figure 3 illustre un autre mode de réalisation du dispositif d'itroduc- tion du liquide à stocker dans l'espace délimité latéralement par une jupe flottante de séparation,permettant de réduire l'agitation du liquide stocké lors du remplissage, - la figure 4 illustre en vue de dessus et la figure 5 en coupe selon la ligne A-A de la figure 4, un mode de réalisation de la protection contre les chocs des jupes de séparation adjacentes, utilisable dans un ensemble comportant un nombre pair de jupes, - la figure 6 illustre un dispositif de remplissage et de vidange du liquide stocké, qui diffère de celui employé pour l'ensemble de stockage représenté à la figure 1, - les figures 7 à 10 montrent d'autres formes de sections utilisables pour les réservoirs. Sur la figure l,représentant un ensemble de cinq réservoirs selon l'invention (ce nombre pouvant en pratique être quelconque, les références 1 à 5 désignent les jupes de séparation selon l'invention placées verticalement dans un liquide auxiliaire constitué ici par de lteau contenue dans une cuve ou un bassin 6. Le niveau de ce liquide auxiliaire dans la cuve 6 est maintenu constant en utilisant, dans cet exemple de réalisation(fig. 1 A) > la combinaison d'une canalisation 8 de remplissage alimentée par la pompe 9, aspirant ce fluide auxiliaire dans une fosse de sécurité 10 qui entoure l'enceinte et d'un siphon de trop-plein 7 qui sera décrit ci-après plus en détail et par lequel l'excès d'eau s'écoule de la cuve 4 dans la fosse 10. Le fluide auxiliaire a une densité supérieure à celle des fluides stockés dans les réservoirs limités respectivement par les jupes 1 à 5, ces fluides pouvant être ou non de même nature et par suite avoir ou non la même densité ; les fluides stockés et le fluide auxiliaire étant en outre immiscibles. Les fluides stockés sont emprisonnés par ces-jupes de séparation et flottent à la surface du liquide auxiliaire Les jupes 1 à 5 sont supportées par l'intermédiaire d'éléments de flottaison 11 à 15 (fig. 1), par la surface libre des liquides stockés qui s'appuient eux-mêmes sur le fluide auxiliaire. Les élNments 11 à 15 permettant de maintenir de Façon stable les jupes 1 à 5 en état de flottaison sont assujettis à la partie supérieure des différentes jupes sur leur paroi interne. Ils pourront être constitués comme indiqué sur la figure I A pour l'élément 12, par une ou Plusieurs pièces intérieurement creuses ou éventuellement constituées ou remplies d'un matériau de faible densité notamment d'un matériau poreux. Ces éléments auront par exemple une forme annulaire comme représenté sur la figure. Ils peuvent également avoir toute autre forme que l'on désire autre qu'annulaire et par exemple être constitués de deux entretoises flottantes se croisant l'une l'autre. Plus simplement ils peuvent recouvrir la totalité de jupes dont ils formeraient des toits flottants. Leur flottabilité peut résul ter soit de la faible densité du matériau dont ils sont constitués soit de l'incorporation dans une enceinte fermée d'un fluide de densité inférieure à celle de l'hydrocarbure, et notamment d'un gaz tel que l'air ou l'azote.Cet enceinte pourrait notamment être folmlce de deux membranes circulaires fixées manière étanche l'une à l'autre par leur périphrie, formant ainsi une poche gonflable dans laquelle on insufflerait le gaz. Dans le mode de réalisation illustré par la figure 1 A le remplissage des différents réservoirs délimités par les jupes flottantes de séparation selon l'invention est effectué à parti des canalisations 16 à 19 respectivement, sur lesquelles se greffent les canal sations 16a à 19a respectivement de raccordement aux différents réservoirs. Les réservoirs délimités par les jupes 4 et 5 étant destinés à stocker le même liquide sont alimentés à partir de la même canalisation 19. Les canalisations 16 à 18 sont munies de vannes dont la manoeuvre permet de passer de la position de remplissage des réservoirs à leur position de vidange. Il sera bien entendu possible d'utiliser au point de jonction des canalisations telles que 16 avec les canalisations de raccordement telles que 16e des vannes à deux voies permettant d'assurer le remplissage d'un ou plusie réservoirs sans interrompre la distribution du fluide stocké dans les autres réservoirs. I1 serait bien entendu possible d'utiliser des canalisations distinctes pour le remplissage des réservoirs et le soutirage des fluides qu'ils contiennent. La vidange de chaque réservoir s 'accompagnera d'un abaissement du niveau de la jupe flottante de séparation délimitant ce réservoir, par suite de la différence de densité entre le liquide stocké et le liquide auxiliaire, comme il apparent sur la figure 1, en considérant les réservoirs 5, 2 et 4 contenant des quantités décroissantes de fluide stocké. Pour