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Création d’un pôle de compétences sur l’évaluation de la sécurité des procédés

Création d’un pôle de compétences sur l’évaluation de la sécurité des procédés chimiques (DRA-005) RAPPORT INTERMEDIAIRE D’OPERATION Guide méthodologique d’évaluation des dangers liés à la mise en œuvre de réactions chimiques B. GIOVANNINI Juin 2001 INERIS - DRA - 005 / 25423 1 / 34 Le présent document forme un ensemble indissociable. Il ne peut être utilisé que de manière intégrale. Guide méthodologique d’évaluation des dangers liés à la mise en œuvre de réactions chimiques Ce document comporte 34 pages hors couverture INERIS - DRA - 005 / 25423 2 / 34 Le présent document forme un ensemble indissociable. Il ne peut être utilisé que de manière intégrale. PREAMBULE Le présent document a été établi : • Au vu des données scientifiques et techniques disponibles ayant fait l'objet d'une publication reconnue ou d'un consensus entre experts, • Au vu du cadre légal, réglementaire ou normatif applicable. Il s'agit de données et informations en vigueur à la date de l'édition du document en juin 2001. Le présent document comprend des propositions ou des recommandations. Il n'a en aucun cas pour objectif de se substituer au pouvoir de décision du ou des gestionnaire(s) du risque ou d'être partie prenante. INERIS - DRA - 005 / 25423 3 / 34 Le présent document forme un ensemble indissociable. Il ne peut être utilisé que de manière intégrale. ANALYSE De nombreux accidents industriels ont été provoqués par des réactions chimiques dont la mise en œuvre n’a pas été maîtrisée (emballement thermique, réactions secondaires non désirées...) [1]. Les conséquences de tels accidents sont souvent importantes dans la mesure où une réaction chimique non désirée ou non contrôlée est susceptible, suivant les réactifs mis en œuvre, de donner matière à la fois à une explosion et à l’émission de produits toxiques ou inflammables dans l’environnement. Une recherche bibliographique [1] relative au développement de réactions non contrôlées dans l’industrie a notamment mis en évidence que, parmi les causes identifiées d’accidents : - 25 % sont liées à une mauvaise connaissance de la chimie et des paramètres de sécurité du procédé, - 75 % sont imputables à un défaut de conception ou de fonctionnement des installations (pannes, déviation des paramètres opératoires, erreur opératoire...), L’évaluation de la sécurité des réactions chimiques dans l’industrie repose donc sur l’identification des dangers inhérents à ces réactions : - dans les conditions prévues de mise en œuvre du procédé, - dans le cas de dérives des paramètres opératoires du procédé. Ce guide a pour objet de définir une méthodologie d’analyse des dangers inhérents exclusivement à la mise en œuvre de réactions chimiques. Cette méthodologie doit bien entendu s’insérer dans le cadre d’une démarche globale d’analyse de risques qui doit prendre en compte d’autres phénomènes dangereux susceptibles d’affecter des installations chimiques et qui ne sont pas abordés dans le présent rapport (explosions de poussières, de vapeurs, fuites,...). INERIS - DRA - 005 / 25423 4 / 34 Le présent document forme un ensemble indissociable. Il ne peut être utilisé que de manière intégrale. TABLE DES MATIERES PREAMBULE 2 INTRODUCTION 5 1. EVALUATION DES DANGERS LIES A LA MISE EN OEUVRE DE REACTIONS DANS LES CONDITIONS PREVUES DU PROCEDE 6 1.1 Analyse préliminaire des dangers liées aux substances mises en œuvre 7 1.1.1 Données de sécurité des substances mises en œuvre 7 1.1.2 Stabilité et réactivité des substances mises en œuvre 9 1.2 Analyse préliminaire des dangers liés aux réactions mises en œuvre 12 1.2.1 Evaluation de la quantité de chaleur et de la puissance thermique susceptibles d’être produites par le système réactionnel 12 1.2.2 Evaluation de la quantité de gaz susceptibles d’être produits par le système réactionnel 13 1.3 Evaluation du risque de perte de contrôle d’une réaction chimique 14 1.3.1 Accidentologie 14 1.3.2 Evaluation de la gravité de la perte de contrôle d’une réaction chimique 15 1.3.3 Evaluation de la probabilité d’occurrence de la perte de contrôle de la réaction prévue 17 1.3.4 Evaluation de la criticité de la mise en œuvre industrielle de réactions chimiques 18 1.4 Conclusion sur l’évaluation de la sécurité d’une réaction chimique dans les conditions prévues du procédé 20 2. EVALUATION DES DANGERS DE DERIVES DE REACTIONS CHIMIQUES 22 2.1 Processus d’analyse de la sécurité de la mise en œuvre de réactions chimiques dans le cadre d’un procédé industriel 22 2.2 Identification des déviations d’un procédé chimique et évaluation de leurs effets quant à la maîtrise des réactions chimiques mises en œuvre 24 2.2.1 Effets dus à des dérives des paramètres chimiques du procédé 25 