Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
L'influence des impuretés à l'état de traces sur le risque de réactions chimiques indésirables ne fait pas fréquemment l'objet d'études générales visant à attirer l'attention sur ce sujet et à tirer des conclusions utiles à l'amélioration de la sécurité des procédés chimiques. Cependant, l'influence d'impuretés à l'état de traces est fréquemment invoquée dans des enquêtes concernant des accidents survenus dans l'industrie chimique, pour expliquer la survenue inattendue et indésirable de réactions chimiques violentes de décomposition thermique. La contamination de substances chimiques présumées pures, par des impuretés à l'état de traces, peut modifier considérablement leur stabilité thermique et permettre leur décomposition thermique inattendue, dans des conditions normales de procédé par ailleurs. Sont présentés des exemples représentatifs de ce phénomène qui est à l'origine de nombreux accidents.
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The influence of impurity traces on the risk of undesired chemical reactions has not been very often the subject of general studies conducted in order to raise awareness on this issue and draw useful conclusions for the improvement of the safety of chemical process safety. However, the influence of impurity traces is frequently identified in the event of accidents in the chemical industry and accounts for the unexpected and undesired occurrence of violent chemical reactions of thermal decomposition. The contamination of supposedly pure chemical substances by impurity traces can significantly modify their thermal stability and induce their unexpected thermal decomposition, under otherwise normal process conditions. This article provides representative examples of this phenomenon which is the cause of numerous accidents.
Auteur(s)
-
Jean-Louis GUSTIN : Expert en sécurité des procédés, Rhodia Recherches et Technologies
INTRODUCTION
L'influence des impuretés à l'état de traces sur le risque de réactions chimiques indésirables ne fait pas fréquemment l'objet d'études générales visant à attirer l'attention sur ce sujet et à tirer des conclusions utiles à l'amélioration de la sécurité des procédés chimiques . Cependant, l'influence d'impuretés à l'état de traces est fréquemment invoquée dans des enquêtes concernant des accidents survenus dans l'industrie chimique, pour expliquer la survenue inattendue et indésirable de réactions chimiques violentes de décomposition thermique. La contamination de substances chimiques présumées pures, par des impuretés à l'état de traces, peut modifier considérablement leur stabilité thermique et permettre leur décomposition thermique inattendue, dans des conditions normales de procédé par ailleurs. Des exemples représentatifs de ce phénomène qui est à l'origine de nombreux accidents sont discutés dans ce dossier. Les exemples rapportés sont tirés de nos articles publiés précédemment et ils concernent des conditions de procédés très diverses. Le contenu de ce dossier a fait l'objet en 2001 d'un exposé à la Société française de génie des procédés (SFGP) qui en a encouragé la publication plus large. Une première publication s'en est suivie dans le Journal of Loss Prevention in the Process Industries en 2002 .
Les exemples considérés ici successivement sont :
-
l'influence des impuretés à l'état de traces sur la stabilité thermique des dérivés nitrés organiques ;
-
l'influence des impuretés à l'état de traces sur la stabilité thermique de monomères réactifs, avec deux exemples de monomères réactifs, l'acétate de vinyle et l'oxyde d'éthylène .
Les impuretés à l'état de traces dans les matières premières utilisées dans l'industrie chimique peuvent avoir un impact sur les grands procédés chimiques dans lesquels on tient compte évidemment de leur présence. Elles sont également la cause de fréquents accidents. Deux exemples semblables sont présentés dans ce dossier :
-
la présence de trichlorure d'azote dans les procédés de fabrication du chlore ;
-
la présence de sulfure d'hydrogène et de mercaptans dans les gaz de pétrole et dans le raffinage du pétrole brut.
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Risque lié à la présence de sulfure d'hydrogène et de mercaptans dans les matières premières d'origine pétrolière4. Risque lié à la formation de NCl3 dans la chimie du chlore
Les informations présentées dans ce chapitre sont tirées d'un article consacré à la sécurité des procédés dans la production du chlore et dans les procédés de chloration, publié en janvier 2005 dans la revue Chemical Health and Safety, éditée par la Division of chemical health and safety of the american chemical society et Elsevier .
4.1 Formation du trichlorure d'azote dans la production et la mise en œuvre du chlore
Le trichlorure d'azote (NCl3) est une impureté instable qui se forme lors de la fabrication du chlore par électrolyse de solutions aqueuses de NaCl ou de KCl, par suite à la présence naturelle d'ions ammonium ou d'amines fossiles dans le sel utilisé pour la préparation de la saumure soumise à l'électrolyse. L'utilisation de floculants de type polyacrylamide pour la clarification des saumures salines ou simplement la contamination des saumures par des impuretés contenant de l'azote organique ou des ions ammonium contribuent également à la production de trichlorure d'azote lors de l'électrolyse de ces saumures. Le trichlorure d'azote formé se trouve alors mélangé au chlore brut humide, et il doit être éliminé lors du traitement du chlore brut permettant l'obtention du chlore pur anhydre de qualité commerciale.
Le trichlorure d'azote peut également être formé dans l'électrolyse de solutions aqueuses d'HCl également utilisée pour la production de chlore par suite à la contamination de ces solutions par des impuretés azotées. En revanche, le chlore obtenu par électrolyse de chlorure de sodium fondu ne contient pas de trichlorure d'azote, en raison de la température élevée dans ce procédé d'électrolyse.
Le trichlorure d'azote se forme également dans les procédés de chloration utilisant le chlore par oxydation des substances organiques contenant des atomes d'azote dans leur formule chimique (amines, amides, cyanures, urées). La réaction du chlore avec ces substances donne des chloramines, et finalement du trichlorure d'azote instable. Le trichlorure d'azote est faiblement soluble dans les solutions aqueuses, et il est susceptible de décanter...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - GROLIER BARON (R.) - Hazards caused by trace substances. - 7th International symposium loss prevention and safety promotion in the process industries, Taormina, Italy, 4-8 May 1998, 63-01 to 63-13.
-
(2) - GUSTIN (J.-L.) - Influence of trace impurities on chemical reaction hazards. - J. Loss Prev. Process Ind., vol. 15, p. 37-48 (2002).
-
(3) - GUSTIN (J.-L.) - Runaway Reaction Hazards in Processing Organic Nitrocompounds. - I. Chem. E. Symposium Series, 141, p. 393-403 (1997).
-
(4) - GUSTIN (J.-L.) - Runaway Reaction Hazards in Processing Organic Nitrocompounds. - Organic Process Research Development, 2(1), p. 27-33 (1998).
-
(5) - GUSTIN (J.-L.), LAGANIER (F.) - Understanding Vinyl Acetate Polymerization Accidents. - 1st Internet Conference on Process safety, 27-29 janv. 1998.
-
(6) - GUSTIN (J.-L.), LAGANIER (F.) - Understanding...
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