tenir compte de ces variations de niveau on utilise dans l'exemple de réalisation illustré par les figures 1 et 1 A des conduites souples 20 à 24 pour connecter les jupes 1 à 5 aux canalisations de raccordement 16a à 19a respectivement. La réserve en fluide auxiliaire, tel que l'eau, de la fosse de sécurité 10 entourant la cuve ou bassin 6 doit être égale à la somme des capacités de stockage des juntes 1 à 5, respective-ont multipliées par les densités des fluides contenus dans les réservoirs (si lc fluide auxiliaire est de l'eau puisque le fluide auxiliaire contenu dans cette fosse est destiné à compléter le remplissage des réservoirs au fur et à mesure du soutirage des fluides stockés pour maintenir constant le niveau d'eau dans la cuve ou le bassin 6. Comme la densité des fluides stockés est inférieurc à l'usitt, la réserve de fluide auxiliaire dans la fosse de sécurité 10 peut être infrieure à la capacité de stockage de L'ensemble des réservoirs (les trois quarts de celle-ci si les réservoirs contiennent de l'essence-åe densité 0,75). La figure 2 montre le sommet d'une jupe de séparation telle que la jupe à laquelle on a assujetti une membrane 25 en contact avec le liquide stocké pour séparer celui-ci du contact de l'air, éviter ainsi sa pollution par des poussières et réduire les pertes de ce liquide par évaporation. Des conduits inclinés tels que le conduit 26 ménagés à la périphérie du réservoir permettent l'écoulement des eaux de pluie. Une soupape tarée 27 abritant un orifice ménagé dans a membrane 25 permet ltévacuation d'une partie des gaz pouvant s'accumuler à la surface libre du liquide stocké, lorsque la pression de ces gaz dépasse une limite fixée. Dans un tel mode de réalisation il serait possible de remplacer le conduit 26 d'écoulement des eaux de pluie par un conduit de drainage 26a fixé à la membrane 25 et s'ouvrant par exemple vers le centre de celle-ci à proximité de la soupape 27, ce conduit plongeant dans le liquide auxiliaire, au dessous de le surface de séparation entre ce liquide et le liquide stocké dans la jupe flottante. Dans la variante illustrée à la figure 3 l'alimentation en fluide à stocker est réalisée par l'intermédiaire d'un collier 28, percé de nombreux orifices, fixé- à l'élément de flottaison de la jupe (élément 12 dans le cas de la jupe 2). Un tel dispositif permet de réaliser l'alimentation en fluide avec une vitesse d'introduction dans le réservoir très faible, réduisant l'agitation du fluide lors de cette introduction et par suite diminuant les risques de formation d'émulsions stables à l'interface entre le fluide stocké et le fluide auxiliaire. Le dispositif de trop-plein utilisé dans le mode de réalisation selon la figure 1 A est constitué d'une conduite coudée dont les deux extrêmités plongent dans le liquide auxiliaire contenu respectivement dans la cuve ou le bassin 6 et dans la fosse de sécurité 10. Cette conduite comporte une mise à la pression atmosphérique 29 au sommet du coude. L'extrêmité inférieure 30 de cette conduite dans la cuve 6 est disposée à une profondeur suprérieure à la profondeur extrême qui pourrait être atteinte dans cette cuve par la surface de séparation du liquide auxiliaire et de la nappe des liquides stockés, en cas de passage accidentel de la totalité de ces liquides dans la cuve 6, de manière à empêcher tout risque de passage de liquide stocké de la cuve 6 où il pourrait s'être répandu, dans la fosse 10. Cette profondeur est fonction du rapport de la section horizontale de la cuve 6 à la sour.e des sections des jupes 1 à 5. Ce dispositif de sécurité présente le double avantage de maintenir un niveau constant dans la cuve 6 du fait qu'il agit cornue trop-p1ein compte tenu de prise d'air 29 et d'éviter le débordement des fluides stockés dans la fosse de sécurité 10 et celle lorsque le fluide auxiliaire est de lteau, renferme donc en permanence une réserve d'eau ne risquant pas d'être polluée et étant par suite toujours utilisable pour combattre l'incendie éventuel des réservoirs. La récupération des liquides stockés qui se seraient répandus dans la cuve 6 est par ailleurs plus facile que si ces liquides avaient pu s'écouler dans la fosse de sécurité 10 située à un niveau plus bas et dont ils auraient pu éventuellement déborder. Il serait bien entendu possible de remplacer le siphon 7 du mode de réalisation selon la figure 1 A par un simple orifice de trop-plein 31 suffisant à assurer un niveau de liquide auxiliaire constant dans le bassin 6 comme dans le mode de réalisation illustré par la figure 5. Toutefois, la préférence sera en général donnée au dispositif 7 de la figure 1 A en raison des garanties de sécurité indiquées ci-dessus qu'il présente. Comme le montre la figure 5, des ceintures de sécurité 29, pouvant être supportées