Pourquoi les gaz liquéfiés et comprimés sont-ils stockés dans des bouteilles ? Types de récipients + règles d'utilisation

Reconnaissez que le gaz naturel est très pratique à utiliser et peu coûteux. Sa popularité est renforcée par la sécurité écologique et une accessibilité quasi universelle. Mais vous êtes-vous déjà sérieusement demandé pourquoi les gaz comprimés sont contenus dans des bouteilles spéciales et comment cela affecte votre sécurité ?

Dans l'article que nous vous présentons, vous trouverez des réponses détaillées et techniquement fondées à ces questions. Nous vous expliquerons la différence entre un milieu gazeux liquéfié et son équivalent comprimé. Nous vous présenterons les caractéristiques techniques des récipients pour gaz, ainsi que les règles de remplissage et de transport.

Pourquoi comprime-t-on les gaz et comment cela affecte-t-il les bouteilles ?

À l'état gazeux, les substances n'ont pas de forme définie, contrairement aux solides. Elles ne peuvent être stockées et transportées que dans des récipients hermétiques.

Mais en raison de leur faible densité, même une quantité infime de gaz en masse occupe un grand volume. Par exemple, pour transporter seulement 26,9 kg de propane à l'état gazeux normal, il faudrait un récipient énorme d'environ 14 000 litres.

Le propane et le butane sont les gaz les plus demandés dans le secteur domestique. Ils sont obtenus lors du raffinage du pétrole ou extraits du pétrole lors de son extraction, par exemple par la technique de fracturation hydraulique.

Le problème est résolu en comprimant le gaz par application d'une pression externe. En conséquence, sa densité augmente et son volume diminue. Après compression, les mêmes 26,9 kg de propane tiennent dans un récipient de 50 litres.

Lors de la compression, des gaz tels que le propane, le butane, l'ammoniac, le chlore et le dioxyde de carbone passent à l'état liquide, d'où leur nom de gaz liquéfiés. L'oxygène, l'argon et le méthane restent à l'état gazeux et sont appelés gaz comprimés.

Il convient de préciser que l'on peut transformer n'importe quel gaz en liquide par compression, mais la pression doit être plus élevée et la température nettement inférieure à la température normale de l'air.

Pour les gaz comprimés et liquéfiés, un conteneur ordinaire ne convient pas. En cherchant à se dilater, le gaz le détruira rapidement et s'échappera « en liberté », ce qui entraîne déjà des risques d'explosions, d'incendies, d'empoisonnements et de pertes financières. C'est pourquoi on utilise des récipients spéciaux sous pression interne excessive, plus connus sous le nom de bouteilles à gaz.

Caractéristiques structurelles des bouteilles de gaz

Les exigences relatives à la conception des bouteilles à gaz, y compris les dimensions et l'épaisseur des parois, sont déterminées par les normes techniques nationales. Plus la pression appliquée pour comprimer le gaz est élevée, plus le récipient doit être solide.

Les corps des récipients pour le méthane comprimé, utilisé comme carburant pour les moteurs à combustion interne, sont sans soudure et constitués d'enveloppes métallique et composite. Ils sont conçus pour une pression allant jusqu'à 245 kg/cm².

L'oxygène et l'argon sont utilisés pour les travaux de soudage. Les bouteilles correspondantes sont fabriquées selon la norme GOST 949-73. Le matériau est de l'acier au carbone ou allié. D'un volume de 20 à 50 litres, les récipients en acier allié avec des parois de 6 mm d'épaisseur peuvent supporter une pression interne allant jusqu'à 19,6 MPa.

Selon la norme en vigueur, ils sont peints à l'extérieur en émail bleu et portent sur le corps une inscription noire « oxygène ». Les récipients pour l'argon sont gris avec une inscription verte « argon pur ».

Les bouteilles en acier soudé pour le gaz de pétrole liquéfié sont fabriquées conformément à la norme GOST et répondent aux exigences de sécurité établies.

