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Jean-Louis GUSTIN : Consultant en sécurité des procédés chez Rodhia-Rhoditech
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L’étude et la prévention des explosions en phase condensée est un sujet très vaste. Cet article concerne le risque d’explosion en phase condensée tel qu’il se présente dans l’industrie chimique et parachimique, en incluant les problèmes de stockage de matières réactives, mais pas dans l’industrie agroalimentaire, nucléaire ou l’industrie des explosifs qui ont une problématique très particulière. Il a pour objectif d’exposer les connaissances pouvant contribuer à l’amélioration de la sécurité dans l’industrie en insistant sur les méthodes d’évaluation et de prédiction du risque d’explosion et sur les méthodes expérimentales mises en œuvre. Ce phénomène d’explosion en phase condensée est également désigné par les expressions : explosion thermique, emballement thermique ou emballement de réaction suivant les circonstances dans lesquelles il intervient.
La protection des appareils par évents pour le contrôle des emballements de réaction n’est pas abordée dans cet article. Très développées aux États-Unis, les méthodes du DIERS (Design Institute for Emergency Relief Systems) pour le dimensionnement d’évents sont peu employées en Europe, mais sont suscep-tibles de se développer par suite de l’évolution des réglementations.
Dans cet article seront développées successivement :
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les méthodes d’évaluation et de prédiction du risque d’emballement thermique ;
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les méthodes expérimentales d’étude du risque d’emballement thermique ;
-
la méthodologie suivie dans les études d’un tel risque et le traitement des résultats expérimentaux.
Enfin, on a cherché à dégager les causes générales des accidents et à indiquer les moyens de prévention et de protection pouvant être mis en œuvre.
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1. Définitions
Le phénomène d’explosion en phase condensée (liquide ou solide) est souvent désigné sous différents vocables qui dépendent des circonstances dans lesquelles il intervient.
On parle d’explosion thermique pour signifier qu’un phénomène exothermique s’est développé conduisant à une explosion.
L’expression emballement thermique, rencontrée fréquemment, se rapporte à une réaction particulière qui peut être aussi une décomposition exothermique d’une substance.
On parle aussi d’emballement de réaction lorsqu’il s’agit de la perte de contrôle d’une réaction chimique identifiée que l’on était en train de mettre en œuvre dans un procédé.
En anglais, les expressions thermal explosion et surtout runaway reaction sont utilisées.
Un emballement thermique est la conséquence de la perte de contrôle de la température d’une substance chimique ou d’un mélange dans une enceinte. Les conséquences de la perte de contrôle de la température sont les suivantes :
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augmentation de la vitesse des réactions chimiques ;
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apparition de réactions indésirables qui ne se produisent pas dans les conditions normales du procédé. Le plus souvent, il s’agit de réactions de décomposition du mélange réactionnel ;
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augmentation de la pression due à deux phénomènes ;
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une augmentation de la pression de vapeur du mélange réactionnel liée à l’augmentation de la température ;
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la production de gaz de décomposition incondensables.
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L’augmentation de la pression entraîne souvent un éclatement de l’enceinte, d’où le nom d’explosion thermique.
Cette perte de confinement entraîne l’émission d’un mélange diphasique gaz + liquide vers l’extérieur produisant un aérosol.
Si le mélange réactionnel est émis à l’air libre, l’aérosol peut s’enflammer par suite de l’oxydation des gaz et des gouttelettes chauds en présence d’air ou par suite de l’apparition de décharges électrostatiques dans l’aérosol. L’inflammation du nuage donne une boule de feu avec un effet de pression faible au niveau du sol.
Si le mélange réactionnel est émis...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - GREWER (T.) - Thermal hazards of chemical reactions - . Industrial safety series. 4, Elsevier, 1994.
-
(2) - MEDARD (L.A.) - Accidental explosions - . Halsted Press. John Wiley & Sons, New York, 1989.
-
(3) - MEDARD (L.A.) - Les explosifs occasionnels - . Technique et Documentation, Lavoisier, Paris, 1987.
-
(4) - * - Bretherik’s Handbook of Reactive Chemical Hazards, Butterworths, 1990.
-
(5) - LEUNG (J.C.), FAUSKE (H.K.) - Plant/operations progress - . vol. 6, no 2, p. 78-79, avril 1987.
-
(6) - HOUBEN-WEYL (H.) - Methoden der organischen Chemie - . Ed. Georg Thieme Verlag.
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(7)...
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