Brevet FR2059940A1 — publié le 19710611

La présente invention a trait a un nouveau dispositif de stockage de liquides et au procédé de réalisation de ce dispositif. Les problèmes causés par le stockage en quantités de plus en plus importantes de liquides et en particulier de liquides volati les,notamment de produits pétroliers ou d'hydrocarbures,sont essentiellement des problèmes de prix de revient;le mètre cube stocké selon les méthodes classiques de l'art antérieur aui font appel généralement a la charnente riétalliue et S la tôlerie arrive a un prix tel qu'il représente des investissements considérables, et le prix du stockage intervient largement dans le calcul des prix de revient des produits stockés. Les nécessités,économiques ou straté gigues, d d'augmenter les volumes stockés conduisent è des budgets prohibitifs. Le haut prix de revient auquel il a été fait allusion ci-dessus et la difficulté d'arriver à des volumes de plus en plus grands ainsi que la tendance 3 l'évaporation des liquides stocks lorsque le réservoir n'est pas clein,ont amene l'homme de l'art R envisager essentiellement deux technioues que l'on peut résumer comme suit: -d'une part,on a cherché à maintenir constant le volume des liquides stockés de façon a laisser le toit des réservoirs reposer à leur surface,ce qui avait l'avantage de limite l'évaporation comme c'est le cas ans les brevets français n 958 165 et 1 040 558. -d'autre part,pour évlter l'évanoration à l'intérieur des réservoirs,généralement métalliques, on a créé es écrans flottants susceptibles de se déplacer verticalement avec la surface libre des liquides stockés comme le nronosent les brevets francais n01114 997 1 116 442, 1 116 444 et 1 142 534. La présente invention a donc pour but de créer des systèmes de stockage X arand volume et à bas prix de revient.Pcur ce faire,on recourt au terrassement dont le trix de revient du mètre cube est de très loin inférieur 3 celui du mitre cube de réservoir construit.Le réservoir ouvert ~ l'air libre et réalisé par terrassement en déblai ou éventuellement en remblai en tout ou partie,est rempli de liquide puis recouvert d'une toiture.Il est évident que l'on peut partir si cela est possible d'excavations existantes (lacs, canaux, étangs, etc) Le procédé de construction et le dispositif de stockage ainsi constitué font l'objet du présent brevet. Il convient également de noter que l'un des buts essentiels de l'invention est d'une part, d'éviter l'svappration en assurant une isolation thermique de la surface @@@@@i@urs @onstituée par le toit reposant sur la surface libre des liquides stockés à volume maintenu sensiblement constant éventuellement avec une légère surpression ou une légere dépression notamment en fonction de la construction du toit, d'autre part de permettre l'utilisation de toitures de très grandes surfaces en les faisant reposer sur ces liquides par des moyens pouvant faire appel a des techniques de l'art anterieur de facon que la périphérie de ce toit soit fixée aux berges situées vers la partie haute des parois la#térales du réservoir ou soit éventuellement contigue à celles-ci. Pour mieux faire comprendre les caractéristiques techniques de la présente invention, on va en décrire des exemples de réalisation, étant entendu que ceux-ci ne sont pas limitatifs quant a leur mode de mise en oeuvre et aux applications qu'on peut en faire. On se référera aux figures qui présentent des coupes verticales schématiques d'ensemble ou de détail sur des réservoirs conformes a l'invention. Le procédé de réalisation des dispositifs de stockage conformes a l'invention consiste donc essentiellement a créer une cuve de stockage, par exemple par excavation dans le sol, ou a utiliser une excavation naturelle ou artificielle existante, a en assurer l'étanchéité, à a la munir de systèmes d'alimentation et d'évacuation notamment en partie haute et en partie basse des liquides a stocker destinés à maintenir constant le volume total des liquides lorsque celui des liquides a stocker varie, a maintenir le niveau et l'équilibre des pressions sensiblement constants par tout dispositif adequat tel que de type connu dans l'art antérieur cidessus cité, et a