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Events des stockages atmosphériques


Les causes de surpression ou dépression

Pour éviter les surpressions ou les dépressions à l'intérieur des stockages de liquide, il est nécessaire d'évacuer les excédents de gaz ou d'introduire un gaz de compensation.
Pour définir les débits à évacuer ou à introduire, il est nécessaire de réfléchir aux causes de ces phénomènes.
Les évènements qui provoquent une variation de volume de la phase gazeuse du stockage sont:
 - remplissage ou soutirage du liquide stocké
 - échauffement ou refroidissement du stockage par variation des conditions climatiques ambiantes
 - échauffement dû à une réaction chimique (polymérisation par exemple)
 - exposition au feu
 - introduction de gaz d'inertage
 - décomposition et/ou dégazage du liquide stocké

Le débit de l'évent doit au minimum prendre en compte:
 - le remplissage ou le soutirage du liquide
 - le refroidissement ou l'échauffement par les conditions climatiques ambiantes

Effet de mouvement de liquide

En cas de remplissage ou de soutirage de liquides peu volatils (l'API les défini par une température normale d'ébullition >149°C), le débit de gaz à évacuer ou à introduire est strictement égal au débit volumique de liquide en mouvement.
En cas de remplissage du réservoir par un liquide volatil (température normale d'ébullition <149°C selon l'API), il y a lieu de tenir compte d'une vaporisation partielle qui s'ajoute au débit volumique du mouvement. L'API recommande une valeur standard de vaporisation 0,5% du débit d'alimentation, ce qui conduit à un débit d'évent de 2,14 m3/m3 de liquide entrant.
Cette valeur peut être supérieure si la température du liquide est proche de, ou supérieure à son point d'ébullition.

Effet thermique

Les conditions climatiques ambiantes peuvent provoquer:
 - un échauffement au soleil par exemple
 - un refroidissement qui peut être brutal en cas de pluie d'orage
Le débit d'évent dans ces cas doit tenir compte:
 - de la contraction du gaz sous l'effet de la variation de température
 - de l'éventuelle vaporisation de liquide ou condensation de gaz
L'API recommande:
 - pour les réservoirs de moins de 3000m3, de prendre en compte un refroidissement d'environ 40°C/h ce qui conduit pratiquement à un débit de gaz de compensation à introduire de 0,18m3 de gaz/m3 de réservoir, hors phénomène de condensation
 - pour les réservoirs de plus de 3000m3, de prendre en compte un refroidissement tel que le débit de gaz de compensation soit de 0,61m3/m2 de surface exposée (paroies latérales et toit), hors phénomène de condensation
 - de retenir le même débit volumique pour l'échauffement d'un réservoir contenant un liquide volatil (température normale d'ébullition <149°C)
 - de retenir 60% de cette valeur pour l'échauffement d'un réservoir contenant un liquide peu volatil (température normale d'ébullition >149°C)

Une norme allemande (TRb F 120) recommande les débits suivants:
 - en dépression
Débit (m3/h d'air) = 4,8 x Vol0,71
avec:
 - Vol: volume total du réservoir en m3

 - en surpression
Débit (m3/h d'air) = 0,17 x (H/D)-0,52x Vol0,89
avec:
 - H & D: hauteur & diamètre du réservoir en mètres
 - Vol: volume total du réservoir en m3

Dans tous les cas il convient d'ajouter le débit de remplissage ou de soutirage de liquide pour définir le débit total de respiration.

Débit en cas de feu

Il faut en premier lieu calculer l'énergie reçue par le réservoir à l'aide de la formule suivante:
Energie (Watts) = 71700 x F x S0,82
avec:
 - F: facteur d'isolation (=1 si pas d'isolant)
 - S: surface exposée au feu (m2)

Ensuite, calculer la quantité vaporisée à l'aide de la formule:
Q (kg/ sec) = Energie / L
avec:
 - Energie: chaleur reçue par le réservoir en Watts
 - L: chaleur latente de vaporisation du liquide en Joules / kg

Le facteur d'isolation n'est à prendre en compte que si l'isolant et son montage résistent à des températures au moins égales à 900°C. Cela impose généralement l'emploi de laine céramique et tôles et assemblages en acier inoxydable.
Il est calculé par la formule:
F = 0,0129 x K / e
avec:
 - K: conductibilité thermique de l'isolant à 900°C en Watts / m / K
 - e: épaisseur de l'isolant en mètre

Inertage

Les produits inflammables ou sensibles à l'oxygène de l'air doivent souvent être stockés sous atmosphère inerte. L'azote est souvent employé pour cela.
Le gaz à introduire pour compenser la variation de volume gazeux doit donc être de l'azote, à un débit suffisant pour empêcher toute dépression excessive.
Le coût de l'azote justifie qu'on recherche un dispositif qui n'introduise que la quantité necessaire et suffisante.
Des dispositifs régulant la pression interne du bac à des valeurs de quelques millibars seulement permettent d'introduire des débits allant de quelques m3/h à quelques centaines de m3/h.
Cependant en cas de défaillance du dispositif, la vanne qui règle le débit d'azote peut être grande ouverte sans raison. Le gaz en excès devra être évacué par l'évent. Pour éviter toute surpression dans le bac, sa capacité doit tenir compte du débit maximum  d'azote pouvant être introduit.

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