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RÉSUMÉ
Cet article décrit les réservoirs métalliques utilisés pour le stockage de gaz liquéfiés dont la température au point normal d'ébullition est inférieure à la température ambiante. Du fait de cette différence, ces réservoirs sont soumis à de fortes pressions à la température ambiante. Pour s'affranchir de cette contrainte de pression, ces réservoirs peuvent être réfrigérés ou semi-réfrigérés.
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Régis CHAMAYOU : Ex-Responsable des Études de la Société Entrepose-DB (EDB) et de la Société Nouvelle des Constructions Métalliques de Provence (SN-CMP) du groupe Chicago Bridge and Iron Co (CBI)
INTRODUCTION
Les réservoirs de stockage à température contrôlée sont réservés aux gaz liquéfiés dont la température au point normal d’ébullition (PNE) est inférieure à la température ambiante et qui, par conséquent, sont caractérisés par une forte pression effective à la température du site.
Lorsque les quantités de gaz liquéfiés à stocker sont très importantes, le nombre des unités de stockage sous pleine pression nécessaires devient aussi très important, car leur volume unitaire est limité par les épaisseurs maximales de paroi réalisables. Pour remédier à cette situation contraignante et peu économique, on a recours à une réduction de la pression d’exploitation par abaissement de la température du produit vers le PNE. Par ce moyen, la capacité des réservoirs peut être considérablement augmentée, ainsi que les quantités stockées car le liquide est alors plus dense.
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Les réservoirs semi-réfrigérés (sphères ou ballons) fonctionnent sous pression réduite, comprise entre la pression atmosphérique et la pleine pression à température ambiante.
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Les réservoirs réfrigérés ou cryogéniques (réservoirs cylindriques verticaux à fond plat) fonctionnent sous pression sensiblement atmosphérique au PNE.
Naturellement, tous ces réservoirs comportent une isolation thermique, d’autant plus importante que la température du stockage est basse.
L’article « Réservoirs métalliques pour stockage des liquides » fait l’objet de plusieurs fascicules :
— Généralités [1] ;
— Stockages à température ambiante [2] ;
— Stockages à température contrôlée.
Les sujets ne sont pas indépendants les uns des autres ; le lecteur devra assez souvent se reporter aux autres fascicules. Le numéro de fascicule est suivi du numéro de paragraphe ou de figure.
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Réservoirs semi-réfrigérés
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2. Réservoirs réfrigérés et cryogéniques
2.1 Généralités
Nous avons vu en BM 6 590 (§ 3.2) que les gaz liquéfiés pouvaient être stockés sous pleine pression à température ambiante, sous pression réduite en stockage semi-réfrigéré, mais également sous pression atmosphérique. Pour atteindre ce dernier état, leur température doit être abaissée, par un système de réfrigération approprié, jusqu’à leur point normal d’ébullition. Ils peuvent ainsi, en l’absence de pression, être stockés dans de simples réservoirs cylindriques verticaux à fond plat. Ces unités de stockage comprennent nécessairement une isolation thermique performante qui enrobe complètement le conteneur froid pour empêcher le réchauffement du produit réfrigéré.
Cette méthode de stockage est généralement considérée comme une solution économique lorsque l’on doit traiter de grandes quantités de gaz liquéfié supérieures en principe à 5 000 tonnes. Elle permet en effet de réaliser de grands réservoirs à parois minces et, par ailleurs, de loger une plus grande masse de produit liquéfié par unité de volume. La valeur très faible des pressions de fonctionnement permet de construire sans problème majeur des capacités pouvant atteindre 150 000 m3.
Ces réservoirs, malgré leurs dimensions souvent respectables, sont cependant plus satisfaisants sur le plan de la sécurité pour l’environnement que les unités de gaz liquéfiés sous pression. L’énergie libérée en cas de rupture accidentelle est en effet bien moindre sur ce type d’ouvrage à pression atmosphérique que sur les stockages pressurisés.
En pratique, ces capacités sont étudiées sous une légère pression relative de quelques millibars pour simplifier l’exploitation et la régulation du réservoir et du système de réfrigération. La pression d’étude retenue est généralement de l’ordre de 100 mbar. Cependant les exploitants exigent quelquefois des valeurs supérieures pouvant atteindre 300 mbar. La présence de cette pression impose d’ancrer les fonds de ces réservoirs sur leur fondation pour reprendre les efforts de soulèvement qu’elle développe sur le toit. La dépression d’étude reste le plus souvent voisine de 5 mbar.
Les températures...
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Réservoirs réfrigérés et cryogéniques
ANNEXES
1 1. Codes d’étude et de construction
1.1 Stockages à température ambiante. Réservoirs atmosphériques
Les codes et normes les plus connus et les plus fréquemment employés sont les suivants :
• Code CODRES (France) établi par le Syndicat National de la Chaudronnerie, de la Tôlerie et de la Tuyauterie Industrielle (SNCT) et par l’Union des Chambres Syndicales de l’Industrie du Pétrole (UCSIP).
• Code API 650 (États-Unis) développé par l’American Petroleum Institute (API).
• Code BS 2654 (Royaume-Uni) rédigé par la British Standard Institution (BSI).
• Norme DIN 4119 (Allemagne) éditée par le Deutsches Institut für Normung (DIN).
• Projet de norme PR EN 14 015-1 (CE) préparé par le Comité européen de normalisation (CEN).
1.2 Stockages à température ambiante. Réservoirs sous faible et forte pressions
Les codes les plus fréquemment employés dans l’industrie sont les suivants.
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Stockages sous faible pression
• Code API-620 (États-Unis) développé par l’American Petroleum Institute (API). Il est souvent retenu, y compris hors des États-Unis, pour l’étude et la construction des ouvrages dont la pression...
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