Brevet FR3130823A1 — publié le 20230623

L’invention concerne une installation de stockage pour gaz liquéfié comportant une structure porteuse (1) et une cuve étanche et thermiquement isolante installée dans un espace interne (9) de la structure porteuse (1), ladite installation de stockage comportant des cordons de mastic (26) appliqués entre une surface interne de la structure porteuse (1) et une surface externe de la cuve, les cordons de mastic possédant la composition suivante : un composant –NCO comprenant : A) au moins un polyuréthane comportant au moins deux groupements terminaux NCO ; B) optionnellement un composé polyisocyanate comprenant au moins un polyisocyanate P comprenant au moins trois fonctions isocyanate NCO ; un composant –OH comprenant : un polybutadiène polyol P1 ; un polyol P2 choisi parmi les diols, les triols ou leurs mélanges; un polyol P3 comprenant ayant une fonctionnalité hydroxyle supérieure ou égale à 2 ; au moins une charge, la teneur totale en charge(s) étant supérieure ou égale à 30% en poids par rapport au poids total dudit composant –OH Figure pour l’abrégé : Fig. 4 Installation de stockage comportant une structure porteuse et une cuve étanche et thermiquement isolante L’invention se rapporte au domaine des installations de stockage pour gaz liquéfié comprenant une cuve étanche et thermiquement isolante, à membrane étanche. En particulier, l’invention se rapporte au domaine des cuves étanches et thermiquement isolantes pour le stockage et/ou le transport de gaz liquéfié à basse température, 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. Dans un mode de réalisation, le gaz liquéfié est du GNL, à savoir un mélange à forte teneur en méthane stocké à une température d’environ -162°C à la pression atmosphérique. D’autres gaz liquéfiés peuvent aussi être envisagés, notamment l’éthane le propane, le butane ou l’éthylène mais aussi l’hydrogène ou l’ammoniac. Arrière-plan technologique Une cuve étanche et thermiquement isolante de stockage de gaz naturel liquéfié agencée dans une structure porteuse présente une structure multicouche, à savoir de l’extérieur vers l’intérieur, selon la direction d’épaisseur de la paroi de cuve, une barrière thermiquement isolante secondaire ancrée sur la structure porteuse, une membrane étanche secondaire reposant sur la barrière thermiquement isolante secondaire, une barrière thermiquement isolante primaire reposant contre la membrane étanche secondaire et une membrane étanche primaire reposant contre la barrière thermiquement isolante primaire et destinée à être en contact avec le gaz naturel liquéfié stocké dans la cuve. Selon un exemple de réalisation d’une telle cuve, chaque barrière thermiquement isolante, respectivement primaire et secondaire, comporte un ensemble de panneaux isolants, de forme générale parallélépipédique qui sont juxtaposés et forment ainsi une surface de support pour la membrane étanche, respectivement primaire et secondaire, supportée par chacune de ces barrières. Cette surface de support doit présenter une bonne planéité afin de fournir un appui continu et plat pour les membranes étanches. En effet, les parois de cuves sont sujettes à de nombreuses contraintes thermiques, hydrostatiques et hydrodynamiques lorsque la cuve contient du GNL. Une surface d’appui plane et continue permet d’éviter la génération de zones de concentration des contraintes dans la membrane étanche, ces zones de concentration des contraintes pouvant entraîner la dégradation de la membrane étanche. Bien que les panneaux isolants présentent une surface interne plane pour former la surface de support de la membrane étanche, la structure porteuse sur laquelle sont ancrés lesdits panneaux ne présente, elle, pas toujours une planéité suffisante pour que les panneaux ancrés sur ladite structure porteuse forment une surface de support continue et plane. Par exemple, lorsque la structure porteuse est formée par la double coque d’un navire, les zones de jonction entre les différentes portions de la double coque forment des irrégularités par rapport au plan général d’une paroi porteuse, ces irrégularités peuvent par, exemple, être liées à la soudure entre lesdites portions de la double coque. Afin de rattraper ces défauts de planéité, des cordons de mastic sont habituellement intercalés entre les panneaux isolants et la structure porteuse. En particulier, les cordons de mastic peuvent être déposés entre la surface externe des panneaux isolants de la barrière thermiquement isolante secondaire dans un état plastique, puis appuyés contre la paroi porteuse pour fluer jusqu’à remplir exactement l’écart