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En anglais
Auteur(s)
-
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 :
-
les méthodes d’évaluation et de prédiction du risque d’emballement thermique ;
-
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.
Pour une présentation différente de cet article, en anglais, se reporter aux références bibliographiques et .
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Méthodologie pour l’étude expérimentale du risque d’emballement thermique
En anglais
4. Emballements thermiques homogènes et hétérogènes
Les explosions thermiques peuvent présenter deux comportements distincts : explosion homogène ou hétérogène.
La théorie russe des « explosions thermiques » ne prend pas seulement en compte la cinétique des réactions mais aussi les conditions de transfert thermique avec le milieu ambiant.
Les explosions thermiques homogènes sont décrites par la théorie de Semenov qui définit les conditions critiques conduisant à la perte de contrôle de la température du système réactionnel. La théorie de Semenov est une bonne représentation pour un réacteur agité. Les données nécessaires dans cette théorie sont les données cinétiques.
Si le milieu réactionnel est solide ou visqueux, un profil de température non uniforme peut apparaître dans le milieu en raison de la faible conduction de la chaleur par rapport au flux thermique produit. Le milieu considéré présente alors des propriétés non homogènes et l’on parle alors d’explosion thermique hétérogène. Cette situation est décrite par la théorie de Frank Kamenetskii et Thomas qui définit les conditions critiques pour une perte de contrôle de la température en fonction de la géométrie du milieu : cylindre infini ou fini, sphère, plaque infinie ou finie. Cette théorie est une bonne représentation pour les stokages de solides ou de liquides visqueux.
Pour les liquides présentant une viscosité faible, la convection naturelle permet une égalisation de la température plus rapide que ne le permettrait la conduction de la chaleur. Les données nécessaires pour l’utilisation de la théorie de Frank Kamenetskii sont des données cinétiques isothermes sur la réaction de décomposition, obtenues à des températures voisines de celles du stockage, pour lesquelles la réaction est lente.
La théorie des explosions thermiques homogènes et hétérogènes suppose que les réactions exothermiques obéissent à la loi d’Arrhénius, et de plus, que les propriétés thermophysiques du milieu...
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Emballements thermiques homogènes et hétérogènes
BIBLIOGRAPHIE
-
(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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QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE
1/ Quiz d'entraînement
Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.
2/ Test de validation
Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.
Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.
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