Brevet FR2485160A1 — publié le 19811224

La présente invention concerne une installation de. stockage à réservoirs de stockage de forme sphérique pour gaz liqué- fié, destinée à être mise en place sur terre. L'invention concerne également un procédé pratique permettant de produire une semblable installation de stockage à réservoirs de stockage sphériques pour gaz liquéfié destinée à être montée sur terre. Les réservoirs de stockage de gaz liquéfié d'une installation terrestre doivent satisfaire un certain nombre de condi- tions, en particulier dans le cas du GNL (gaz naturel liquéfié). Par exemple, il faut que le transfert de chaleur au réservoir soit minimal, c'est-à-dire qu'il existe un isolant épais. De plus, l'installation doit être bien protégée contre l'humidité due aux grandes différences de température. Les réservoirs doivent également être protégés contre les actions de l'environnement extérieur telles que les variations de température, les secousses sismiques, le vent, les précipitations, etc., et ces réservoirs de stockage de gaz liquéfié installés sur terre doivent également Utre protégés contre d'autres actions extérieures, comme, par exemple, des'hjissiles". Une autre importante condition à satisfaire est qu'il faut, dans un certain nombre de cas, prévoir un moyen faisant fonction de "conteneur secondaire", c'est-à-dire assurer que du gaz liquéfié qui se serait échappé du réservoir sera recueilli, en cas de fuite ou de rupture du réservoir principal. Ces exigences constituent le niveau de sécurité et de fiabilité opérationnelle de l'installation. En-plus de ces facteurs, il faut tenir compte de données telles que l'économie du colt de construction et de-fonctionnement, la simplicité et la rapi- dité de la construction, etc. Récemment, le souhait que soit trouvé un procédé simple d'édification de telles installations, ne demandant qu'un personnel limité au site d'assemblage ou d'installation, a été tout spécialement formulé. Ce souhait peut être réalisé par la préfabrication. Un avantage particulier qu'il y a à utiliser des réservoirs sphériques comme réservoirs de stockage réside dans leur degré élevé de sécurité et de fiabilité. Une grande partie de l'expérience rassemblée provient de l'utilisation de ces résenvoirs dans les applications maritimes. Un avantage particulier est que 2485 160 le support du réservoir ne demande pas un isolement important vis- à-vis du sol, comme c'est le cas lorsqu'on fait appel à de grands réservoirs cylindriques verticaux à fond plat. Il est proposé,selon l'invention de former le soubas- sement des réservoirs sphériques à support par une bordure en forme de jupe à l'aide d'un corps en béton unifié flottant. Il est ainsi possible de produire le soubassement de manière pratique en un site approprié d'édification, par exemple un bassin, puis de le transpor- ter en le faisant flotter sur l'eau jusqu'au voisinage de sa destination finale, o il est alors tiré à terre, soit au moyen de patins, soit, de préférence, par application du principe utilisant un groupe de plusieurs sas d'écluse. Une caractéristique spécialement avantageuse réside en ce que le soubassement lui-même peut servir de barge de trans- port. Dans ce cas, toute l'installation, y compris les réservoirs sphériques, peut être construite dans un bassin, mise à flot, pâlis transportée sur l'eau jusqu'à un emplacement voisin du site de montage, o elle est alors tirée à terre, de préférence au moyen du principe utilisant un groupe de plusieurs sas d'écluse. L'invention est particulièrement bien adaptée, en premier lieu et avant tout, à une utilisation effectuée dans le contexte d'installations assez importantes de traitement de gaz, par exemple les installations de traitement de gaz naturel liquê- fié, les installations pétrochimiques, etc., lesquelles,en raison de l'obligation du transport par navires, se trouvent situées sur une côte appropriée. De préférence, le soubassement est fait d'une paroi de béton verticale d'une seule pièce destinée à constituer la par- tie inférieure de support de charge de la bordure de support en forme de jupe. Cette paroi définit alors également un compartiment permettant de recueillir les fuites. Comme protection externe, un silo en acier ou en béton peut être édifié autour du réservoir sphérique. De façon facultative, il est possible de construire et de monter ce silo sur le lieu même de construction du soubassement. Pour réduire le tirant d'eau du corps de béton flot- tant, un certain nombre de mesures peuvent être prises: la plus évidente consisterait à adopter le plus grand volume possible de 2485 160 -3 flottabilité en maximisant la valeur de la surface et à choisir pour la structure en béton des solutions permettant d'économiser le poids. Le silo offrira une protection vis-à-vis du vent et des intempéries, ainsi que contre d'autres effets extérieurs, tels que ceux d'objets volants (missiles). Le silo peut également appor- ter une protection supplémentaire vis-à-vis de l'humidité, du