entre la paroi porteuse et les panneaux isolants lorsque ceux-ci sont dans leur position finale. Les mastics utilisés aujourd’hui sont classiquement des résines époxyde. Elles sont souvent utilisées sous forme de deux composants principaux : une résine époxyde et un durcisseur. C’est la réaction de polymérisation (ou réticulation) entre les deux composants une fois mélangés qui confère aux résines époxyde leur résistance et adhérence. Ce sont des résines aux propriétés structurales très efficaces. Toutefois, de telles résines présentent l’inconvénient d’être particulièrement rigides et fragiles à basses températures. Elles ne présentent pas des caractéristiques de résistance mécanique suffisantes, notamment du type résistance à la traction et au cisaillement lorsque la température extérieure est très basse, typiquement dans un environnement particulièrement froid, tel que l’océan arctique, de manière à résister à la pression du gaz liquéfié en mouvement dans la cuve. Résumé La présente invention a pour but de proposer une solution permettant de résoudre les inconvénients précités et vise à protéger une cuve installée dans une structure porteuse dont le mastic présente des caractéristiques mécaniques du type résistance à la traction (décollement) et au cisaillement, à chaud (d’environ 20°C à environ 40°C) et à froid (par exemple d’environ -25°C à -60°C) améliorées, ces caractéristiques lui permettant notamment d'être utilisé comme mastic pour la reprise de planéité et l’adhésion des éléments d’isolation thermique sur les cuves de méthaniers ou de navires utilisant le GNL (Gaz Naturel Liquéfié) comme carburant, ou pour toutes autres applications à basse température. Pour ce faire, l’invention a pour objet, une installation de stockage pour gaz liquéfié comportant une structure porteuse et une cuve étanche et thermiquement isolante installée dans un espace interne de la structure porteuse, ladite installation de stockage comportant des cordons de mastic appliqués entre une surface interne de la structure porteuse et une surface externe de la cuve, les cordons de mastic possédant la composition suivante : un composant –NCO comprenant : A) au moins un polyuréthane comportant au moins deux groupements terminaux NCO ; B) optionnellement un composé polyisocyanate comprenant au moins un polyisocyanate P comprenant au moins trois fonctions isocyanate NCO ; un composant –OH comprenant : un polybutadiène polyol P1 ; un polyol P2 choisi parmi les diols, les triols ou leurs mélanges; un polyol P3 comprenant ayant une fonctionnalité hydroxyle supérieure ou égale à 2 ; au moins une charge, la teneur totale en charge(s) étant supérieure ou égale à 30% en poids par rapport au poids total dudit composant –OH. Selon un mode de réalisation, le polyuréthane A) est obtenu à partir : d’une composition comprenant au moins un polyoxyalkylène-polyol (de préférence polyoxyalkylène-triol), dont la partie alkylène (saturée), linéaire ou ramifiée, comprend de 2 à 4 atomes de carbone, et de préférence de 2 à 3 atomes de carbone, d’une composition comprenant au moins du MDI polymérique. Selon un mode de réalisation, le composant –NCO comprend un composé polyisocyanate B), ledit composé polyisocyanate B) étant un mélange de polyisocyanate comprenant au moins un polyisocyanate P comprenant au moins trois fonctions NCO. Selon un mode de réalisation, le composant –NCO comprend un composé polyisocyanate B), ledit composé polyisocyanate B) étant un mélange comprenant : au moins un monomère MDI ; au moins un polyisocyanate P ayant la formule suivante : Selon un mode de réalisation, le composant –NCO comprend plus de 50% en poids, de préférence plus de 60% en poids, encore plus préférentiellement plus de 70% en poids de polyuréthane A) par rapport au poids total dudit composant –NCO. Selon un mode de réalisation, le composant –NCO comprend : - de 1% à 40% en poids, de préférence de 5% à 30% en poids de polyuréthane(s) A); et - de 50% à 90% en poids, de préférence de 55% à 80% en poids de composé(s) polyisocyanate(s) B). Selon un mode de réalisation, le composant –NCO comprend de 0% à 10% en poids, de préférence de 2% à 8% en poids, et encore plus préférentiellement de 3% à 8% en poids de microsphères creuses de verre par rapport au poids total dudit composant –NCO. Selon un mode de réalisation, la teneur totale en polyol(s) P1 va de 1% à 30% en poids, de préférence de 2% à 20% en poids, et encore plus préférentiellement de 3% à 8% en poids, par rapport au poids total du composant –OH. Selon un mode de réalisation, le diol P2 est choisi dans le groupe constitué de l’éthylène glycol, du diéthylène