Bibliographie & annexes
Présentation
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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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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 :
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l'influence des impuretés à l'état de traces sur la stabilité thermique des dérivés nitrés organiques ;
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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 :
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la présence de trichlorure d'azote dans les procédés de fabrication du chlore ;
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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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Influence des impuretés à l'état de traces et des matériaux de construction sur la stabilité thermique de l'oxyde d'éthylène
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2. Influence des impuretés à l'état de traces sur la stabilité thermique de l'acétate de vinyle monomère
2.1 Risque de polymérisation accidentelle dans les stockages d'acétate de vinyle
L'acétate de vinyle est un monomère réactif qui est produit et mis en œuvre à de très gros tonnages. En 2003, la production mondiale était de 4,5 millions de tonnes en augmentation de 100 000 tonnes par an. Il est utilisé pour la fabrication de polymères et de copolymères destinés à la production de peintures, d'adhésifs, d'enduction de papier ou de non-tissés. La répartition des utilisations de l'acétate de vinyle peut être décrite comme suit :
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40 % pour la fabrication de polyvinyl acétate ;
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37 % pour la fabrication de polyvinyl alcool ;
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23 % pour la fabrication de copolymères.
Les procédés de polymérisation mis en œuvre peuvent être de types discontinus, semi-continus et continus, et concerner les procédés de polymérisation en solution, en suspension et en émulsion. La polymérisation en masse n'est pas mise en œuvre dans des procédés industriels en raison de la violence de la réaction, mais en revanche, de nombreux incidents concernent la polymérisation en masse de l'acétate de vinyle dans des stockeurs contenant de l'acétate de vinyle neuf ou recyclé, des « cuves de préparante », c'est-à-dire des cuves d'attente où l'on stocke des charges de monomères avant leur injection dans des réacteurs. Souvent, ces charges sont des pré-mélanges qui contiennent des monomères auxquels on a ajouté un initiateur de polymérisation radicalaire.
L'acétate de vinyle monomère commercial contient un inhibiteur de polymérisation radicalaire qui lui procure une stabilité thermique convenable à la température ambiante dans des conditions de stockage correctes. L'acétate de vinyle recyclé peut ne pas contenir d'inhibiteur de polymérisation puisqu'il est destiné à être réutilisé rapidement à la polymérisation. Des pré-mélanges d'acétate de vinyle monomère auxquels on a ajouté un initiateur de polymérisation radicalaire peuvent avoir une stabilité thermique limitée à quelques heures, pour peu que la température ambiante soit un peu élevée. La stabilité thermique de l'acétate de vinyle monomère est donc fortement influencée par la présence d'un inhibiteur et d'un initiateur de polymérisation radicalaire, et les incidents sont fréquents....
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Influence des impuretés à l'état de traces sur la stabilité thermique de l'acétate de vinyle monomère
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.
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(6) - GUSTIN (J.-L.), LAGANIER (F.) - Understanding Vinyl...
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