fait qte l'atmosphère est maintenue sèche. A l'intérieur du silo, on peut prévoir des plates-formes, des échelles et des passerelles - des fins d'inspection. Le silo peut également servir de conteneur secondaire ou de réservoir de recueil en cas de rupture du réser- *voir principal (le réservoir sphérique). Un avantage résultant de l'utilisation d'un tel silo comme conteneur secondaire, en cas de nécessité, est que l'évaporation-est limitée par la surface restreinte du conteneur secondaire, et que les dommages sont main- tenus dans une aire limitée. En cas de fuites du réservoir principal, il est possible de rendre I'espace inerte de façon à réduire les risques d'incendie et d'explosion. Le toit du silo peut être une.structure de charpente légère ou un dame ayant la même résistance que les parois ou une - résistance supérieure. Le réservoir sphérique peut être soutenu par- dessous au moyen d'une bordure du type jupe renforcée classique, ou bien il peut être suspendu dans une structure faiblement conique chargée en traction, par exemple par la combinaison d'une courte jupe avec des haubans de suspension répartis autour de sa circon- férence. La description suivante, conçue à titre d'illustra- tion de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de. ses caractéristiques et avantages; elle s'applie sur les dessins annexés, parmi lesquels: - la figure 1 représente une vue en coupe simplifiée d'une.structure d'installation de stockage partiellement terminée dans un bassin d'armement, prête à sortir du chantier; - la figure 2 représente une vue en coupe simplifiée d'un deuxième mode-de réalisation de structure d'installation de stockage dans un bassin d'armement, prête à sortir du chantier; 24 8 5 16 0 4 - - la figure 3 représente un troisième mode de réalisa- tion possible, prêt à sortir d'un bassin d'armement; - la figure 4 montre comment l'on peut utiliser le principe des sas d'écluse pour élever une structure du type présenté sur la figure 3 et l'amener à terre; - la figure 5 représente une structure du type illustré sur la figure 1, disposée sur le site de montage, son silo ayant été partiellement édifié mais attendant d'être terminé; - la figure 6 représente une structure du type illustré sur la figure 2, installée à-terre; - la figure 7 représente une structure du type illustré sur la figure 3, installée & terre; - les figures 8 et 9 représentent deux ensembles pos- sibles respectivement formés de deux et trois réservoirs sphériques, à l'intérieur d'un silo en béton commun; - la figure 10 illustre la manière de rendre maximale la valeur de la surface pour réduire le tirant d'eau; et - la figure Il montre une structure, en coupe et en perspective o le soubassement est un corps du type à caissons fermés. Dans le bassin d'armement 1 présenté sur la figure 1, dont le niveau d'eau est désigné par la référence 2, on construit la partie inférieure 3 d'un silo de béton. Dans ce cas, on moule le fond 4 en béton et une jupe 5 en béton, puis on monte sur la jupe en béton un réservoir sphérique 6 par l'intermédiaire d'une jupe 7 chargée en compression. La jupe 7 et le réservoir sphérique 6 sont de préférence du type connu dans les applications maritimes, que les professionnels désignent par le sigle "bRV". Dans ce cas, on utilise avantageusement la jupe en béton 5 comme paroi de la partie 3 de silo flottante, si bien que la structure de la figure 1 peut être emmenée hors du bassin d'arme- ment sur les eaux. De façon facultative, la paroi du silo qui sera ultérieurement produite peut être déjà commencée à ce stade de la construction, ainsi que cela est indiqué par la ligne en trait interrompu sous la référence 8. La figure 2 montre comment on peut achever la construc- tion de toute l'installation de stockage dans un bassin d'armement 9, dont le niveau d'eau est désigné par la référence 10. On moule un 24 8 5 16 0 silo de béton 11 doté solidairement d'un fond 12 et d'un d8me-13 en béton dans le bassin d'armement, le réservoir de stockage 14 y étant également installé dans le même temps. Le réservoir de stockage 14 est monté dans le silo de béton de la même manière que dans le mode de réalisation de la figure 1. La figure 3 montre comment un silo de béton 15 est construit dans un bassin d'armement 16, dont le niveau d'eau est désigné par la référence 17e Au contraire des silos de béton pré- sentés sur les figures 1 et 2, le fond 18 en béton est dans ce cas d'une configuration bombée, et le reste du silo de béton a la forme d'un cylindre vertical. Ce type de silo est destiné à rece- voir un toit ou couvercle présentant la forme d'une structure de charpente légère (non représentée). Dans ce mode de réalisation, un réservoir sphérique 19 est suspendu dans le silo 15 par l'intermédiaire d'une structure 20 en forme de jupe légèrement conique chargée en tension. L'expression "structure en forme de jupd'doit, dans ce contexte, Etre comprise comme formée de combinaisons de jupes et de haubans ou boulons chargés en tension, ou