par le liquide auxiliaire contenu dans la cuve ou le réservoir 4 et, par exemple, flottant librement à la surface de ce liquide, entourent certains au moins des réservoirs pour protéger les jupes de ces réservoirs contre les chocs pouvant résulter de déplacements horizontaux relatifs des réservoirs. Ces ceintures pourront, par exemple, être remplies, d'un liquide plus léger que le liquide auxiliaire contenu dans la cuve 6 et en particulier d'hydrocarbure dans le cas où ce liquide auxiliaire est de l'eau. Elles peuvent coulisser librement le long des jupes 1 à 5 dont elles permettent les déplacements verticaux. Dans le mode de réalisation illustré par les figures 5 et 6, correspondant à un nombre pair de jupes flottantes de séparation (six dans cet exemple), seules les jupes 38 à 40 conportent des ceintures protectrices 43 à 45, des coussins protecteurs 46 à 50, fixes à la paroi interne de la cuve 6 protégeant les jupes 37, 39 et 41 des chocs contre la paroi interne de cette cuve. Il,serait également possible de protéger les jupes contre les chocs pouvant résulter de leurs mouvements relatifs en les séparant par des chaînes d'éléments protecteurs attachées aux parois de ces jupes, à la partie supérieure de celles-ci. La figure 6, dans laquelle, comme sur la figure 5, les éléments correspondants à ceux des modes de réalisation déjà illustres ont été désignés par des numéros de référence identiques, montre un autre mode de remplissage et de vidange du liquide stocké dans une jupe flottante de séparation selon l'invention. Selon ce mode de réalisation on utilise des canalisations rigides telles que la conduite 51 pour le remplissage et la vidange des réservoirs. Ces canalisations déboucheront de préférence, comme indiqué sur la figure 6, a un niveau légèrement supérieur au niveau maximal du liquide auxiliaire dans la cuve 6 (différence de niveau h) afin que, lorsqu'un réservoir est complètement vidé, il ne puisse y avoir passage du liquide auxiliaire dans la canalisation 51. Il sera bien entendu possible sans sortir du cadre de l'invention, d'utiliser d'autres formes de section que la section circulaire pour les jupes de séparation flottantes selon l'invention, notamment les formes illustrées à titre d'exemples non limitatifs par les figures 7 à 10. Les figures 7 et 8 illustrent schématiquement des jupes à sections polygonales, respectivement en forme d'hexagone régulier 52 et de carré 53, mais bien entendu d'autres formes de sections polygonales sont utilisables. De telles sections polygonales présentent l'avantage d'empecher une rotation des réservoirs les uns par rapport aux autres dans la cuve 6, autour de leur axe vertical.La figure 9 montre des réservoirs 54 à 58 ayant une section en forme de secteurs circulaires, l'ensemble des réservoirs reconstituant un cylindre formé de secteurs dont chacun peut se déplacer par rapport aux autres dans la direction de l'axe du cylindre pour suivre les variations de la quantité de fluide dont il assure le stockage. Des ceintures protectrices correspondant aux ceintures 32 à 36 et 43 à 45 respectivement des modes de réalisation illustrés par les figures 1 et 4 pourront être adaptées aux réservoirs représentés par les figures 7 à 10. Dans le mode de réalisation selon la figure 10 les jupes de séparation 59 à 66 ont une forme prismatique, leur ensemble reconstituant un carré. Plus généralement on pourra utiliser des réservoirs prismatiques ayant en section par un plan horizontal la forme d'un secteur polygonal, ces réservoirs étant séparés les uns des autres de manière que chacun puisse se dépiacer verticalement par rapport aux autres. Dans les modes de réalisations illustrés par les figures 9 et 10 il sera possible d'associer certaines des jupes flottantes de séparation par exemple les jupes 54, 55 et 56 de la figure 9 pour constituer un réservoir de plus grande capacité que les autres réservoirs de l'ensemble délimités par les jupes 57 et 58, ce qui revient à dire que les angles au centre respectifs et P des sections horizontales des réservoirs dans le mode de réalisation selon la figure 9 ou dans celui selon la figure 10 ne seront pas necessairement les mêmes pour toutes les jupes de sFparation du même ensemble mais seront fon- tions des capacités respectives choisies pour les différents réservoirs. Il sera par ailleurs toujours possible, quel que soit le mode de réalisation retenu, de mettre en communication différentes jupes de séparation de l'ensemble, destinées à contenir un même liquide. REVENDICATIONS 1 - Procédé de stockage de fluides a la surfaoed'un liquide auxiliaire de densité supérieure à celle des fluides stockés et immiscible avec ces derniers, caractérisé en ce que l'on dispose une paroi mobile fermée sur ellemême, ou jupe de séparation, pour délimiter latéralement une zone de retenue du fluide à la surface dudit liquide auxiliaire-et-en ce que i'on fait supporter de façon stable ladite--jupe de séparation par le liquide stocké par l'intermédiaire d'au moins un élement de flottaison-assujetti à ladite jupe de séparation. 