placer sur la surface des liquides le toit oui pourra de préférence etre arrimé sur sa périphérie a la berge située en partie haute desparois latérales du réservoir notamment lorsqu'il s'agit d'emmagasiner des liquides volatiles (qu'il s'agisse d'ailleurs des liquides 3 stocker ou éventuellement des liquides de service). L'excavation,et l'étanchéité de la cuve obtenue par cette excavation, peuvent étre réalisées par tout moyen classique faisant appel a@@ techniques habituelles de maconnerie, d'étanchéfté ou aux techni@ @s nouvelles faisant appel aux hauts polymères. Le dispositif d'alimantation st d'extraction en liquide de service et en liquide à stockex est, @omme on l'a déjà dit, de tout type adêquat tel que,par exemple, désrit dans l'art antérieur ci-dessus cité. A la partie haute des liquides on place des dispositifs adéquats destinés a évacuer les vapeurs ou gaz qui peuvent s'accumuler sous le toit par évaporation ou gazéification. En ce qui concerne le toit, on pourrait recourir à des structures de toit flottant de types analogues à ceux pouvant servir d'écran à l'intérieur de réservoirs existants comme on l'a cité ci-dessus,mais ce type d'écran serait généralement trop léger pour assurer une protection efficace et pour servir de toit à l'air libre soumis évidemment aux salissures et intempéries, et autres phé nomènes extérieurs. La présente invention propose différentes constructions d'un toit dont l'une des caractéristiques essentielles repose dans l'utilisation d'une couche d'eau placée sur le toit pour améliorer la protection thermique des liquides stockés et faciliter le nettoyage du toit; l'expérience a montré d'autre part que cette couche d'eau avait pour effet de diminuer, par surpression, dans des proportions considérables, le dégazage de certains liquides stockés, notamment de pétroles bruts. La fig.l représente schématiquement en coupe, un mode de réalisation de l'invention. I1 comprend : un réservoir(l) creusé dans le sol (2) à fond horizontal(3) et à parois obliques inclines au talus naturel du terrain(4). Le fond et les parois sont nuais d'un système d'étanchéité (5) de tout type connu comme par exemple un revêtement en feuilles de haut polymère soudées (polyoléfine ou chlorure de polyvinyle) la caractéristique essentielle de ces feuilles devant entre, afin qu'elles assurent correctement l'etan- chéité, de ne pas être sensibles à l'action du liquide à stocker ou du liquide de service . La cuve est munie à sa partie inférieure d'au moins une tuyauterie permettant l'introduction ou l'éva- cuation du liquide de service et du liquide de stockage que l'on choisira à masse volumique suffisamment différente pour éviter tout mélange et, si besoin est, obtenir une demixtion rapide en cas d'incident. I1 est donc nécessaire, de plus, que les deux liquides ne soient pas miscibles entre eux. La tuyauterie supérieure(6) est en communication avec une pompe (7) susceptible de fonctionner en alimentation ou en extraction; la tubulure inférieure(8) est en communication avec une pompe(9) pouvant elle-même fonctionner soit en alimentation soit en extraction.De plus, cette tuyauterie(8) est en relation avec un tube(l0) qui peut être ouvert à l'atmosphe- re pour maintenir par le principe des vases communicants, un équilibre entre les liquides supportant le toit dans le réservoir et la colonne de liquide dans sa tubulure(l0). On peut également, dans une version plus perfectionnée,faire communiquer cette tubulure(1 avec un réservoir dont la pression est réglée par tout moyen connu Les pompes(7 et 9) fonctionnent de facon équivolumique de sorte que lorsque, un mètre cube est extrait par l'une des pompes, un mètre cube estalimenté par l'autre et réciproquement.D'autre part, en cas de variations de température et de tendance à une augmentation ou à une diminution de volume des liquides stockés dans le réservoir, on fait agir l'une des pompes (7 ou 9) pour rétablir le volume initial. Dans l'art antérieur déjà cité sont décrits les dispositifs de régulation de tels systèmes de pompege. Les fig.lbis et lter illustrent le mode de fonctionnement des pompes(7 et 9) pendant la phase de remplissage en huile ou en pétrole brut, ou plus