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Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie mécanique BM 6 590 - 1 Réservoirs métalliques : stockage des liquides. Généralités par Régis CHAMAYOU Ex-Responsable des Études de la Société Entrepose-DB (EDB) et de la Société Nouvelle des Constructions Métalliques de Provence (SNCMP) du groupe Chicago Bridge and Iron Co (CBI) e stockage massif des liquides, pour les différents produits rencontrés dans l’industrie du pétrole, de la pétrochimie et de la chimie, s’effectue principa- lement dans des réservoirs métalliques, de construction soudée, installés à l’air libre et reposant sur le sol (réservoirs aériens). Ces réservoirs ont des capacités très variables. Elles n’excèdent pas quelques centaines de mètres cubes pour de nombreux produits chimiques, tandis que, dans le domaine pétrolier, les réservoirs de pétrole brut par exemple dépassent de beaucoup ces limites. C’est ainsi que, sur le parc de certains terminaux de chargement du Moyen-Orient, il existe des réservoirs de 240 000 m3 et qu’il n’est pas rare, sur les terminaux de réception européens, de compter des réservoirs de 100 000 à 150 000 m3. Les produits stockés sont nombreux et différents. Pour chacun d’eux existe une capacité de stockage fonctionnellement et économiquement adaptée aux caractéristiques du stock envisagé. L’objet de l’article « Réservoirs métalliques pour stockage des liquides » est d’examiner les divers types de réservoirs aériens employés et de donner au lecteur une information sufﬁsante pour lui permettre d’effectuer le choix le plus rationnel. Nota : L’article « Réservoirs métalliques pour stockage des liquides » fait l’objet de plusieurs fascicules : — Généralités — Stockages à température ambiante [2] — Stockages à température contrôlée [3]. 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. 1. Volatilité des produits stockés............................................................. BM 6 590 – 2 2. Conﬁguration des réservoirs de stockage ........................................ — 2 3. Modes de stockage.................................................................................. — 3 3.1 Liquides volatils qui ne bouillent pas à température ambiante............... — 3 3.2 Liquides volatils qui bouillent à des températures inférieures ou égales à la température ambiante......................................................... — 3 3.2.1 Généralités — 3 3.2.2 Stockages sous pleine pression — 3 3.2.3 Stockages semi-réfrigérés — 3 3.2.4 Stockages réfrigérés et cryogéniques — 3 Pour en savoir plus ........................................................................................ Doc BM 6 593 L RÉSERVOIRS MÉTALLIQUES : STOCKAGE DES LIQUIDES. GÉNÉRALITÉS ___________________________________________________________________________ Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. BM 6 590 - 2 © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie mécanique 1. Volatilité des produits stockés La gamme des produits industriels stockés est très étendue et les caractéristiques de ces produits sont très différentes. Ils peuvent être stables, volatils, neutres, toxiques, corrosifs, inﬂammables, etc. Ils se présentent le plus souvent en combinant plusieurs de ces pro- priétés. Dans la plupart des cas, ils sont considérés comme des pro- duits dangereux pour l’environnement. Leur stockage est généralement réglementé et contrôlé par l’Administration. De toutes les propriétés qui caractérisent ces produits, il en est une qu’il est essentiel de bien cerner : il s’agit du degré de volati- lité du liquide à la température de stockage, dont va dépendre la quantité de vapeur émise à la surface du liquide stocké. C’est à partir de cette propriété que l’on déﬁnit le type de réservoir à employer. Pour conserver le liquide dans le réservoir, il faut empêcher les éva- porations de se dissiper dans l’atmosphère et, pour les contenir, il est nécessaire de les emprisonner dans une enceinte adaptée. Lors- que le degré de volatilité du produit est très élevé, les émissions le sont également et il faut alors avoir recours à des enceintes non seu- lement étanches, mais aussi capables de résister à la pression déve- loppée par ces vapeurs captives. La mesure de la volatilité d’un liquide est déﬁnie par sa tension de vapeur, qui est différente pour chaque liquide et dépend de la température de stockage. I L’ébullition d’un liquide intervient à une certaine température lorsque sa tension de vapeur devient égale à la pression atmosphé- rique (1,013 bar). Ce point caractéristique est appelé point normal d’ébullition (PNE). Tout accroissement de température au-dessus de ce point entraîne une augmentation de la tension de vapeur. Par ailleurs, la volatilité d’un liquide est d’autant plus grande que son point normal d’ébullition