Le propane, le butane et leurs mélanges sont contenus sous une pression de 1,6 MPa dans des bouteilles en acier soudé de couleur rouge. Ce gaz étant largement utilisé pour les applications domestiques et industrielles, il convient d'examiner plus en détail les particularités de son stockage et de son transport, ainsi que les règles de sécurité lors du remplissage des bouteilles.

Utilisation du propane-butane liquéfié

Le propane-butane technique (PBT), selon la classification de la norme GOST R 52087-2018, appartient à la catégorie des gaz de pétrole liquéfiés (GPL). Il est obtenu par le raffinage du pétrole. Pour que le PBT passe à l'état liquide, une augmentation relativement faible de la pression suffit. Une diminution de la température n'est pas nécessaire.

À une température de l'air normale, une diminution de la pression entraîne l'évaporation du PBT et son passage en phase vapeur. Lors du remplissage des bouteilles, il se forme un système biphasique constitué à la fois de gaz liquéfié et de sa vapeur.

Cette propriété constitue un avantage par rapport aux autres types de gaz combustibles : le mélange propane-butane est stocké et transporté sous forme liquide, dans des récipients compacts ; il est utilisé directement comme gaz, sans transformations supplémentaires, ce qui offre un confort supplémentaire au consommateur.

Le gaz de pétrole liquéfié en bouteilles est livré aux consommateurs par des véhicules spécialisés, dans le strict respect des règles de manipulation des marchandises dangereuses.

Dans des bouteilles de volume identique, le propane-butane liquéfié contient presque 2 fois plus que le méthane comprimé. En termes de dégagement de chaleur, le propane-butane liquéfié surpasse également le méthane comprimé pour une même quantité volumétrique.

Grâce à la réduction de la teneur en métal, les bouteilles pour GPL sont plus légères. Tout cela réduit les coûts de transport, diminue le nombre de livraisons et rend l'utilisation du mélange propane-butane à des fins domestiques et industrielles économiquement justifiée.

Le GPL est demandé dans les localités qui n'ont pas accès aux gazoducs principaux. Il est utilisé pour la cuisson, le chauffage de l'eau et des fluides caloporteurs dans les systémes de chauffage par les résidences privées, les étabissements de restauration et de commerce, les explotations agricoles, les bases de loisrs.

Bouteilles pour mélange propane-butane

Le GPL se trouve dans les bouteilles à une pression qui est des dizaines de fois inférieure à celle requise pour le stockage des gaz comprimés. Cela simplifie la technologie de production et réduit la teneur en métal des bouteilles. Cependnt, des exigenes strictes leur sont également imposées.

Les bouteilles soudées en acier d'un volume de 5, 12, 27, 50 litres, conçues pour une pression interne allant jusqu'à 1,6 MPa, sont destinées au mélange propane-butane.

Il est également possible de les contenir dans des bouteilles en matériau composite conçues pour 2,0 MPa. La conception, la forme et les dimensions de chaque pièce de la bouteille sont définies par les normes techniues d'État.

Une alternative aux bouteilles en acier traditionnèles sont les novelles outeilles en matériaux composites avec une durée de vie de20 ans et une périodicité d'essais de5 ans.

Selon GOST 15860-84, l'élément cylindriue de la bouteille (virole), son fond et les bagues d'appui sont fabriqés en aciers à haute résistance. La surface doit être exmpte de fissures, soufflures et autres défauts réduiant l'épaisseur des parois.

Le fond est fabriqué par emboutissage à chaud ou à froid. Les éléments sont assemlés par soudage. Les dispositifs de fermeture sont installés dans le col de la bouteille. Pour une éanchité complète du joint, on utilise de la litharge ou du minium.

Les capuchons de sécurite peuvent être en acier ou en fonte, avec une connexion filetée ou non filetée. La prinsipale exigece est leur capacité à assurer une protection fiabe du dispositif de fermeture.