généralement en liquide plus léger. Les vannes (a et d) sont ouvertes, les vannes (b et c) sont fermées. Pendant cette même période la pompe (9) doit extraire 1Eau de service, ou plus généralement le liquide le plus dense. Les vannes(c' et b') sont ouvertes, les vannes (a' et d') sont fermées. Pendant l'opé- ration inverse les vannes fermées précédemment sont alors ouvertes et réciproquement. Au niveau supérieur des liquides stockés (11) est disposé un toit (12) qui constitue un écran souple entre liquide à stocker et liquide de service d'une part et l'eau qui le recouvre éventuelle- ment, et l'atmosphère d'autre part. Ce toit présente une certaine souplesse lui permettant de supporter quelques variations de volume, soit faibles soit même fortes, en cas d'incident, une rigidité d'ensemble (ou une rigidité locale apportée par renforts ou câbles) suffisante pour qu'il n'ait pas tendance à onduler et à provoquer des phénomènes d'irrégularité ou de tenson locale et une bonne isolation thermique.De plus l'apport d'eau par-dessus sa surface peut en assurer la facilité d'entretien, de nettoyage et d'accessibilité La partie haute(13) des parois latérales formant berge présente un dispositif (14) de fixation de la périphérie du toit(l2). Dans le cas de petites surfaces comme à la fig.1 ce toit peut être constitué simplement par une bâche munie éventuellement de tendeurs; dans ce ? cas son maintien en position n'est assuré que du fait de la tension de la bâche elle-même et éventuellement des rai diseurs ou câbles dont elle est munie, ce qui peut être simplement à tension un réseau de fils d'acier/réglable, ou une bâche elle-meme armee. La fia.2 représente un dispositif analogue dans lequel la bâche est suspendue en un certain nombre de points à des flotteurs reposant sur la surface de l'eau supérieure. De la sorte on peut obtenir des portées beaucoup plus importantes tout en gardant une construction voisine puisau'elle se limite à une bâche, éventuellement quelques tendeurs ou câbles et des flotteurs. La fia.2bis montre une forme de réalisation de flotteur de forme côniaue la pointe vers le bas, qui nrésente l'avantage de stahiliser la bâche formant toit. En effet, si en un point donné la bâche a tendance à s'enfoncer, le flotteur s s'enfoncant, la pous sée d'Archimède croît ce qui provoquera une poussée vers le haut, alors que si la bâche a tendance à monter, le phénomène inverse se produit en ramenant la bâche en position moyenne. On peut également, comme cela est représenté à la fig.2ter, limiter les mouvements vers le haut par effleurement de la bâche hors de l'eau en aménageant dans cette bâche, à l'endroit où l'on désire la faire affleurer une zône de moindre résistance à la flexion ou en allégeant son poids apparent et en la munissant ailleurs de flotteurs comme aux figures précédentes. De la sorte cette zône de la bâche sera plus sollicitée vers le haut ce qui aura pour effet de la bomber sous l'effet des liquides inférieurs. A la fig.3 une nouvelle forme de réalisation présente, soit des raidisseurs servant d'armature, associés à la bâche et pour en diminuer les tensions ce nui du même coup simplifie son amarrage périphérique, soit une bâche constituée elle-même à l'aide d'un matériau présentant une certaine rigidité; il est évident qu'un tel dispositif conviendra narfaitement à des grandes surfaces si on le combine avec un dispositif tel que décrit aux fig.2,2bis, ou 2 ter. On neut é@alement adopter le dispositif de la fig.3 avec des éléments flottants tenant lieu à la fois de raidisseurs et de flotteurs et compartimentant la bâche. Ces flotteurs peuvent etre gonfles de CO2 et peuvent servir d'extincteurs. La fig.4 représente une forme de réalisation dans laquelle cette bâche est réalisée en matériau composite,c'est-à-dire pré- sentant ne âne, éventuelleement flottante, munie d'une sous-couche étanches aux liquides à stocker et aux liquides de service,et d'une couche supérieure étanche à l'eau du toit L'ame sera avantaqeusement rigide ce qui aura pour effet de lui donner une résistance à la flexion suffisante pour maintenir l'équilibre sans création de flèche appréciable sous l'effet d'une sollicitation locale. Dans