Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Les dépôts pétroliers stockent des liquides inflammables dans des réservoirs atmosphériques de grandes capacités. Ce mode de stockage favorise l’occurrence de phénomènes très spécifiques responsables des conséquences catastrophiques observées lors d’accidents. Cet article présente ces phénomènes dangereux spécifiques aux dépôts. Il décrit ainsi le déroulement des phénomènes d’effet de vague, d’explosion de bac, de pressurisation, de boil-over et de boil-over en couche mince, ainsi que les approches de modélisation spécifiques couramment utilisées en France pour en estimer les conséquences. Enfin, une comparaison des distances d’effets relatives à chaque phénomène est réalisée.
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Anousone CHAMPASSITH : Ingénieur Sécurité, Spécialiste des phénomènes dangereux - TechnipFMC, La Défense, France
INTRODUCTION
La logistique pétrolière est l’ensemble des opérations permettant d’acheminer les produits pétroliers de leur lieu de production vers les consommateurs. Elle repose notamment sur la mise en place d’infrastructures pétrolières permettant la production, l’acheminement et le stockage de ces produits. La fonction de production est assurée par les raffineries qui transforment le pétrole brut en produits consommables (carburants notamment, mais pas uniquement). La fonction de transport de ces produits est assurée par les pipelines en ce qui concerne la partie infrastructure (le transport pouvant aussi se faire par barges, trains et camions-citernes). Enfin, la fonction de stockage est assurée par les raffineries, par des stockages souterrains (cavernes) et par des dépôts pétroliers.
Les capacités de stockage sont un maillon indispensable de cette chaîne logistique. Elles permettent notamment de pouvoir sécuriser la distribution des produits sur le territoire, pour une période donnée, en cas de rupture d’approvisionnement. En France, près de la moitié de la capacité de stockage est assurée par les dépôts pétroliers. On y dénombre plus de deux-cents dépôts de capacités supérieures à 400 m3 éparpillés sur l’ensemble du territoire. Certains dépôts sont ainsi implémentés à proximité de zones urbaines ou de voies de circulation. Ce maillage, qui permet d’assurer une distribution efficace auprès du consommateur, a aussi pour conséquence de multiplier le nombre d’installations à risque et de les rapprocher du consommateur.
Par ailleurs, l’accidentologie montre que des phénomènes dangereux tels que le boil-over, la pressurisation, l’explosion de bac sont associés à un mode de stockage des liquides inflammables en bacs atmosphériques de grandes capacités. Les accidents de Tacoa au Venezuela (1982) ou encore de Port Édouard Herriot en France (1987) sont une illustration du potentiel dévastateur de ces phénomènes. Or, ce mode de stockage est prépondérant dans les dépôts pétroliers ; leur probabilité d’occurrence y est donc relativement importante. Ce potentiel de danger, associé au grand nombre de dépôts existants, rend d’autant plus importante la quantification des effets de ces phénomènes.
Cet article se propose donc de faire le point sur ces phénomènes dangereux spécifiques, de présenter les principales approches de modélisation utilisées dans l’industrie, ainsi que les mesures de prévention existantes. L’aspect probabiliste du risque lié à ces installations n’est pas abordé dans cet article.
le lecteur trouvera en fin d’article un glossaire des termes et expressions importants de l’article, ainsi qu’un tableau des sigles utilisés tout au long de l’article.
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Boil-over en couche mince
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5. Boil-over
5.1 Description du phénomène
Un boil-over classique est un phénomène de moussage brutal impliquant des réservoirs atmosphériques et résultant de la transformation d’eau liquide, contenue dans un réservoir en feu, en vapeur (fond d’eau, eau libre, émulsion). Ce phénomène est à l’origine de violentes projections de combustible, du bouillonnement du contenu du bac, de l’extension des flammes et de la formation d’une boule de feu.
Le boil-over ne peut être causé que par un feu de bac. Pour les pétroles bruts, que l’on trouve essentiellement en raffinerie, on a généralement des bacs à toit flottant, avec donc une possibilité assez forte d’avoir un feu de bac en cas de toit non étanche ou de toit coulé. Pour les bacs à toit fixe usuellement utilisés pour stocker les fuels lourds, le toit est de forme conique. Pour initier le feu de bac, il faut donc au préalable avoir une destruction du toit (à cause d’un feu de cuvette de grande ampleur menant à une explosion du ciel gazeux du bac, par exemple). Le boil-over est ainsi moins probable pour ce type de bac.