Une fois assemblé, la bouteille doit être :

• résistante ;
• étanche ;
• sans déformations.

L'extérieur de la bouteille est peint avec un émail rouge résistant aux intempéries. Le nom du contenu « Propane » est écrit en émail blanc au centre de la partie cylindriue du corps. Toute non-conformité de l'inscriptio et de la couleur par rapport à la norme établie constitue un motif de rebut de la bouteille.

Chaque bouteille, sur son collier ou son col, doit avoir une plaque signalétique indiquant le fabricant, la date de fabrication et d'essai, ainsi que les caractéristiques techniques.

Selon GOST R 55559-2013, une bouteille composite est constituée d'une enveloppe interne d'étanchéité (liner) sur laquelle est enroulé un matériau composite. D'autres solutions techniques sont également autorisées. La couleur de la bouteille composite est également rouge.

La bouteille est équipée d'une robinetterie de sécurité, comprenant des dispositifs de protection contre les surpressions et les surchauffes, ce qui améliore sa sécurité.

Lors de l'utilisation de bouteilles composites, il est nécessaire de prendre en compte le principe de fonctionnement des dispositifs de sécurité. En cas de remplissage excessif ou de dilatation du gaz due à une hausse de température, l'excédent est évacué vers l'extérieur. Cela peut entraîner une augmentation de la concentration de gaz dans la pièce où se trouve la bouteille.

Un détecteur de fuite avec alarme sonore, fixé au mur dans la cuisine ou dans une autre pièce gazéifiée, permet d'éviter un dépassement de la concentration de gaz.

Avant d'expédier les bouteilles pour la vente, les fabricants effectuent des essais de réception. Par la suite, les bouteilles en acier comme les bouteilles composites doivent subir une inspection technique tous les 5 ans.

Chaque bouteille est fournie avec un passeport qui indique ses caractéristiques techniques et les délais de l'inspection technique.

Propriétés du GPL et mesures de sécurité

Les propriétés physiques et chimiques des gaz déterminent non seulement les exigences relatives à la conception des bouteilles, mais aussi les mesures de sécurité lors de leur remplissage, transport et utilisation.

L'augmentation de la température extérieure entraîne la dilatation de la fraction liquide du propane-butane, c'est pourquoi il est permis de remplir les bouteilles à 85 % maximum de leur volume. Par exemple, une bouteille de 50 litres, qui peut théoriquement contenir 26,9 kg de propane-butane liquéfié, après remplissage, en contient en réalité environ 21 kg. L'espace libre est rempli par la phase vapeur.

Les limites inférieures d'explosivité du propane et du butane sont respectivement de 2,3 % et 1,9 % du volume de la pièce, ce qui rend leurs mélanges gaz-air extrêmement explosifs. Les consommateurs et le personnel des stations de remplissage de gaz doivent éviter la formation de concentrations explosives et de sources d'inflammation du GPL.

Le remplissage d'une bouteille de GPL à plus de 85 % peut entraîner une explosion et un incendie, le risque étant particulièrement élevé en automne et en hiver.

Les mélanges propane-butane sont plus lourds que l'air et, même en cas de petites fuites, peuvent s'accumuler dans les sous-sols et les rez-de-chaussée à une concentration dangereuse. D'où l'interdiction d'installer des équipements à gaz dans de tels locaux.

Râpez du savon de Marseille, ajoutez-le à de l'eau, faites mousser avec un pinceau et appliquez la solution savonneuse sur la zone problématique – l'apparition de bulles indique une fuite de gaz.

Le propane-butane, comme le dioxyde de carbone, exerce sur l'homme et les animaux un effet non pas toxique mais asphyxiant lorsque la concentration d'oxygène dans l'air descend à 19 %. Cela peut entraîner une détérioration de la santé humaine et la mort. Le GPL n'a pas d'odeur, c'est pourquoi on y ajoute des odorisants pour aider à détecter sa présence dans l'air.