ce qui précède on a indiqué que la périphérie de la bâche n'était pas toujours nécessairement fixée aux berges; ceci Peut être envisagé notamment dans le cas où on envisage une installation facilement démontable ou déplaçable, notamment en vue du nettoyage intérieur. Dans ce cas,comme illustré à la fig.5 et en détail aux fig.5bis et 5ter, la bâche présentera de préférence à sa partie su périeure une enveloppe susceptible de monter sur un muret(20) formant enveloppe pour l'eau recouvrant le toit, et de préférence une enveloppe inférieure venant se rabattre sur les parois latérales comme le montrent les fig.5bis et Ster.Ces deux enveloppes peuvent être munies comme au dispositif de la fig.4 d'un matériau raidisseur ou d'éléments raidisseurs ou éventuellement d'éléments flottants servant d'âme à 1'ensemble. L'amarrage,dans ce cas, peut être extrêmement simplifié puisqu'il s'agit uniquement d'éviter que l'eau du toit n'ait tendance à passer sous la bâche. On pourra donc ne fixer que l'enveloppe supérieure sur le muret latéral. On pourra également rabattre les bords de l'enveloppe inférieure sur les parois latérales étant bjen entendu que la surface de séparation du liquide de service et du liquide à stocker ne devra pas descendre en dessous du bord de cette enveloppe inférieure afin que la résultante des pressions hydrauliques appliquées à l'extrémité de la bâche n'ait jamais tendance à écarter celle-ci de la paroi. A la fig.6 est représentée une nouvelle forme de réalisation dans laquelle on peut obtenir sans amarrage rigide un effet analogue permettant un léger débattement en laissant soit la bâche,soit une ou plusieurs des couches ou enveloppes qui la constituent reposer le long du réservoir grâce à des lests si besoin est,comme à la fig.5, la cuvette de rétention de l'eau du toit etant constituée par une bordure annulaire(21) solidaire de la bâche de hauteur snpérieure à la hauteur d'eau et de préférence flottante. la la fig.6 on a représenté la sous-couche ou enveloppe inSérie re passant sous cet élément(21) alors que la couche ou enveloppe supérieure passe par-dessus Cet élément et que l'âme de la base qui peut être @@ m@@ériau rigide ou flottant est lié à cet élément. Le poids appar? le l'élément(21) doit être choisi pour assurer la stabilité du tout. La fig.7 représente une nounwelle forme de réalisation et la fig.7bis un détail;le toit est ici compartimenté ce qui limite les flèches de la bâche à celles correspondant à la portée ainsi réduite entre les raidisseurs. La périphérie de la bâche peut être amarrée ou retombante comme indiqué aux figures précédentes. Les techniaues de fahrication in situ de couches légères de polymères sous forme expansée ou en rousse permettent la fabrication de toits ou d'éléments de toits de très grande surface et notamment en association avec les toits décrits dans les exemples ci-dessus. De telles couches peuvent remplacer ou compléter avantageusement la couche d'eau. REVENDICATIONS 10 Procédé de réalisation de dispositifs de stockage de liquides comprenant: l'installation,sur un réservoir ouvert à l'air libre, de systèmes d'alimentation et d'évacuation notamment en partie haute et en partie basse de liquides à stocker et de liquides de service, le maintien du volume total constant par tout dispositif adé quart en évacuant du liquide de service lors du remplissage du liquP de à stocker et réciproquement, la mise en place sur la surface des liquides d'un toit et la mise en étanchéité de ce toit à la périphérie du réservoir. 20 Procédé suivant la première revendication caractérisé par le fait que l'on recouvre le toit d'une couche d'eau. 30 Procédé selon la revendication 10 ou 20 caractérisé par le fait que le toit est recouvert d'une couche légère de polymère. 40 Procédé selon l'une des revendications 10,20 ou 30 caractérisé par le fait que le réservoir est créé par excavation et par étan chéification par tous moyens adéquats. 50 Procédé selon l'une des revendications 10,20,30 ou 40 caractérisé par le fait qu'après avoir rempli le réservoir on installe des dispositifs d'évacuation des gaz ou vapeurs qui pourraient s'accumuler à la surface des liquides sous le toit,notamment par évaporation ou dégazéification. 