glycol, du propylène glycol, du dipropylène glycol, du propane-1,3-diol, du butane-1,4-diol, du néopentyl glycol, du 2-méthyl-1,3-propanediol, de l’hexane-1,6-diol, de l’éthyl-2-hexane-1,3-diol, et de leurs mélanges. Selon un mode de réalisation, le polyol P3 est choisi parmi les polyéthers triols et les dérivés de polyols d’origine naturelle. Selon un mode de réalisation, la teneur totale en polyol(s) P3 va de 5% à 40%, de préférence de 5% à 30%, encore plus préférentiellement de 8% à 20% en poids par rapport au poids total du composant –OH. Selon un mode de réalisation, le composant –OH comprend une quantité totale en charge(s) supérieure ou égale à 40% en poids, préférentiellement supérieure ou égale à 45% en poids, et avantageusement supérieure ou égale à 50% en poids par rapport au poids total du composant –OH. Selon un mode de réalisation, le composant –OH comprend : au moins une charge carbonatée, de préférence dans une teneur supérieure ou égale à 35% en poids, préférentiellement supérieure ou égale à 40% en poids par rapport au poids total dudit composant -OH ; de 0% à 10% en poids, de préférence de 2% à 8% en poids, et encore plus préférentiellement de 3% à 8% en poids de microsphères creuses de verre par rapport au poids total dudit composant –OH. Selon un mode de réalisation, le ratio volumique composant -OH/composant -NCO, au sein de la composition, va de 1/3 à 3/1, de préférence 1/2 à 2/1, ledit ratio volumique étant avantageusement égal à 1/1. Selon un mode de réalisation, la cuve comprend une paroi de cuve fixée à la structure porteuse, la paroi comprenant, dans une direction d’épaisseur de l’extérieur vers l’intérieur de la cuve, au moins une barrière thermiquement isolante et au moins une membrane d’étanchéité supportée par la barrière thermiquement isolante et destinée à être en contact avec le gaz liquéfié contenu dans la cuve, les cordons de mastic permettant la fixation barrière thermiquement isolante sur la structure porteuse. Selon un mode de réalisation, l’au moins une membrane d’étanchéité est une tôle métallique comportant au moins une série d’ondulations parallèles pour favoriser un allongement élastique de la membrane dans au moins une direction. Selon un mode de réalisation, la tôle métallique comporte une première série d’ondulations parallèles s’étendant selon une première direction et une deuxième série d’ondulations parallèles s’étendant selon une deuxième direction sécante, de preference orthogonale, à la première direction. Selon un mode de réalisation, l’au moins une barrière thermiquement isolante est composée de panneaux isolants juxtaposés selon un motif régulier, chaque panneau isolant comprenant une garniture isolante en mousse de polymère, de préférence en polyuréthane. Selon un mode de réalisation, la paroi de cuve comprend, dans une direction d’épaisseur de l’extérieur vers l’intérieur de la cuve, une barrière thermiquement isolante secondaire, une membrane étanche secondaire reposant sur la barrière thermiquement isolante secondaire, une barrière thermiquement isolante primaire reposant sur la membrane étanche secondaire et une membrane étanche primaire reposant sur la barrière thermiquement isolante primaire et destinée à être en contact avec le gaz liquéfié contenu dans la cuve, les cordons de mastic permettant la fixation barrière thermiquement isolante secondaire sur la structure porteuse. Selon un mode de réalisation, l’installation de stockage est réalisée sous la forme d’un ouvrage flottant, dans laquelle ladite structure porteuse est constituée par une double coque de l’ouvrage flottant, l’ouvrage flottant étant de préférence un navire pour le transport d’un produit liquide froid. Selon un mode de réalisation, l’invention fournit aussi un système de transfert pour un produit liquide froid, le système comportant l’installation de stockage précitée, des canalisations isolées agencées de manière à relier la cuve installée dans la coque du navire à une installation externe de stockage flottante ou terrestre et une pompe pour entrainer un flux de produit liquide froid à travers les canalisations isolées depuis ou vers l’installation externe de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire. Selon un mode de réalisation, l’invention fournit aussi un procédé de chargement ou déchargement d’une installation de stockage telle que précitée, dans lequel on achemine un produit liquide froid à travers des canalisations isolées depuis ou vers une installation externe 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 est une vue d’une structure porteuse destinée à recevoir une cuve étanche et thermiquement