Brevet FR3100860A1 — publié le 20210319

L’invention concerne une cuve (1) étanche et thermiquement isolante pour le stockage d’un gaz liquéfié, ladite cuve (1) comportant : - une pluralité de parois définissant un espace interne (3) destiné au stockage du gaz liquéfie, la pluralité de parois comportant une paroi supérieure (10) ; et - une conduite collectrice (2) destinée à extraire du gaz liquéfié en phase vapeur, qui fait saillie vers le bas, au-delà de la paroi supérieure (10) r h ; et - au moins un premier tuyau (22) destiné à conduire du gaz liquéfié en phase vapeur de l’espace interne (3) de la cuve (1) vers la conduite collectrice (2), le premier tuyau (22) comportant en outre un tronçon détourné (25) qui passe en-dessous de l’extrémité inférieure (15) de la conduite collectrice (2) afin de relier la première et la seconde extrémités (23, 24) du premier tuyau (22). Figure à publier : 1 Cuve étanche et thermiquement isolante L’invention concerne le domaine des cuves, étanches et thermiquement isolantes pour le stockage et/ou le transport d’un gaz liquéfié, telles que des cuves pour le transport de Gaz de Pétrole Liquéfié (aussi appelé GPL) présentant par exemple une température comprise entre -50°C et 0°C, ou pour le transport de Gaz Naturel Liquéfié (GNL) à environ -162°C à pression atmosphérique. Ces cuves peuvent être installées à terre ou sur un ouvrage flottant. Dans le cas d’un ouvrage flottant, la cuve peut être destinée au transport de gaz liquéfié ou à recevoir du gaz liquéfié servant de carburant pour la propulsion de l’ouvrage flottant. Arrière-plan technologique Le document WO2013093261 divulgue une cuve étanche et thermiquement isolante pour le stockage d’un gaz liquéfié dans un état d’équilibre liquide-vapeur. En raison des phénomènes de transfert thermique entre l’intérieur et l’extérieur de la cuve, le gaz liquéfié stocké dans la cuve absorbe de la chaleur, ce qui provoque son évaporation. Aussi, la cuve est équipée d’une conduite collectrice qui traverse une paroi de la cuve et qui est destinée à extraire de la vapeur du ciel gazeux de la cuve. La conduite collectrice débouche dans l’espace interne de la cuve pour définir un passage entre l’espace interne de la cuve et un collecteur de vapeur qui est agencé à l’extérieur de la cuve et qui est relié par exemple à un mât de dégazage. La conduite collectrice est raccordée au collecteur de vapeur par l’intermédiaire d’une soupape de sureté qui est tarée afin d’assurer une évacuation du gaz en phase vapeur de la cuve, lorsque la pression de vapeur dans le ciel gazeux de la cuve est supérieure à une pression seuil. Ceci permet de contrôler la pression à l’intérieur de la cuve de manière à éviter les surpressions susceptibles d’endommager la cuve. Les parois de la cuve étanche présentent une structure multicouche, c’est-à-dire comportent successivement, de l’extérieur vers l’intérieur de la cuve, une barrière thermiquement isolante secondaire, une membrane étanche secondaire, une barrière thermiquement isolante primaire et une membrane étanche primaire. Afin d’assurer la continuité de la membrane étanche primaire autour de la conduite collectrice, celle-ci est reliée de manière étanche à la membrane étanche primaire par l’intermédiaire d’une collerette qui présente une section en forme de L et qui fait saillie à l’intérieur de l’espace interne de la cuve. L’extrémité inférieure de la conduite collectrice fait donc saillie dans l’espace interne de la cuve, au-delà de la membrane primaire étanche. Pour de raisons de sécurité, il convient de s’assurer que, lorsque la cuve est remplie à son niveau maximum, le ciel gazeux de la cuve demeure en communication avec l’intérieur de la conduite collectrice. Or, afin d’éviter que l’extrémité inférieure de la conduite collectrice ne soit immergée dans la phase liquide du gaz liquéfié, empêchant ainsi à la phase gazeuse présente en partie supérieure de l’espace interne de la cuve d’être extraite par la conduite collectrice, le niveau maximum de remplissage de la cuve est susceptible d’être diminué, ce qui n’est pas pleinement satisfaisant. Cet inconvénient est outre particulièrement critique lorsque, afin de conférer davantage de souplesse à la liaison entre la membrane primaire étanche et la conduite collectrice, la hauteur de la