Il a été très peu observé dans l’accidentologie. Une dizaine de cas sont recensés dans les bases d’accidentologie. Parmi les plus connus, on peut citer :
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Yokkaichi (Japon), 15 octobre 1955 ;
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Tchécoslovaquie, 26 juin 1971 ;
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Trieste (Italie), 4 août 1972 ;
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Tacoa (Venezuela), 19 décembre 1982 ;
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Milford Haven (Royaume-Uni), 30 août 1983 ;
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Thessalonique (Grèce), 24 février 1986.
Toutefois, l’ampleur du phénomène et ses effets spectaculaires le rendent particulièrement intéressant à étudier.
Le phénomène à l’origine de la formation du boil-over est la formation d’une onde de chaleur. En cas de feu de bac, la chaleur transmise par la flamme migre dans le liquide par conduction et convection (figure 23). En parallèle, une action de distillation se produit dans cette partie de liquide chauffée. Elle va conduire à une séparation en plusieurs couches de densités différentes : les coupes les plus légères se retrouvent en surface, alors que les coupes les plus lourdes migrent vers le fond du réservoir. C’est la formation d’une onde de chaleur....
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Boil-over
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - * - Guide de maîtrise des risques technologiques dans les dépôts de liquides inflammables (hors produits réchauffés, et hors stockages raffineries et usines pétrochimiques) (version octobre 2008).
-
(2) - GESIP - Guide de lecture de la réglementation sur les liquides inflammables – Partie stockages. - (1432 A) (2011).
-
(3) - ATHERTON (B.W.) - An experimental investigation of bund wall overtopping and dynamic pressures ont he bund wall following catastrophic failure of a storage vessel. - UK HSE RR333 (2005).
-
(4) - WEBBER (D.M.), IVINGS (M.J.), MARU (W.-A.), THYER (A.M.) - Validation of the shallow water model « SPLOT » against experimental data on bund overtopping. - UK HSL RR755 (2009).
-
(5) - ATHERTON (W.), ASH (J.W.), ALKHADDAR (R.M.) - The modeling of spills resulting from the catastrophic failure of aboce ground storage tanks and the development of mitigation - International oil spill conference, volume Inland Respond (2008).
- ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Systèmes de protection par évent contre les explosions de gaz. - NF EN 14994 - Avril 2007
-
Spécification pour la conception et la fabrication de réservoirs en acier, soudés, aériens, à fond plat, cylindriques, verticaux, construits sur site destinés au stockage des liquides à la température ambiante ou supérieure. - NF EN 14015 - Juin 2005
-
Standard on explosion protection by deflagration venting. - NFPA 68 - 2018
-
Venting atmospheric and low-pressure storage tanks. - API STD 2000 - Mars 2014
-
Welded tanks for oil storage. - API Standard 650 - 2013
-
Code for construction of vertical cylindrical storage tanks. - CODRES Division 1 - 2015
ANNEXES
Arrêté ministériel du 29 septembre 2005 relatif à l’évaluation et à la prise en compte de la probabilité d’occurrence, de la cinétique, de l’intensité des effets et de la gravité des conséquences des accidents potentiels dans les études de dangers des installations classées soumise à autorisation. JO n° 234 du 7 octobre 2005, NOR : DEVP0540371A.
Circulaire du 10 mai 2010 récapitulant les règles méthodologiques applicables aux études de dangers, à l’appréciation de la démarche de réduction du risque à la source et aux plans de prévention des risques technologiques (PPRT) dans les installations classées en application de la loi du 30 juillet 2003, BO du MEEDDM n° 2010/12 du 10 juillet 2010, NOR : DEVP1013761C.
Loi n° 2003-699 du 30 juillet 2003 relative à la prévention des risques technologiques et naturels et à la réparation des dommages, NOR : DEVX0200176L.
Arrêté du 3 octobre 2010 relatif au stockage en réservoirs aériens manufacturés exploités au sein d'une installation classée soumise à autorisation au titre de l'une ou plusieurs des rubriques 1436, 4330, 4331, 4722, 4734, 4742, 4743, 4744, 4746, 4747 ou 4748, ou pour le pétrole brut au titre de l'une ou plusieurs des rubriques nos 4510 ou 4511 de la législation des installations...
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