60 Dispositif de stockage des liquides comprenant un réservoir naturel ou artificiel, des systèmes d'alimentation et d'évacuation notamment en partie haute et en partie basse des Liquides à stocker et des liquides de service, des dispositifs de maintien à volume total constant, un toit reposant sur les liquides et des dispositifs d'étanchéité entre ce toit et la périphérie du réservoir. 70 Dispositif selon larevendication 60 caractérisé par le fait que le toit est recouvert d'une couche d'eau. 80 Dispositif selon l'une des revendications 60 ou 70 caractérisé par le fait que le toit est recouvert d'une couche légère de polymère. 90 Dispositif selon l'une des revendications 60 à 80 caractérisé par le fait que le réservoir est réalisé par terrassement et que les parois sont rendues étanches. 100 Dispositif selon l'une des revendications 60 à 90 caractérisé par le fait qu'-61 la partie supérieure des liquides sont prévus des dispositifs d'évacuation des gaz ou vapeurs pouvant s'accumuler sous le toit. 11 Dispositif selon l'une des revendications 70 à 100 caractérise par le fait que le toit e st supporté au moins en partie par des éléments situés au-dessus de lui et flottant sur la couche d'eau. 120 Dispositif selon l'une des revendications 60 à 11 caractérisé par le fait que des tendeurs sont prévus pour maintenir le toit entre les berqes du réservoir et l'y fixer. 13 Dispositif selon l'une des revendications 60 à 120 dans lequel le toit lui-même est constitué ar des éléments rigides. 140 Dispositif selon l'une des revendications 60 à 120 caractérisé par le fait que le toit est muni de raidisseurs qui le divisent en comnartiments pour assurer une rigidité d'ensemble,le toit pouvant garder ses caractéristiaues propres à l'intérieur de chaque compartiment et en particulier des caractéristiques de non-rigidité propre. 15 Dispositif selon l'une des revendications 60 à 120 dans le actuel le toit est muni de boudins flottants assurant la rigidité et le comnartimentage du toit. 160 Dispositif selon l'une des revendications 60 à 15 dans lequel le toit est composé d'au moins en partie d'une bâche simple. 170 Dispositif selon la revendication 160 dans lequel la bâche est constituée par des couches sunernosées. 180 Dispositif selon la revendication 17 dans lequel la bâche comprend une âme assurant les qualités mécaniques de l'ensemble, une couche supérieure assurant l1étanchéité au liquide à stocker ou au liquide de service. 19 Dispositif selon l'une des revendications 60 à 180 caractérisé par le fait que le bord du toit est fixé aux berges du réservoir. 200 Dispositif selon les revendications 160,170 ou 180 dans lequel le bord de la bâche est replié sur la paroi latérale du réservoir de facon à ce que les liquides qui Y sont contenus plaquent la bâche sur la paroi du réservoir et assurent ainsi une etanchéité. 210 Dispositif selon la revendication 200 caractérisé par le fait que les berges du réservoir sont surmontées d'un muret sur lequel vient s'appliquer au moins la couche supérieure de la bâche. 220 Dispositif selon l'une des revendications 200 ou 210 caractérisé par le fait que les couches supérieures de la bâche viennent passer par dessus un éIément annulaire placé à la périphérie du toit pour redescendre ensuite se placer contre la paroi du réservoir tandis que les couches inférieures passent sous un élément annulaire pour venir se placer également contre la paroi du réservoir. 230 Dispositif selon les revendications 200,210 ou 220 dans lequel la partie replie de la bâche sur le réservoir descend plus bas le long de cette paroi que le plus bas niveau que peut atteindre le liquide à stocker. 240 Dispositif selon l'une des revendications 200 9 230 dans lequel la partie de la bâche repliée le long des parois est lestée. 250 Dispositif selon l'une des revendications 60 à 240 dans lequel une partie au moins du toit présente une zône de moindre résistance mécanique de façon que la bâche plus déformable soit bombée sous l'effet des liquides inférieurs. 260 Dispositif selon la revendication 250 dans lequel les zônes autres que celles de moindre résistance sont munies d'éléments flottant sur la couche d'eau.