collerette est importante et/ou lorsque l’espace interne de la cuve présente une faible hauteur. Résumé Une idée à la base de l’invention est de proposer une cuve équipée d’une conduite collectrice destinée à collecter de la vapeur dans le ciel gazeux de la cuve et traversant une paroi de plafond de la cuve et qui permette d’embarquer une quantité optimum de gaz liquéfié tout en permettant à la vapeur d’être extraite du ciel gazeux via ladite conduite collectrice et, cela quelle que soit la dimension verticale de la portion de ladite conduite collectrice de vapeur faisant saillie à l’intérieur de l’espace interne de la cuve. Selon un mode de réalisation, l’invention fournit une cuve étanche et thermiquement isolante pour le stockage d’un gaz liquéfié, ladite cuve comportant : - une pluralité de parois définissant un espace interne destiné au stockage du gaz liquéfie, la pluralité de parois comportant une paroi supérieure ; et - une conduite collectrice destinée à extraire, de l’espace interne de la cuve, du gaz liquéfié en phase vapeur, ladite conduite collectrice traversant la paroi supérieure, et comportant une extrémité inférieure qui débouche dans l’espace interne et qui fait saillie vers le bas, au-delà de la paroi supérieure, jusqu’à une hauteur h ; et - au moins un premier tuyau destiné à conduire du gaz liquéfié en phase vapeur de l’espace interne de la cuve vers la conduite collectrice, ledit premier tuyau comportant une première et une deuxième extrémités, la première extrémité étant située dans l’espace interne de la cuve, à l’extérieur de la conduite collectrice, et débouchant dans ledit espace interne à une hauteur h1 supérieure à h, la deuxième extrémité débouchant à l’intérieur de la conduite collectrice à une hauteur h2 supérieure à h, le premier tuyau comportant un tronçon détourné qui passe en-dessous de l’extrémité inférieure de la conduite collectrice afin de relier la première et la seconde extrémités du premier tuyau. Ainsi, le premier tuyau assure une communication fluidique entre le ciel gazeux et l’espace intérieur de la conduite collectrice même si l’extrémité inférieure de la conduite collectrice est immergée dans la phase liquide du gaz liquéfié. Selon des modes de réalisation, une telle cuve peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes. Selon un mode de réalisation, le tronçon détourné présente une forme de U. Selon un mode de réalisation, la hauteur h est inférieure à un niveau de chargement maximal hmax. Ainsi, le tuyau permet de remplir la cuve au-dessus de l’extrémité inférieure de la conduite collectrice tout en permettant l’extraction de vapeur du ciel gazeux en cas de surpression. Selon un mode de réalisation, la hauteur h1 est supérieure au niveau de chargement maximal hmax. Selon un mode de réalisation, la hauteur h2 est supérieure au niveau de chargement maximal hmax. Selon un mode de réalisation, la conduite collectrice est raccordée à une soupape de sureté qui est configurée pour extraire du gaz liquéfié en phase vapeur de la conduite collectrice lorsque la pression dans l’espace intérieur de la conduite collectrice est supérieure à une pression seuil Ps. Selon un mode de réalisation, la pression seuil Ps satisfait à l’inégalité suivante : Ps P design : la pression maximale de conception pour laquelle la cuve a été dimensionnée ; φ : la masse volumique du gaz liquéfié destiné à être stocké dans la cuve ; g : l’accélération normale de la pesanteur terrestre ; h2 : la hauteur de la deuxième extrémité du premier tuyau ; et h3 : une hauteur du point le plus bas du premier tuyau. Selon un mode de réalisation, la pression seuil Ps satisfait en outre à l’inégalité suivante : Ps > Pdesign - φ * g * (h2 – h3) – k ; avec k compris entre 100 et 1000 Pa. Selon un autre mode de réalisation, la pression seuil Ps satisfait à l’inégalité suivante : Ps P design : la pression maximale de conception pour laquelle la cuve a été dimensionnée ; φ : la masse volumique du gaz liquéfié destiné à être stocké dans la cuve ; g : l’accélération normale de la pesanteur terrestre ; et l : une longueur du premier tuyau qui est susceptible d’être remplie de gaz liquéfié, lorsque la cuve est chargée de gaz liquéfié jusqu’à une niveau de chargement maximal hmax. Selon un mode de réalisation, la pression seuil Ps satisfait