2.2.2 Effets dus à un dysfonctionnement des installations 26 2.3 Conclusion sur l’évaluation des risques de dérives d’un procédé chimique 30 CONCLUSION 31 INDEX - GLOSSAIRE 32 REFERENCES 34 INERIS - DRA - 005 / 25423 5 / 34 Le présent document forme un ensemble indissociable. Il ne peut être utilisé que de manière intégrale. INTRODUCTION De nombreux accidents industriels ont été provoqués par des réactions chimiques dont la mise en œuvre n’a pas été maîtrisée (emballement thermique, réactions secondaires non désirées...) [1]. Les conséquences de tels accidents sont souvent importantes dans la mesure où une réaction chimique non désirée ou non contrôlée est susceptible, suivant les réactifs mis en œuvre, de donner matière à la fois à une explosion et à l’émission de produits toxiques ou inflammables dans l’environnement. Une recherche bibliographique [1] relative au développement de réactions non contrôlées dans l’industrie a notamment mis en évidence que, parmi les causes identifiées d’accidents : - 25 % sont liées à une mauvaise connaissance de la chimie et des paramètres de sécurité du procédé, - 75 % sont imputables à un défaut de conception ou de fonctionnement des installations (pannes, déviation des paramètres opératoires, erreur opératoire...), L’évaluation de la sécurité des réactions chimiques dans l’industrie repose donc sur l’identification des dangers inhérents à ces réactions : - dans les conditions prévues de mise en œuvre du procédé, - dans le cas de dérives des paramètres opératoires du procédé. INERIS - DRA - 005 / 25423 6 / 34 Le présent document forme un ensemble indissociable. Il ne peut être utilisé que de manière intégrale. 1. EVALUATION DES DANGERS LIES A LA MISE EN OEUVRE DE REACTIONS DANS LES CONDITIONS PREVUES DU PROCEDE L’analyse des dangers dans les conditions normales du procédé est à réaliser selon un processus du type de celui de la Figure 1 ci-dessous : Figure 1 : Processus d’évaluation de la sécurité de réactions chimiques dans les conditions normales du procédé Analyse préliminaire des dangers liés aux substances mises en œuvre Analyse préliminaire des dangers liés aux réactions mises en œuvre Evaluation de la quantité de chaleur et de la puissance thermique susceptibles d’être produites par le système réactionnel Analyse des déviations possibles du procédé La stabilité thermique des substances est-elle assurée dans le domaine de température du procédé, pendant la durée de leur mise en œuvre ? Des gaz sont-ils susceptibles d’être produits par le système réactionnel ? La puissance thermique du système de refroidissement est-elle suffisante pour éliminer la chaleur produite par le système réactionnel ? L’élévation de température est-elle maîtrisée ? Le dégagement gazeux est-il correctement maîtrisé ? Modification du procédé ou des installations Non Non Non Oui Oui Oui Non Oui Non Oui INERIS - DRA - 005 / 25423 7 / 34 Le présent document forme un ensemble indissociable. Il ne peut être utilisé que de manière intégrale. 1.1 Analyse préliminaire des dangers liées aux substances mises en œuvre Préalablement à une analyse poussée des dangers liés à la mise en œuvre des réactions chimiques, il convient de s’intéresser aux caractéristiques des produits et mélanges constituant le système réactionnel. Il s’agit : - d’une part, d’avoir accès à un certain nombre de données de sécurité caractéristiques des substances mises en jeu par la synthèse chimique étudiée, - d’autre part, de s’assurer que la stabilité thermique des substances constituant le système réactionnel étudié est assurée dans le domaine de température du procédé et pendant toute la durée de mise en œuvre de ce dernier. 1.1.1 Données de sécurité des substances mises en œuvre Afin de pouvoir évaluer les dangers inhérents à la mise en œuvre d’un produit chimique, il est indispensable, préalablement à toute étude poussée, de pouvoir disposer d’un certain nombre de paramètres de sécurité caractéristiques de la substance étudiée. 1.1.1.1 Tensions de vapeur La tension de vapeur d’un produit qui se trouve à l’état liquide est la pression exercée par sa phase gazeuse à l’équilibre thermodynamique. Il s’agit d’une caractéristique du produit à une température donnée. La connaissance de la loi de tension de vapeur en fonction de la température de chacun des produits mis en œuvre dans le cadre du procédé chimique étudié est fondamentale. Elle permet en effet : - d’estimer la concentration à l’équilibre de la vapeur d’un liquide dans un ciel gazeux. Cette concentration permet par exemple de vérifier si le ciel gazeux d’un réacteur présente un risque d’inflammation (par comparaison avec des limites d’inflammabilité) ou d’intoxication (par comparaison avec des seuils d’exposition). - d’estimer la montée en pression en fonction uploads/Finance/ risque-chim.pdf