Le non-respect des mesures de sécurité entraîne des situations d'urgence dues à une fuite de gaz et à son inflammation. Un rejet et une explosion de gaz avec destruction de la bouteille sont également possibles.

Règles de remplissage des bouteilles de gaz domestiques

Le remplissage est effectué dans des stations spécialement équipées, avec pesée automatique obligatoire et coupure du gaz par un doseur. Cela permet de contrôler le taux de remplissage avec une grande précision.

Les bouteilles ne sont pas admises au remplissage dans les cas suivants :

• robinet ou valve défectueux ;
• absence de pression résiduelle ;
• date de contrôle périmée ;
• présence de défauts sur la surface ;
• le marquage et la peinture ne sont pas conformes à la norme GOST.

Dans les stations-service de gaz pour véhicules qui ne disposent pas d'une licence distincte et de l'équipement approprié, le remplissage de bouteilles domestiques est interdit par la loi.

L'équipement des stations-service GPL est conçu uniquement pour les bouteilles de véhicules équipées de limiteurs (multivannes) qui empêchent un remplissage excessif.

Pour remplir des bouteilles de gaz domestiques, un équipement spécial est nécessaire, qui diffère de celui d'une station-service GPL ordinaire.

Il faut se rappeler : si l'on remplit une bouteille de propane-butane à plus de 85 % par températures négatives, puis qu'on la transporte dans une pièce chaude, une explosion est possible.

Lors du déplacement, les bouteilles doivent être protégées des chutes et des chocs, et ne pas être retournées avec les capuchons vers le bas. Le chargement et le déchargement du véhicule s'effectuent moteur éteint.

Sécurité du chauffage et de l'eau chaude sanitaire au gaz en bouteille

En l'absence d'accès à une alimentation en gaz de ville, le gaz liquéfié peut être utilisé comme combustible pour les systèmes de chauffage autonomes et les appareils de chauffage de l'eau. Il est moins cher que l'électricité. Contrairement au bois, au charbon ou au diesel, il ne pollue pas l'air avec des produits de combustion solides, ce qui le rend plus écologique.

Au lieu de bouteilles, on peut utiliser des réservoirs de gaz d'un volume allant jusqu'à 20 000 litres dans les propriétés privées, si leur remplissage ne pose pas de problème.

Lors de l'organisation d'un système de chauffage et d'alimentation en eau chaude au GPL, il faut tenir compte des exigences de la norme SNiP 42-01-2002.

Outre les bouteilles (50 L), l'équipement suivant est utilisé :

• chaudière à gaz ;
• détendeurs ;
• vannes d'arrêt ;
• composants de la conduite de gaz ;
• radiateurs.

La chaudière peut être à simple ou double circuit, mais elle doit obligatoirement être équipée d'un brûleur pour gaz liquéfié. Si le gaz en bouteille est une solution temporaire et que la maison doit être raccordée au réseau de gaz centralisé, il est rationnel d'acheter une chaudière pour gaz de ville et un équipement supplémentaire pour le GPL. Une chaudière à double circuit assure à la fois l'eau chaude sanitaire et le chauffage des pièces.

Il est possible d'installer une chaudière à condensation à haut rendement, équipée de deux échangeurs de chaleur pour le chauffage du fluide caloporteur et de l'eau chaude sanitaire. Dans une telle chaudière, la vapeur d'eau produite par la combustion du gaz se transforme en liquide, ce qui permet d'obtenir une énergie thermique supplémentaire.

Vous choisissez la puissance de la chaudière en fonction de la surface de la pièce à chauffer et vous privilégiez les modèles à rendement plus élevé.

Plusieurs bouteilles de gaz sont connectées aux chaudières à gaz, ce qui augmente le volume total de gaz et prolonge l'intervalle entre les rechargements.

Plusieurs bouteilles de 50 litres, les plus volumineuses, sont utilisées simultanément et regroupées en une seule batterie. Les bouteilles sont placées dans des armoires métalliques ventilées à l'extérieur, du côté nord de la maison, pour éviter un échauffement par rayonnement solaire. Une autre option – un local non résidentiel séparé.