est bas. Le tableau 1 donne, pour quelques hydrocarbures purs, les dif- férentes valeurs du PNE et de la tension de vapeur à 20 °C. I D’autres hydrocarbures comme le pétrole brut et les produits issus de son rafﬁnage ne sont pas des substances pures, mais des mélanges de compositions diverses. Leur tension de vapeur est le résultat des effets combinés des divers composants qui les consti- tuent. La tension de vapeur est plus importante quand le pourcen- tage de composants légers est plus élevé. La tension de vapeur de ces mélanges ne peut donc être détermi- née aussi facilement que pour les produits purs, à partir de tables connues. On a recours pour apprécier leur volatilité à la tension de vapeur Reid (TVR), qui est la valeur absolue de la pression de vapeur obtenue à 37,8 °C (100 °F) à partir d’un échantillon liquide disposé dans une enceinte étanche (bombe Reid). La procédure pour déter- miner la TVR est décrite par la norme française NF EN 12. A partir de la TVR, il est ensuite possible, à l’aide de documents tels que le bul- letin API 2513 de l’American Petroleum Institute, de trouver la ten- sion de vapeur vraie (TVV) du mélange liquide à la température de stockage. La volatilité de certains produits légers comme les essen- ces est déﬁnie par la TVR. Pour les produits moins volatils, tels que les solvants, les pétroles (kérosène, carburéacteur), les fuels, les gazoles, etc., on se réfère au point d’éclair. Celui-ci est déﬁni par un essai qui consiste à chauffer dans un creuset un échantillon du produit pour obtenir un début de vaporisation, repéré par une légère explosion provoquée par une ﬂamme. Le point d’éclair est la température à laquelle se produit cette explosion. Il caractérise la teneur en produits volatils et permet de connaître la température limite au-dessus de laquelle un danger de manipulation existe. Cet essai fait l’objet des normes NF M07-011 pour les solvants et les pétroles et NF T 60-103 pour les fuels et les gazoles. 2. Conﬁguration des réservoirs de stockage Pour répondre à la grande variété des produits liquides industriels à stocker, les constructeurs ont recours à des réservoirs de formes diverses et de conceptions différentes, étudiés pour s’adapter le plus rationnellement et le plus économiquement possible aux carac- téristiques du produit à traiter. La conﬁguration d’un réservoir dépend de deux impératifs essen- tiels qui sont, d’une part, la conservation du produit en limitant ou en interdisant les évaporations et, d’autre part, la tenue de la struc- ture à la pression interne développée par le produit ou maintenue à un certain niveau pour faciliter l’exploitation. La forme cylindrique est la plus courante en raison de sa simpli- cité de mise en œuvre et de sa bonne résistance à la pression interne. Lorsque la pression interne est importante, on a recours à des formes sphériques mieux adaptées que les cylindres et qui per- mettent de réduire les épaisseurs de paroi. I Réservoirs cylindriques verticaux Appelés communément réservoirs, ils reposent directement sur le sol ou sur une fondation par l’intermédiaire d’un fond plat. Ils sont habituellement équipés soit d’un toit ﬁxe conique ou sphérique, soit d’un toit ﬂottant qui repose sur le liquide et coulisse dans le piston formé par la robe du réservoir. Dans quelques cas assez rares, ces réservoirs sont de simples cuves à ciel ouvert, sans toit, la surface du liquide stocké étant alors directement exposée à l’atmosphère. Lorsque ces réservoirs doivent supporter une légère pression, leur toit est généralement de forme sphérique et leur fond en péri- phérie peut être ancré sur une fondation circulaire en béton. Pour éviter ces ancrages et la fondation qu’ils impliquent, le fond plat peut être remplacé par un fond sphérique concave qui équilibre les effets de la pression sur le toit. I Réservoirs cylindriques horizontaux Souvent désignés par ballons, ils sont installés au-dessus du sol sur des berceaux supports. Leurs extrémités sont terminées par des fonds emboutis hémisphériques, torisphériques ou elliptiques. Ces récipients sont destinés aux stockages sous forte pression, mais leur emploi est limité en général à de faibles capacités. Cependant, depuis 1975, l’utilisation de réservoirs cylindriques horizontaux de grande capacité s’est développée en Europe pour répondre essentiellement à des problèmes de sécurité vis-à-vis de l’environnement. Ces stockages reposent le plus souvent directe- ment sur le sol, sans fondation spéciale et sans berceau. Après cons- truction, ils sont entièrement enfouis sous une couche de terre de l’ordre du mètre qui constitue une protection autour de l’ouvrage en cas d’incendie ou d’explosion à proximité. Tableau 1 – Point normal d’ébullition et tension de vapeur de quelques hydrocarbures uploads/Industriel/ bm6590-pdf.pdf