2 - Procédé selon la revendication 1, pour le stockage d'un liquide à la surface dudit liquide auxiliaire, caractérisé en ce que l'on assure la stabilité de ladite jupe de séparation en assujettissant sensiblement à la partie supérieure de tette jupe au moins un élément de flottaison destiné à être supporté par le liquide stocké. 3 - Dispositif pour le stockage d'un liquide à la surface d'un liquide auxiliaire de densité supérieure à celle du IFquide~B-tocker; caractérisé en ce qu'il comporte au moins une jupe de séparation munie d'au moins un élément de flottaison fixé sensiblement à lapartie supérieure de ladite jupe,ledit élément de flottaison étant adapté à être supporté par le liquide à stocker lorsque celui-ci est lui-même placé en état de flottaison sur ledit liquide auxiliaire. 4 - Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en cé que ledit élément de flottaison est un élément gonflable. 5 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit élément de flottaison est un élément annulaire. 6 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit élément de flottaison constitue au moins une entretoise flottante assujettie au sommet de ladite jupe de séparation. 7 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une jupe de séparation de forme cylindrique. 8 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une jupe de séparation à section polygonale. 9 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu il comporte une pluralité de jupes de séparation à section en forme de secteurs circulaires, dont l'ensemble est adapté å constituer un volume cylindrique. 10 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un ensemble de jupes de forme prismatique. Il - Dispositif selon 1'une des revendications 3 a 10 caractérisé en ce que la ou lesdites Jupes de séparation comportent à leur sommet une paroi de protection du fluide stocké. 12 - Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que ladite paroi de protection est une membrane souple. 13 - Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que ladite paroi de protection est munie d'une soupape tarée. 14 - Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que ladite paroi de protection comporte des moyens dtévacuation des eaux de pluie. 15 - Dispositif selon l'une des revendications 3 3 10, caractérisé en ce qu'il comporte une cuve ou bassin contenant ledit liquide auxiliaire, des moyens pour maintenir le niveau de liquide auxiliaire constant dans ladite cuve, au moins une Jupe de séparation munie à sa partie supérieure de moyens de flottaison, au moins une canalisation pour le remplissage et le soutirage du fluide stock à l'intérieur de ladite Jupe de séparation. 16 -. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par une canalisation d'alimentation et/ou soutirage du fluide stocké s'ouvrant i l'intérieur de ladite Jupe a' un niveau sensiblement supérieur au niveau maximal du fluide auxiliaire dans ladite cuve 17 - Dispositif selon la revendication 15 > caractérisé en ce que ladite canali- sation est flexible et fixée à ladite Jupe de séparation. 18 - Dispositif selon la revendication 15 > caractérisé en ce que ladite canali sation est rigide, passe sous ladite Jupe de séparation et-débouche à tinté. rieur de celle-ci à sa partie supérieure. 19 - Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que lesdits moyen8 pour maintenir le niveau ne liquide auxiliaire constant nont constitués par un siphon de sécurité formé d'une canalisation coudée munie d un orifice de mise à la pression Atmosphérique sensiblement au sommet de son coude. 20 - Dispositif selon la revendiration 15, caractérisé en ce que ledit siphon plonge dans la cuve contenant le liquide auxiliaire Jusqu'à un niveau situé au-dessous du niveau qui serait celui de la surface de séparation entre liquide auxiliaire et fluides stockés dans ledit dispositif en cas de passage accidentel de la quantitd maximale stockable desdits fluides dans ladite cuve contenant le liquide auxiliaire. 21 - Dispositif selon l'une des revendications 15 à 20- caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de protection desdites Jupes de séparation contre les chocs pouvant se produire entre deuxJupes de séparation et entre une Jupe de séparation et la paroi interne de ladite cuve contenant le fluide auxiliaire. 22 - Dispositif selon la revendication 1-, caractérisé en ce que lesdits moyens de protection comprennent des ceintures de flottabilité positive entourant chaque jupe de séparation avec un certain jeu.