Pour éviter que la pression dans le système ne baisse en cas de fortes gelées, vous devez isoler les armoires avec des matériaux ininflammables et assurer un chauffage minimal dans le local.

Vous devez veiller à ce que la distance par rapport à la chaudière soit d'au moins 2 mètres et que l'équipement soit accessible pour l'inspection. Vous ne devez pas avoir de fosses de vidange, de caves, de sous-sols ou de tranchées à proximité de l'équipement à gaz. La gazéification des sous-sols et des caves est interdite.

Les bouteilles sont raccordées à la conduite de gaz via un détendeur de gaz, qui permet de réguler la pression du gaz lors de son prélèvement. Il peut être individuel pour chaque bouteille ou commun à toutes.

Vous devez vous assurer que la couleur du réducteur correspond à celle de la bouteille, c'est-à-dire qu'elle soit rouge (pour le propane-butane). Vous ne devez pas laisser le réducteur s'encrasser, sinon la pression pourrait augmenter et l'équipement pourrait tomber en panne. Une fois par semaine, vous vérifiez le réducteur pour détecter d'éventuelles fuites et le bon fonctionnement de la soupape de sécurité.

Lorsque vous regroupez les bouteilles en une batterie unique, il est recommandé d'utiliser une rampe pour stabiliser la pression, composée d'un module de raccordement, d'un réducteur, d'un filtre, d'une vanne et d'un stabilisateur.

Vous utilisez des tuyaux en acier d'une épaisseur de paroi d'au moins 2 mm pour créer la conduite de gaz. La section du tuyau qui traverse un mur est placée dans un fourreau de protection. Pour raccorder la chaudière de chauffage à la conduite de gaz, vous pouvez utiliser un flexible. Vous raccordez le réducteur à la conduite de gaz à l'aide d'un tuyau en caoutchouc et toile (manchon en caoutchouc et textile).

Des informations détaillées sur le mélange gazeux à privilégier pour le stockage dans un réservoir de gaz sont fournies dans l'article suivant, que nous vous recommandons de consulter.

GPL pour le chauffage de l'eau

Les chauffe-eau instantanés et les chauffe-eau à accumulation au gaz (chaudières), de même que les chaudières de chauffage, peuvent fonctionner au propane-butane. La conversion du gaz de ville au gaz liquéfié s'effectue également en remplaçant les injecteurs du brûleur. Il existe dans le commerce des modèles équipés par le fabricant de kits pour GPL. Le raccordement aux bouteilles de gaz se fait via un détendeur.

Le chauffe-eau doit être installé dans une pièce non résidentielle avec ventilation et hotte aspirante. La distance minimale entre le chauffe-eau à gaz et les objets environnants est définie par les normes et doit être respectée pour des raisons de sécurité. L'installation dans une salle de bain est interdite.

L'équipement des chauffe-eau et des chaudières avec des dispositifs de contrôle et de régulation automatiques améliore leur efficacité et leur sécurité. Les modèles modernes disposent de systèmes de protection contre la surchauffe et contre la mise en marche sans eau, ainsi que d'un contrôle de la flamme. L'écran LED affiche des informations importantes, par exemple la température de l'eau arrivant aux robinets.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Contrôle de sécurité, durée de vie et rebut des bouteilles de gaz :

Causes de la baisse de pression du gaz dans le système à -42°C et méthodes pour lutter contre le givrage des bouteilles de gaz :

Après compression, le gaz hydrocarboné se trouve dans la bouteille sous pression élevée et peut se dilater brusquement en cas d'augmentation de la température.

Le respect des règles de sécurité et l'utilisation de bouteilles de gaz conformes aux normes établies permettent d'éviter les situations d'urgence et d'utiliser efficacement le combustible bleu pour la cuisson, le chauffage des locaux et l'alimentation en eau chaude des maisons individuelles.

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