en outre à l’inégalité suivante : Ps > Pdesign - φ * g * l – k ; avec k compris entre 100 et 1000 Pa. Selon un mode de réalisation, la paroi supérieure comporte une membrane primaire étanche destinée à être en contact avec le gaz liquéfié stocké dans la cuve, la membrane primaire étanche présentant des ondulations faisant saillie vers l’intérieur de la cuve et la conduite collectrice fait saillie à l’intérieur de l’espace interne, au-delà des ondulations de la membrane primaire étanche. Selon un mode de réalisation, la conduite collectrice fait saillie à l’intérieur de l’espace interne, au-delà de la paroi supérieure, d’une distance verticale supérieure à 80 mm, de préférence supérieure à 100 mm, par exemple de l’ordre de 150 mm. Selon un mode de réalisation, la cuve comporte une ou plusieurs lignes destinées au chargement et/ou au déchargement de la cuve qui passent à l’intérieur de la conduite collectrice. Ainsi, la conduite collectrice forme à la fois une structure de dôme gaz et une structure de dôme liquide, ce qui permet de simplifier la construction de la cuve et de diminuer son coût. Selon un mode de réalisation, la paroi supérieure comporte au moins une barrière thermiquement isolante primaire et une membrane primaire étanche retenue à la barrière thermiquement isolante primaire, la paroi supérieure comportant des platines d’ancrages métalliques qui sont fixées sur la barrière thermiquement isolante primaire et sur lesquelles sont soudées de manière étanche des tôles métalliques de la membrane primaire étanche, le premier tuyau étant ancré dans une zone d’ancrage ménagée sur l’une des platines d’ancrage métalliques ou ménagée sur une portion de la membrane primaire étanche qui est ancrée à l’une des platines d’ancrage métalliques. Ceci permet d’éviter un arrachement de la membrane primaire étanche. Selon un mode de réalisation, la cuve comporte un deuxième tuyau destiné à conduire du gaz liquéfié en phase vapeur de l’espace interne de la cuve vers la conduite collectrice, ledit deuxième tuyau comportant une première et une deuxième extrémités, la première extrémité étant située dans l’espace interne de la cuve, à l’extérieur de la conduite collectrice, et débouchant dans ledit espace interne à une hauteur h’1 supérieure à h, la deuxième extrémité débouchant à l’intérieur de la conduite collectrice à une hauteur h’2 supérieure à h. Selon un mode de réalisation, la première extrémité du premier tuyau et la première extrémité du deuxième tuyau sont disposés de part et d’autre d’un plan vertical longitudinal médian de la cuve. Selon un mode de réalisation, la première extrémité du premier tuyau et la première extrémité du deuxième tuyau sont disposées à proximité de deux extrémités de la paroi supérieure, opposées l’une à l’autre selon une direction transversale perpendiculaire à la direction longitudinale du navire Selon un mode de réalisation, le plan vertical longitudinal médian de la cuve est parallèle à la direction longitudinale du navire sur laquelle est intégrée la cuve et passe par le centre de gravité du navire. Selon un mode de réalisation, la paroi supérieure recouvre l’espace interne. Une telle cuve peut faire partie d’une installation de stockage terrestre, par exemple pour stocker du GNL ou être installée dans une structure flottante, côtière ou en eau profonde, notamment un navire méthanier, une unité flottante de stockage et de regazéification (FSRU), une unité flottante de production et de stockage déporté (FPSO), et autres. Selon un mode de réalisation, l’invention fournit un navire pour le transport d’un fluide, le navire comportant une double coque et une cuve précitée, disposée dans la double coque. Selon un mode de réalisation, l’invention fournit aussi un procédé de chargement ou déchargement d’un tel navire, dans lequel on achemine un fluide à travers des canalisations isolées depuis ou vers une installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire. Selon un mode de réalisation, l’invention fournit aussi un système de transfert pour un fluide, le système comportant le navire précité, des canalisations isolées agencées de manière à relier la cuve installée dans la coque du navire à une installation de stockage flottante ou terrestre et une pompe pour entrainer un fluide à travers les canalisations