Brevet FR2670559A1 — publié le 19920619

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour garantir la sécurité d'un stockage de gaz liquéfiés et autres produits chimiques, pétrochimiques ou pétroliers dans des canalisations habituelles convenablement agencées. Le stockage sera généralement constitué de plusieurs nappes superposées; chaque nappe étant composée d'un certain nombre de canalisations parallèles de longueur adaptée au besoin et au terrain et généralement de grand diamètre Chaque nappe sera divisée en compartiments regroupant chacun une partie des canalisations de la nappe Ainsi un stockage de x nappes ayant y compartiments de z canalisations chacun comportera au total x*y*z canalisations L'ensemble sera recouvert de terre, qu'il soit positionné entièrement ou partiellement sous le niveau du sol Tous les dangers liés à la possibilité d'un feu sous le stockage sont donc ainsi éliminés. Différentes liaisons par tuyauteries assurent les communications nécessaires entre le stockage et la surface afin de réaliser les fonctions élémentaires permettant le fonctionnement du stockage: remplissagesoutirage, extraction de l'eau, mesures de niveau, température, pression, alarmes. Traditionnellementdans les stockages souterrains ou sous talus des liaisons avec la surface comportent des équipements mécaniques, électriquesou de mesures situés à l'intérieur du stockage et dont la manutention pour réparation ou entretien nécessite de très gros moyens et crée des situations potentiellement dangereuses, pouvant même amener à arrêter le stockage, le vider et l'inerter Le procédé selon l'invention remédie à cet inconvénient en supprimant tous les équipements lourds du stockage et en sortant leur fonction hors du stockage. Traditionnellement les liaisons entre le stockage et la surface sont spécialisées et donc généralement on ne peut remplacer l'une par une autre ce qui peut amener des situations opératoires potentiellement dangereuses en cas de défaillance temporaire ou définitive de l'une des liaisons Le procédé selon l'invention banalise la ligne de remplissage et celle de soutirage permettant ainsi le report de la fonction d'une liaison défaillante sur une autre. Traditionnellement les canalisations sortant d'un stockage souterrain ou sous talus peuvent Etre équipées de vannes à fermeture rapide qui peuvent isoler le stockage entier de l'extérieur en cas de problème à l'extérieur du stockage En cas de fuite sur le stockage lui-même il n'est pas possible d'isoler la fuite Le procédé selon l'invention remédie à ces inconvénients car les vannes de sécurité sont disposées telles qu'elles permettent d'isoler des compartiments du stockage formés de une ou plusieurs canalisations Chaque compartiment peut Etre isolé de l'extérieur mais aussi du reste du stockage. En cas de fuite le compartiment comportant la fuite peut Stre localisé puis vidangé rapidement dans le reste du stockage ou vers l'extérieur puis éventuellement inerté et finalement isolé. Lorsque les conditions de sécurité le permettent à nouveau l'opérateur utilise des vannes manuelles pour localiser la canalisation du compartiment comportant la fuite et l'isoler définitivement afin de remettre en service les canalisations sans fuite. La figure 1 représente le schéma de principe des liaisons entre le stockage réduit à une seule canalisation, et la surface Des équipements lourds mécaniques, électriques ou électroniques servent à assurer les fonctions élémentaires autres que la fonction évent, permettant le fonctionnement du stockage, comme: remplissage, soutirage, extraction de l'eau, mesures de niveau, température, pression, alarmes Selon une caractéristique de l'invention, tous les équipements lourds sont installés hors du stockage, permettant ainsi de concevoir un type de liaison standard entre le stockage et la surface qui peut servir à assurer indifféremment le remplissage ou le soutirage du produit Sur la figure 1 ont été représentées par exemple une liaison pour le soutirage ou pour le remplissage ( 21) et une liaison gaz ( 1) L'extraction de l'eau se fait par la ligne ( 41) de soutirage de la réserve de décantation ( 44) située en dehors et au dessous du niveau du stockage La liaison standard ( 21) est normalement raccordée à la canalisation stockage par un piquage en position basse Mais exceptionnellement, si nécessaire, le système de soutirage permet de raccorder la liaison ( 21) par le dessus de la canalisation stockage par un tube plongeur ouvert dans la phase liquide du produit stocké juste au dessus du niveau du fond du stockage et qui remonte jusqu'en partie haute Selon l'invention chaque compartiment du stockage n'est relié à l'extérieur que par deux liaisons principalesliquide et gaz toutes deux isolables par des vannes automatiques à fermeture rapide et sécurité positive. La figure 1 montre aussi la liaison assurant le soutirage du produit hors du stockage Selon une caractéristique de l'invention cette opération se fait en phase mixte liquide/gaz à travers la ligne ( 21) La phase mixte est séparée dans le