isolante. La est une vue en coupe d’une paroi de la structure porteuse supportant une paroi d’une cuve étanche et thermiquement isolante, ladite figure mettant en évidence les défauts de planéité de la structure porteuse. La est une vue en perspective partiellement éclatée d’une paroi de cuve étanche et thermiquement isolante selon un premier mode de réalisation. La est une vue en coupe d’une paroi de la cuve de la . La est une vue en perspective d’une paroi de cuve étanche et thermiquement isolante selon un second mode de réalisation. La est une représentation schématique écorchée d’une cuve de navire méthanier et d’un terminal de chargement/déchargement de cette cuve. Installation de stockage pour gaz liquéfié comportant une structure porteuse (1) et une cuve étanche et thermiquement isolante installée dans un espace interne (9) de la structure porteuse (1), ladite installation de stockage comportant des cordons de mastic (26) appliqués entre une surface interne de la structure porteuse (1) et une surface externe de la cuve, les cordons de mastic possédant la composition suivante : un composant –NCO comprenant : A) au moins un polyuréthane comportant au moins deux groupements terminaux NCO ; B) optionnellement un composé polyisocyanate comprenant au moins un polyisocyanate P comprenant au moins trois fonctions isocyanate NCO ; un composant –OH comprenant : un polybutadiène polyol P1 ; un polyol P2 choisi parmi les diols, les triols ou leurs mélanges; un polyol P3 comprenant ayant une fonctionnalité hydroxyle supérieure ou égale à 2 ; au moins une charge, la teneur totale en charge(s) étant supérieure ou égale à 30% en poids par rapport au poids total dudit composant –OH. Installation de stockage selon la revendication 1, dans laquelle le polyuréthane A) est obtenu à partir : d’une composition comprenant au moins un polyoxyalkylène-polyol (de préférence polyoxyalkylène-triol), dont la partie alkylène (saturée), linéaire ou ramifiée, comprend de 2 à 4 atomes de carbone, et de préférence de 2 à 3 atomes de carbone, d’une composition comprenant au moins du MDI polymérique. Installation de stockage selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le composant –NCO comprend un composé polyisocyanate B), ledit composé polyisocyanate B) étant un mélange de polyisocyanate comprenant au moins un polyisocyanate P comprenant au moins trois fonctions NCO. Installation de stockage selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle le composant –NCO comprend un composé polyisocyanate B), ledit composé polyisocyanate B) étant un mélange comprenant : au moins un monomère MDI ; au moins un polyisocyanate P ayant la formule suivante : . Installation de stockage selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle le composant –NCO comprend plus de 50% en poids, de préférence plus de 60% en poids, encore plus préférentiellement plus de 70% en poids de polyuréthane A) par rapport au poids total dudit composant –NCO. Installation de stockage selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle le composant –NCO comprend : - de 1% à 40% en poids, de préférence de 5% à 30% en poids de polyuréthane(s) A); et - de 50% à 90% en poids, de préférence de 55% à 80% en poids de composé(s) polyisocyanate(s) B). Installation de stockage selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle le composant –NCO comprend de 0% à 10% en poids, de préférence de 2% à 8% en poids, et encore plus préférentiellement de 3% à 8% en poids de microsphères creuses de verre par rapport au poids total dudit composant –NCO. Installation de stockage selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle la teneur totale en polyol(s) P1 va de 1% à 30% en poids, de préférence de 2% à 20% en poids, et encore plus préférentiellement de 3% à 8% en poids, par rapport au poids total du composant –OH. Installation de stockage selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle le diol P2 est choisi dans le groupe constitué de l’éthylène glycol, du diéthylène glycol, du propylène glycol, du dipropylène glycol, du propane-1,3-diol, du butane-1,4-diol, du néopentyl glycol, du 2-méthyl-1,3-propanediol, de l’hexane-1,6-diol, de l’éthyl-2-hexane-1,3-diol, et de leurs mélanges. Installation de stockage selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans laquelle le polyol P3 est choisi parmi les polyéthers triols et les dérivés de polyols d’origine naturelle. Installation de stockage selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans laquelle la teneur totale en polyol(s) P3 va de 5% à 40%, de préférence de 5% à 30%, encore plus préférentiellement de 8% à 