isolées depuis ou vers l’installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire. Brève description des figures L’invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante de plusieurs modes de réalisation particuliers de l’invention, donnés uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés. La figure 1 est une vue schématique, en coupe transversale, d’une cuve étanche et thermiquement isolante équipée d’une conduite collectrice et d’un tuyau destiné à conduire de la vapeur du ciel gazeux de la cuve vers l’espace intérieur de la conduite collectrice. La figure 2 est une vue de face illustrant de manière détaillée la conduite collectrice et le tuyau de la figure 1. La figure 3 est une vue de dessous en perspective illustrant de manière détaillée la conduite collectrice et le tuyau de la figure 1. La figure 4 est une vue schématique, en coupe transversale, d’une cuve étanche et thermiquement isolante selon un autre mode de réalisation. La figure 5 est une vue schématique d’une zone de la membrane d’étanchéité primaire de la paroi supérieure destinée à l’ancrage d’un tuyau, selon un premier mode de réalisation. La figure 6 est une vue schématique d’une zone de la membrane étanche primaire de la paroi supérieure destinée à l’ancrage d’un tuyau, selon un second mode de réalisation. La figure 7 illustre des moyens d’ancrage du tuyau à la paroi supérieure selon un mode de réalisation. La figure 8 est une représentation schématique écorchée d’un navire comportant une cuve de stockage de gaz naturel liquéfié et d’un terminal de chargement/déchargement de cette cuve. Cuve (1) étanche et thermiquement isolante pour le stockage d’un gaz liquéfié, ladite cuve (1) comportant : - une pluralité de parois définissant un espace interne (3) destiné au stockage du gaz liquéfie, la pluralité de parois comportant une paroi supérieure (10) ; et - une conduite collectrice (2) destinée à extraire, de l’espace interne (3) de la cuve (1), du gaz liquéfié en phase vapeur, ladite conduite collectrice (2) traversant la paroi supérieure (10), et comportant une extrémité inférieure (15) qui débouche dans l’espace interne (3) et qui fait saillie vers le bas, au-delà de la paroi supérieure (10), jusqu’à une hauteur h ; et - au moins un premier tuyau (22) destiné à conduire du gaz liquéfié en phase vapeur de l’espace interne (3) de la cuve (1) vers la conduite collectrice (2), ledit premier tuyau (22) comportant une première et une deuxième extrémités (23, 24), la première extrémité (23) étant située dans l’espace interne (3) de la cuve (1), à l’extérieur de la conduite collectrice (2), et débouchant dans ledit espace interne (3) à une hauteur h1 supérieure à h, la deuxième extrémité (24) débouchant à l’intérieur de la conduite collectrice (2) à une hauteur h2 supérieure à h, le premier tuyau (22) comportant en outre un tronçon détourné (25) qui passe en-dessous de l’extrémité inférieure (15) de la conduite collectrice (2) afin de relier la première et la seconde extrémités (23, 24) du premier tuyau (22). Cuve (1) selon la revendication 1, dans laquelle le tronçon détourné (25) présente une forme de U. Cuve (1) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la hauteur h est inférieure à un niveau de chargement maximal hmax et les hauteurs h1 et h2 sont supérieures au niveau de chargement maximal hmax. Cuve (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle la conduite collectrice (2) est raccordée à une soupape de sureté (19) qui est configurée pour extraire du gaz liquéfié en phase vapeur de la conduite collectrice (2) lorsque la pression dans l’espace intérieur (18) de la conduite collectrice (2) est supérieure à une pression seuil Ps. Cuve (1) selon la revendication 4, dans laquelle la pression seuil Ps satisfait à l’inégalité suivante : Ps P design : la pression maximale de conception pour laquelle la cuve (1) a été dimensionnée ; φ : la masse volumique du gaz liquéfié destiné à être stocké dans la cuve (1) ; g : l’accélération normale de la pesanteur terrestre h2 : la hauteur de la deuxième extrémité du premier tuyau (22) ; et h3 : une hauteur du point le plus bas du premier tuyau (22). Cuve (1) selon la revendication 5, dans laquelle la pression seuil Ps satisfait en outre à l’inégalité suivante : Ps > Pdesign - φ * g * (h2 – h3) – k ; avec k compris entre 100 et 1000 Pa. Cuve (1) selon la revendication 4, dans laquelle la pression seuil Ps satisfait à l’inégalité suivante : Ps P design : la pression maximale de conception pour laquelle la cuve (1) a été dimensionnée ; φ : la masse volumique du gaz liquéfié destiné à être stocké dans la cuve (1) ; g : l’accélération normale de la pesanteur terrestre ; et l : une longueur du premier tuyau (22) qui est susceptible d’être remplie de gaz liquéfié, lorsque la cuve (1) est chargée de gaz liquéfié jusqu’à une niveau de chargement maximal hmax. Cuve (1) selon la revendication 7, dans laquelle la pression seuil Ps satisfait en outre à l’inégalité suivante : Ps > Pdesign - φ * g * l – k ; avec k compris entre 100 et 1000 Pa. Cuve (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle la paroi supérieure (10) comporte une membrane primaire étanche (8) destinée à être en contact avec le gaz liquéfié stocké dans la cuve (1), la membrane primaire étanche (8) présentant des ondulations faisant saillie vers l’intérieur de la cuve (1) et dans laquelle la conduite collectrice (2) fait saillie à l’intérieur de l’espace interne (3), au-delà des ondulations de la membrane primaire étanche (8). Cuve (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans laquelle la conduite collectrice (2) fait saillie à l’intérieur de l’espace interne (3), au-delà de la paroi supérieure (10), d’une distance verticale supérieure à 80 mm. Cuve (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans laquelle la cuve (1) comporte un ou plusieurs lignes destinées au chargement et/ou au déchargement de la cuve (1) qui passent à l’intérieur de la conduite collectrice (2). Cuve (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, dans laquelle la paroi supérieure (10) comporte au moins une barrière thermiquement isolante primaire (7) et une membrane primaire étanche (8) retenue à la barrière thermiquement isolante primaire, la paroi supérieure (10) comportant des platines d’ancrages métalliques (30, 31, 32) qui sont fixées sur la barrière thermiquement isolante primaire (7) et sur lesquelles sont soudées de manière étanche des tôles métalliques (33, 34, 35, 36, 37) de la membrane primaire étanche (8), le premier tuyau (22) étant ancré dans une zone d’ancrage (38, 40) ménagée sur l’une des platines d’ancrage métalliques (30, 31, 32) ou ménagée sur une portion de la membrane primaire étanche (8) qui est ancrée à l’une des platines d’ancrage métalliques (30, 31, 32). Cuve (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, dans laquelle la cuve (1) comporte un deuxième tuyau (26) destiné à conduire du gaz liquéfié en phase vapeur de l’espace interne (3) de la cuve (1) vers la conduite collectrice (2), ledit deuxième tuyau (26) comportant une première et une deuxième extrémités (27, 28), la première extrémité (27) étant située dans l’espace interne (3) de la cuve (1), à l’extérieur de la conduite collectrice (2), et débouchant dans ledit espace interne (3) à une hauteur h’1 supérieure à h, la deuxième extrémité (28) débouchant à l’intérieur de la conduite collectrice (2) à une hauteur h’2 supérieure à h. Cuve (1) selon la revendication 13, dans laquelle la première extrémité (23) du premier tuyau (22) et la première extrémité (27) du deuxième tuyau (26) sont disposés de part et d’autre d’un plan vertical longitudinal médian de la cuve (1). Navire (170) pour le transport d’un fluide, le navire comportant une double coque (172) et une cuve (171) selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, disposée dans la double coque. Système de transfert pour un fluide, le système comportant un navire (170) selon la revendication 15, des canalisations isolées (173, 179, 176, 181) agencées de manière à relier la cuve (171) installée dans la coque du navire à une installation de stockage flottante ou terrestre (177) et une pompe pour entraîner un flux de fluide à travers les canalisations isolées depuis ou vers l’installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire. Procédé de chargement ou déchargement d’un navire (170) selon la revendication 15, dans lequel on achemine un fluide à travers des canalisations isolées (173, 179, 176, 181) depuis ou vers une installation de stockage flottante ou terrestre (177) vers ou depuis la cuve (171) du navire.