bien, de façon facultative, au sens strict d'une suspension constituée de haubans, ces haubans étant répartis sur la circonférence. Le silo de béton et le réservoir sphérique associés à une structure en suspensiQn peuvent être produits tous deux par l'intermédiaire de techniques connues, si bien qu'il n'apparaît pas nécessaire de poursuivre leur description de façon détaillées Tou- tefois, il faut mentionner que les réservoirs sphériques peuvent avantageusement être constitués en un matériau approprié du type acier ou, de préférence, en un alliage d'aluminium appropriée Le. réservoir sphérique est isolé d'une manière connue, et l'isolant est recouvert d'un dispositif anti-vapeur se présentant sous forme d'une feuille d'aluminium ou d'un autre matériau convenable. Après que la structure d'installation de stockage a été édifiée jusqu'au point indiqué sur les figures 1, 2 ou3, rest pectivement, on remplit d'eau les bassins 1, 9 ou 16 respectifs; la structure se met alors à flotter et peut être transportée jus- qu'en un emplacement voisin du site de montage, c'est-à-dire que le silo de béton ou sa partie flottante est utilisé comme barge 6- de transport. La figure 4 montre comment un silo de béton et son réservoir sphérique associé peuvent être soulevés à l'aide d'un ensemble de plusieurs sas d'écluse. La structure illustrée sur la figure 4 est identique à celle présentée sur la figure 3. On place d'abord la structure 15 dans un sas 21. On ferme ensuite le sas 21 et on le remplit d'eau jusqu'au niveau 22. On ouvre alors le sas 23 et on fait passer la structure 15 dans celui-ci. On ferme ensuite le sas 23 et on le remplit d'eau jusqu'au niveau 24, pUiS on déplace la structure jusque dans la partie supérieure 25 du sas 23, ce qui représente dans ce cas le site de montage. On fait alors descendre la structure 15 en contact avec le sol en évacuant l'eau du sas 23. La figure 5 représente une structure du type illustré sur la figure 1, mise en place dans un site de montage, par exemple un sas supérieur, ou dans un sas communiquant directement avec la mer. On délimite le site de montage au moyen d'un mur 26 et on remplit le sas à l'aide d'une masse de remplissage 27. On poursuit ensuite le montage de la paroi 8 partiellement terminée du silo de béton, comme cela est indiqué par 'es lignes en trait interrompu de manière à produire un silo de béton terminé du type présenté sur la figure 2 par exemple. Naturellement, on peut édifier le silo de béton sous forme d'une paroi cylindrique, ainsi que cela est pré- senté sur la figure 3,. et le doter d2un toit ou couvercle approprié, de préférence sous forme d'une structure de charpente légère. Les figures 6 et 7 montrent des structures ayant respectivement les types des figures 2 et 3, après mise en place sur le site de montage, de la même manière que pour la figure 5. Sur la figure 6, une paroi est désignée par la référence 28, et le matériau formant la masse de remplissage par la référence 29. Sur la figure 7, la paroi est désignée par la référence 30 et le maté- riau de la masse de remplissage par la référence 31. La figure 8 montre comment deux réservoirs sphériques 32, 33 peuvent être réunis à l'intérieur d'un seul silo de béton 34, et la figure 9 montre trois cuves sphériques 35, 36, 37 groupées à l'intérieur d'un silo de béton 38 commun. Ces deux modes de réalisation peuvent en principe être réalisés de la manière présentée par exemple sur les figures 1, 2 et 3. Les numéros de 2485 1 60 7 - référence 39 et 40 désignent des parois basses partant du fond du silo et servant à accroître la flottabilité. La figure 10 montre comment on peut rendre maximale la valeur de la surface pour réduire le tirant d'eau de la structure. L'aire étendue 41 associée à un mur bas 42 permet une maximisation de la valeur de la surface et une réduction du tirant d'eau. La paroi 42 définit un compartiment 43 qui peut, de manière faculta- tive, rester vide jusqu'au moment précédant immédiatement l'instal- lation et, ou bienl'ancrage. La paroi empoche l'eau deentrer pen- dant la phase d'installation. L'aire supérficielle peut être circu- laire, rectangulaire, ovale, etc., en fonction du site d'installa- tion. Sur la figure 10, la jupe 44 et le réservoir 45 sont simple- ment suggérés. L'installation de stockage présenté sur la figure Il comporte un soubassement ou corps flottant sous forme de comparti- ment fermé ou barge 46 en béton. Du pont-47, s'élève une paroi 48 solidaire en béton qui fait fonction de partie inférieure de support de poids de la jupe de support, -laquelle comprend également la jupe 49. Autour du réservoir sphérique 50, est construit, dans ce cas particulier, un silo 51 en acier. En plus des avantagea Mentionnés ci-dessus relatifs à l'utilisation d'un soubassement qui est construit sous forme de corps flottant et qui constitue ultérieurement une partie de l'ins- tallation de stockage, l'invention rend également possible de dépla- cer l'installation une fois terminée sa période d'utilisation