20% en poids par rapport au poids total du composant –OH. Installation de stockage selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, dans laquelle le composant –OH comprend une quantité totale en charge(s) supérieure ou égale à 40% en poids, préférentiellement supérieure ou égale à 45% en poids, et avantageusement supérieure ou égale à 50% en poids par rapport au poids total du composant –OH. Installation de stockage selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, dans laquelle le composant –OH comprend : au moins une charge carbonatée, de préférence dans une teneur supérieure ou égale à 35% en poids, préférentiellement supérieure ou égale à 40% en poids par rapport au poids total dudit composant -OH ; de 0% à 10% en poids, de préférence de 2% à 8% en poids, et encore plus préférentiellement de 3% à 8% en poids de microsphères creuses de verre par rapport au poids total dudit composant –OH. Installation de stockage selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, dans laquelle le ratio volumique composant -OH/composant -NCO, au sein de la composition, va de 1/3 à 3/1, de préférence 1/2 à 2/1, ledit ratio volumique étant avantageusement égal à 1/1. Installation de stockage selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, dans laquelle la cuve comprend une paroi de cuve fixée à la structure porteuse (1), la paroi comprenant, dans une direction d’épaisseur de l’extérieur vers l’intérieur de la cuve, au moins une barrière thermiquement isolante (11, 13) et au moins une membrane d’étanchéité (12, 14) supportée par la barrière thermiquement isolante (11, 13) et destinée à être en contact avec le gaz liquéfié contenu dans la cuve, les cordons de mastic permettant la fixation barrière thermiquement isolante (11, 13) sur la structure porteuse (1). Installation de stockage selon la revendication 15, dans laquelle l’au moins une membrane d’étanchéité (12, 14) est une tôle métallique comportant au moins une série d’ondulations (18) parallèles pour favoriser un allongement élastique de la membrane dans au moins une direction. Installation de stockage selon la revendication 16, dans laquelle la tôle métallique comporte une première série d’ondulations parallèles (18a) s’étendant selon une première direction et une deuxième série d’ondulations (18b) parallèles s’étendant selon une deuxième direction sécante, de preference orthogonale, à la première direction. Installation de stockage selon l’une quelconque des revendications 15 à 17, dans laquelle l’au moins une barrière thermiquement isolante (11, 13) est composée de panneaux isolants juxtaposés selon un motif régulier, chaque panneau isolant comprenant une garniture isolante (15) en mousse de polymère, de préférence en polyuréthane. Installation de stockage selon l’une quelconque des revendications 15 à 18, dans laquelle la paroi de cuve comprend, dans une direction d’épaisseur de l’extérieur vers l’intérieur de la cuve, une barrière thermiquement isolante secondaire (11), une membrane étanche secondaire (12) reposant sur la barrière thermiquement isolante secondaire (11), une barrière thermiquement isolante primaire (13) reposant sur la membrane étanche secondaire (12) et une membrane étanche primaire (14) reposant sur la barrière thermiquement isolante primaire (13) et destinée à être en contact avec le gaz liquéfié contenu dans la cuve, les cordons de mastic permettant la fixation barrière thermiquement isolante secondaire (11) sur la structure porteuse (1). Installation de stockage selon l’une des revendications 1 à 19 réalisée sous la forme d’un ouvrage flottant, dans laquelle ladite structure porteuse est constituée par une double coque (72) de l’ouvrage flottant, l’ouvrage flottant étant de préférence un navire (70) pour le transport d’un produit liquide froid. Système de transfert pour un produit liquide froid, le système comportant une installation de stockage selon la revendication 20, des canalisations isolées (73, 79, 76, 81) agencées de manière à relier la cuve (71) installée dans la coque du navire à une installation externe de stockage flottante ou terrestre (77) et une pompe pour entrainer un flux de produit liquide froid à travers les canalisations isolées depuis ou vers l’installation externe de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire. Procédé de chargement ou déchargement d’une installation de stockage selon la revendication 20, dans lequel on achemine un produit liquide froid à travers des canalisations isolées (73, 79, 76, 81) depuis ou vers une installation externe de stockage flottante ou terrestre (77) vers ou depuis la cuve du navire (71).