ballon séparateur ( 25) dont la phase gaz est reprise par le compresseur ( 26) et renvoyée au stockage par la ligne gaz ( 1) La phase liquide du ballon ( 25) est expédiée aux utilisateurs par la pompe ( baissé l'action du compresseur reprendra pour la faire remonter. Il s'agit d'un équilibre autostable en ce sens que l'augmentation maximum de pression dans le stockage est limitée strictement à la valeur qui permet la remontée du liquide seul dans la ligne de soutirage du produit sans nécessité de phase mixte Afin de donner un ordre de grandeur on peut dire que la colonne liquide à vaincre dans la ligne de sortie du produit sera inférieure à 10 mètres et que l'augmentation maximum de pression dans le stockage au delà de la tension de vapeur du produit stocké sera inférieure à 0,5 bar environ. La figure 1 montre aussi la liaison de remplissage, toujours par la même ligne ( 21) Dans ce cas le compresseur ( 26 > peut recevoir la phase gaz du stockage et la refouler vers la citerne à vider vers le stockage. La figure 1 montre aussi la liaison d'extraction de l'eau du stockage Selon une caractéristique de l'invention, elle se fait par la ligne principale ( 41) ouverte dans la réserve de décantation d'eau ( 44) entièrement indépendante du stockage et située en dessous du niveau du stockage auquel elle est raccordée par la ligne de soutirage ( 21),ce qui permet au niveau d'eau de monter dans la ligne principale ( 41) si la contrepression au bout de cette ligne est abaissée au dessous de la pression du stockage La ligne principale ( 41) peut amèner l'eau à un ballon d'ol elle est évacuée par une pompe Pour les stockages à faible pression, lorsqu'une dépressurisation est nécessaire pour amorcer le débit d'eau entre la réserve ( 44) et le ballon, elle est obtenue soit par un petit compresseur ou une pompe à vide aspirant du gaz du ballon et le refoulant au stockage par sa ligne gaz légèrement en pente, partie basse coté sortie liquide. La figure 1 montre aussi l'installation d'un indicateur de niveau Selon une caractéristique de l'invention, cet indicateur ( 51 >, de type classique, est entièrement à l'extérieur du stockage et connecté à la liaison liquide ( 21) et à la liaison gaz ( 1) au delà des vannes automatiques de sécurité ( 71 et 72) en des points tels que les pressions soient représentatives de la pression du gaz à l'intérieur du stockage et de celle du liquide en fond du stockage La différence entre ces deux pressions est proportionnelle au produit de la hauteur du liquide dans le stockage par la densité du produit Un cas particulier simple d'indicateur de niveau étant le tube externe donnant le niveau interne par le principe des vases communicants Le niveau est démontable sans arr-t du stockage. La figure 2 montre une vue de dessus d'un compartiment du stockage formé de plusieurs canalisations parallèles d'une mfme nappe horizontale La mise en sécurité de ce compartiment est obtenue en l'isolant de l'extérieur par des vannes automatiques de sécurité à fermeture rapide équipant chaque canalisation sortant du compartiment La ligne ( 21) de remplissage ou soutirage est équipée d'une vanne automatique ( 71) du coté liquide Du coté gaz la ligne de retour du gaz comprimé ( 1) par le compresseur ( 26) est équipée d'une vanne automatique ( 72) et la ligne ( 2) de départ du gaz vers le compresseur d'une autre vanne automatique ( 73) Chaque canalisation du compartiment de stockage peut Etre isolée séparément par des vannes manuelles accessibles, une sur la sortie liquide et l'autre sur la sortie gaz D'autres vannes manuelles situées au delà des vannes automatiques complètent les vannes précédentes et permettent d'isoler les vannes automatiques pour démontage et entretien. Les vannes manuelles et automatiques sur les lignes gaz sont situées au dessus de la surface du sol Celles sur les lignes liquides sont avantageusement situées en profondeur derrière un merlon ou un muret ( 3) dans un espace accessible aux opérateurs Les vannes automatiques à fermeture rapide seront à sécurité positive, actionnées hydrauliquement ou pneumatiquement et commandées par fusible, détection continue de gaz, et toute autre détection de danger Les vannes automatiques sont démontables sans arrêt de l'opération du stockage En effet seul le compartiment concerné est isolé. La figure 3 montre une nappe de trois compartiments avec leurs vannes automatiques à fermeture rapide En cas de fuite par exemple sur l'une des canalisations du compartiment du milieu il peut Etre isolé dans un premier temps par fermeture de ses 3 vannes automatiques ( 81,82, 83) commandées à distance Dans un deuxième temps il pourra Etre vidangé,par exempledans les deux compartiments voisins Pour cela la ligne liquide ( 21) est fermée vers l'extérieur alors que les 3 vannes automatiques c 8 té liquide ( 71,61,91) sont ouvertes Les vannes automatiques gaz ( 73,93) vers l'aspiration du compresseur ( 26) sont ouvertes alors que celle du compartiment à vider ( 83) est fermée Les vannes automatiques gaz ( 72 92) sur la ligne de refoulement du compresseur ( 26)sont fermées alors que celle du compartiment à vider ( 82) est ouverte L'augmentation de pression ainsi créée par le compresseur ( 26) dans le compartiment à vidanger par rapport aux compartiments récepteurs permet de réaliser rapidement le transfert liquide D'une façon analogue on peut vidanger le compartiment à fuite vers l'extérieur Dans un troisième temps lorsque les conditions de sécurité le permettentles opérateurs peuvent déterminer quelle est la canalisation du compartiment qui fuit et l'inerter avant de l'isoler par ses vannes manuelles Enfin le compartiment diminué de sa canalisation inertée et isolée peut Etre remis en service. La figure 4 montre schématiquement la possibilité de stockage en canalisations de produits ayant une très faible tension de vapeur Selon une caractéristique de l'invention la phase gaz du stockage est reliée à une réserve externe ( 27) de gaz pousseur par la ligne gaz ( 2) et le compresseur ( 26) Pour permettre le remplissage, le stockage est vidé de son gaz pousseur qui est comprimé par le compresseur dans la réserve ( 27) Pour assurer le soutirage le gaz sous pression de la réserve ( 27)est renvoyé au stockage sans le compresseur qui est contourné. REVENDICATIONS 1) Procédé pour garantir la sécurité d'un stockage de gaz liquéfiés ou autres produits chimiques pétrochimiques ou pétroliers dans des canalisations habituelles convenablement agencées et caractérisé en ce que toute liaison entre le stockage et la surface est dépourvue de tout équipement lourd spécialisé à l'intérieur du stockage, que certaines liaisons banalisées comme l'emplissage et le soutirage du produit sont interchangeables, que l'ensemble de toutes lesdites liaisons sortant du stockage sont isolables en cas de danger, au plus près du stockage, soit automatiquement soit volontairement par des vannes automatiques à fermeture rapide et sécurité positive, commandées par fusibleedétection continue de gazou tout autre signal de dangeret que le stockage est divisé en compartiments indépendants, chacun pouvant Etre vidangé à distance dans le reste du stockage ou à l'extérieur en cas de danger. 2) Procédé selon la revendication 1 et caractérisé en ce que l'extraction du gaz liquéfié du stockage se fait en phase mixte liquide/gaz par la ligne principale ( 21), ladite phase mixte étant séparée dans le ballon séparateur ( 25) dont la phase gaz est reprise par le compresseur ( 26) et renvoyée au stockage par la ligne gaz ( 1) pendant que la phase liquide du ballon ( 25) est expédiée aux utilisateurs par la pompe ( 28). 3) Procédé selon la revendication 1 et caractérisé en ce que l'extraction de l'eau du stockage se fait par la ligne principale ( 41) ouverte dans la réserve de décantation d'eau ( 44), entièrement indépendante du stockage et située en dessous du niveau du stockage auquel elle est reliée par la ligne de soutirage ( 21),ce qui permet au niveau d'eau de monter dans la ligne ( 41) si la contrepression au bout de cette ligne est abaissée au dessous de la pression du stockage, ledit abaissement de pression étant obtenu, si nécessaire, par un petit compresseur ou une pompe à vide aspirant le gaz du ballon séparateur recevant la ligne de sortie d'eau ( 41) et le refoulant au stockage par sa ligne gaz ( 1) lors des opérations d'amorçage alors que l'eau arrivée du stockage au ballon séparateur en est reprise par pompe, ladite extraction d'eau se faisant sous contr 8 le du niveau dans la réserve ( 44). 4) Procédé selon la revendication 1 et caractérisé en ce que les indicateurs de niveau, avec ou sans alarmes, sont situés à l'extérieur du stockage et au delà des vannes automatiques d'isolement et donc démontables en sécurité,lesdits indicateurs de niveau étant des appareils usuels connectés par le bas à la ligne de soutirage ( 21) en un point repéré par rapport au niveau du fond du stockage, et par le haut à la sortie gaz du stockage, les connections étant réalisées en des points oit les pressions sont représentatives de celles de l'intérieur du stockage, ce qui permet d'en déduire le niveau du liquide stocké par le principe des vases communicants ou interprétation de la pression différentielle. ) Dispositif selon la revendication 1 et caractérisé en ce que les liaisons opératoires sortant du stockage sont équipées de vannes automatiques à fermeture rapide et à sécurité positive commandées par fusible, par détection en continu de gaz et par tout autre détection de dangerlesdites vannes automatiques pouvant être commandées individuellement et permettre d'isoler un compartiment du stockage ayant une fuite puis de le vider rapidement dans d'autres compartiments ou vers l'extérieur, uniquement par des commandes à distance, lesdites vannes automatiques étant démontables sans arrêt opératoire du stockage entier grâce à des vannes manuelles accessibles. 6)Dispositif selon la revendication 1 et caractérisé en ce que le stockage d'un produit de très faible tension de vapeur peut Etre réalisé gr&ce à l'utilisation d'un gaz pousseur en remplacement de la phase vapeur du produit stocké.