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RÉSUMÉ
La prévention des explosions de gaz repose sur la maîtrise de la composition des phases gazeuses en dehors du domaine de composition inflammable et sur l’élimination des sources d’inflammation. La protection des enceintes contre les effets des explosions de gaz repose sur l’installation d’évents d’explosion permettant de réduire la surpression d’explosion à une valeur compatible avec la résistance mécanique des installations. L’utilisation de suppresseurs d’explosions et de vannes de sectionnement rapide est également envisageable pour cela. Les techniques permettant la maîtrise du risque d’explosion de gaz et leur évolution récente sont exposées dans cet article.
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Jean-Louis GUSTIN : Consultant en sécurité des procédés - Affiliation : ancien expert sécurité des procédés de Rhône-Poulenc, Rhodia, Solvay. Lyon, France
INTRODUCTION
Il existe deux moyens de maîtriser le risque d’explosion de gaz en milieu confiné : la prévention des explosions de gaz et la protection des installations contre les effets des explosions.
La prévention des explosions de gaz repose sur la maîtrise de la composition des phases gazeuses en dehors du domaine de composition inflammable et sur l’élimination des sources d’inflammation, comme l’impose la réglementation ATEX.
La prévention des explosions de gaz est une étape essentielle dans le développement des procédés, qui peut être abordée rapidement car les informations nécessaires peuvent être facilement rassemblées. Les méthodes préventives utilisables sont l’évitement par conception des phases gazeuses inflammables, l’inertage des enceintes avec un gaz inerte comme l’azote, l’abaissement de la température des phases liquides en dessous de leur point d’éclair, l’abaissement de la concentration des carburants volatils en dessous de leur LIE combinée, la flegmatisation des gaz ou des vapeurs instables en leur ajoutant un gaz inerte. L’identification des sources d’inflammation et leur élimination fait l’objet de la réglementation européenne ATEX dont les exigences essentielles sont décrites. Des dispositions constructives basées sur les leçons du passé permettent d’éviter des erreurs tragiques. Enfin, quelques techniques permettant d’éviter la rétrodiffusion de l’air et ses conséquences dans des installations normalement maintenues sous inertage sont rappelées.
La protection des enceintes contre les effets des déflagrations de gaz repose sur l’installation d’évents d’explosion permettant de réduire la surpression d’explosion à une valeur compatible avec leur résistance mécanique. Les techniques de calculs de ces évents reposant sur les caractéristiques des explosions de gaz Pmax et KG ont été développées très tôt en Allemagne et en Suisse alémanique par Bartknecht et adoptées aux États-Unis par la NFPA. Puis ces méthodes ont évolué aux États-Unis par l’utilisation par NFPA de corrélations de plus en plus élaborées visant à éviter d’avoir à mesurer les caractéristiques des déflagrations des gaz, mais en même temps, négligeant leurs particularités. Toutes les étapes de ce processus sont décrites dans cet article afin de permettre à chacun de comprendre comment est protégé le matériel actuellement exploité. Les informations concernant les pressions initiales élevées sont d’un grand intérêt. La protection des conduites contenant un mélange gazeux inflammable est évoquée. La protection des installations industrielles par des suppresseurs d’explosions et des systèmes d’isolement rapides est également décrite.
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4. Glossaire
Explosion de gaz ; Gaz-phase explosion
Inflammation d’une phase gazeuse s’accompagnant d’un effet de pression et d’un effet sonore.
Explosion de gaz homogène ; Homogeneous gas-phase explosion
Inflammation spontanée d’une phase gazeuse se produisant dans tout le volume qu’elle occupe.
Déflagration d’une phase gazeuse ; Gas-phase deflagration
Propagation d’un front de flamme se déplaçant à vitesse subsonique dans les gaz imbrûlés.
Détonation d’une phase gazeuse ; Gas-phase detonation
Propagation d’un front de flamme se propageant à vitesse supersonique dans les gaz imbrûlés.
Gaz détonant ; Détonating gas
Gaz susceptible de détoner.
Gaz instable ; Unstable gas
Gaz susceptible de donner une explosion de décomposition.
Flamme de décomposition ; Decomposition flame
Flamme produite par la décomposition d’un gaz instable.
Gaz carburant ; Fuel gas
Gaz susceptible de brûler dans l’air ou dans un gaz comburant.
Gaz comburant ; Oxidizer gas
Gaz permettant la combustion d’un gaz carburant.
Mélange de gaz stœchiométrique ; Gas stoichiometric mixture
Mélange de gaz dont la composition correspond à la stoechiométrie des réactions de combustion.
Température minimale d’auto-inflammation ; Minimum auto-ignition temperature
Température minimale en dessous de laquelle le mélange gazeux le plus sensible ne peut plus s’enflammer spontanément dans l’air sous la pression atmosphérique.
Point d’éclair d’un liquide inflammable ; Flammable liquid flash point
Température la plus basse en dessous de laquelle la vapeur de ce liquide n’est plus inflammable dans l’air sous la pression atmosphérique.
Surpression maximale d’explosion Pmax ; Explosion maximum overpressure Pmax
Augmentation maximale de la pression dans une enceinte résultant de l’explosion de la phase gazeuse.
KG ; KG
Grandeur caractéristique de la violence de l’explosion d’un gaz carburant mélangé à l’air dans une enceinte. C’est la vitesse maximale d’augmentation de la pression de l’explosion dans une enceinte sphérique...
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Glossaire
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GUSTIN (J.-L.) - Safety of Ethoxylation Reactions, - Institution of Chemical Engineers, Loss Prevention Bulletin 157, 11-18 (2001).
-
(2) - GLOR (M.), SIWEK (R.) - Minimum energy necessary to initiate decomposition of ethylene oxide vapour, - 7th International Symposium on Loss Prevention and Safety Promotion in the process Industries, Taormina, Italy, 4-8 May 1992, paper n° 78 : 1-13.
-
(3) - JUNE (R.K.), DYE (R.F.) - Explosive decomposition of ethylene oxide, - Plant/Operations Progress, Vol. 9, n° 2 : 67-74 (1990).
-
(4) - SIWEK (R.), ROSENBERG (E.) - Prevention of ethylene oxide decomposition, - International Symposium Loss Prevention and Safety Promotion in the process industries, Oslo, paper n° 52 : 1-15 (1989).
-
(5) - COWARD (H.F.), JONES (G.W.) - Limits of Flammability of Gases and Vapors, - Bulletin 503, Bureau of Mines, Washington DC (1952).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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...
Encyclopédie des gaz, l’air liquide https://encyclopedia.airliquide.com/fr
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HAUT DE PAGE
Norme EN 1127-1 (2000), Atmosphères explosives. Prévention de l’explosion et protection contre l’explosion. Partie 1 : Notions fondamentales et méthodologie
Norme NF EN 60079-20-1 (2010), Atmosphères explosives – Partie 20-1 : Caractéristiques des substances pour le classement des gaz et des vapeurs – Méthodes et données d’essai (www.afnor.org)
Norme EN 13673 (2003), Détermination de la pression maximale d’explosion et de la vitesse maximale de montée en pression des gaz et vapeurs
NFPA 68, Standard on Explosion Protection by Deflagration Venting, 1978 Édition, National Fire Protection Association. NFPA, 1 Batterymarch Park, Quincy, MA 02169-7471
NFPA 68, Guide for Venting of Deflagrations, 2002 Édition, National Fire Protection Association. NFPA, 1 Batterymarch Park, Quincy, MA 02169-7471
NFPA...
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