au site d'installation, c'est-à-dire au bout de 15 à 25 ans. Le bâton et l'aluminium sont tous deux, dans le but considéré, des matériaux très durables, et ces réservoirs de stockage dotés de.soubassements ont une durée de vie économique beaucoup plus élevée que celle de l'installation de traitement de gaz elle-même. Ainsi, en plus de satisfaire un souhait, et un besoin, de plus en plus importants, quisont que l'on puisse "effectuer soi-même le nettoyage après coup" une fois l'activité terminée, ces réservoirs et ces silos peuvent en outre être réutilisés. Les réservoirs sphériques associés à un silo consti- tuent une entité, comprenant à la fois un réservoir principal et un réservoir secondaire (lorsque cela est nécessaire), des moyens 248 5 16 0 8- d'isolation, de protection, d'inspection et d'entretien, des pompes et des soupapes de sécurité, des instruments, etc. L'installation peut en outre être entièrement préfabriquée, c'est-à-dire contenir tous les éléments mentionnés ci-dessus, et, lorsqu'elle est déplacée à un nouveau site, tous les systèmes secondaires et auxiliaires sont déplacés avec elle. Le réservoir sphérique soutenu par une jupe, en plus de ne pas demander d'isolation importante vis-à-vis du sol, ne nécessite pas non plus de moyen fournissant de la chaleur, comme c'est le cas pour certains systèmes. Les inspections et les réparations peuvent être effectuées immédiatement, et il n'est pas nécessaire d'attendre pendant des mois pour que l'espace réservoir isolant soit exempt de gaz. Un certain nombre des installations de traitement de gaz les plus prometteuses se trouvent ou peuvent être amenées à se trouver dans des zones sismiquement actives. Les réservoirs sphé- riques, par exemple faits d'aluminium, soutenus dans des silos non fixes, peuvent supporter sans se rompre des vibrations extrêmement intenses, et la sécurité du système relativement aux conséquences catastrophiques de secousses sismiques ne dépend donc pas d'études sismiques générales et étendues du sol de la région. Sur la base de ce qui vient d'être énoncé, on compren- dra que l'invention propose un "corps flattant disponible" combiné à un soubassement qui est utilement employé à la fois pendant la construction et, plus tard, comme soubassement permanent. Le corps flottant peut se présenter comme une surface inférieure ayant des côtés réservoir, ou bien comme une surface inférieure étendue ayant des côtés dressés verticalement. Le corps flottant peut être complè- tement fermé, ou bien ouvert au-sommet. - Il est possible d'utiliser d'autres éléments structu- rels à fonction principale différente que ceux servant à limiter un corps flottant, tandis qu'il est possible de renforcer les surfaces de délimitation pour leur faire effectuer certaines fonctions comme parties d'un soubassement fortement chargé. Par exemple, le fond peut avoir une configuration bombée ou une structure en nid d'abeilles. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imagioer, à partir des dispositifs et du procédé dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses autres variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. 2485 16 0 R E V E N D I C A T I 0 N S 1 - Soubassement pour un ou plusieurs réservoirs sphé- riques (6; 14; 19) de gaz liquéfié soutenus par une bordure en forme de jupe appartenant à une installation de stockage destinée à être mise en place sur terre, le soubassement étant caractérisé en ce qu'il est constitué sous forme d'un corps en béton unifié flottant (3; 11; 15). 2 - Soubassement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps en béton flottant (3; 11; 15) comprend une paroi (5; 13) en béton solidaire verticalement dressée qui sert de partie inférieure de support de charge pour le support () en forme de jupe. 3 - Procédé de production d'une installation de stockage terrestre possédant un ou plusieurs réservoirs sphériques (6; 14; 19) de gaz liquéfié soutenus par une bordure en forme de jupe,qui sont disposés sur un soubassement, le procédé étant caractérisé en ce qu'on fabrique un corps (3; 11; 15) en béton unifié flottant, on le met à flot, et on le transporte en le faisant flotter sur l'eau jusqu'à un emplacement voisin du site de mise en place final sur terre, après quoi on le met sur terre et on l'utilise pour servir dudît soubassement. 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le ou les réservoirs sphériques sont montés, par la technique dite de support par jupe, sur le corps de béton flottant avant ledit transport sur l'eau. 5 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le transfert du corps jusqu'au site de mise en place sur terre s'effectue à l'aide du principe utilisant un groupe de plusieurs sas d'écluse. 6 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on moule le corps de béton flottant solidairement avec une paroi (5; 13) en béton dressée verticalement, dans le but qu'elle serve de partie inférieure de support de charge du support (7) du type jupe du réservoir sphérique.