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Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique *** * ***

Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique *** * *** Université de Carthage *** * *** Institut National des Sciences Appliquées et de Technologie Projet de Fin d’Année Filière : Chimie Industrielle Sujet : Etude Quantitative des risques (QRA) d’une installation industrielle Réalisé par : Oumayma FARHAT Fadwa HAWARI Ameni MNIJLI Nawress ABDEDAYEM Responsable à l’INSAT : Dr. Sami ABID Année Universitaire : 2019/2020 REMERCIEMENTS Au terme de ce de ce travail, nous tenons à exprimer nos profonds remerciements à toute personne dont l’intervention a favorisé son élaboration. Nos remerciements s’adressent tout d’abord à Mr. ABID Sami, notre encadrant à l’institut national des sciences appliquées et de technologie. Ses idées et ses conseils ont été de grande valeur pour l’aboutissement de ce projet. Nous tenons à remercier les membres de jury d’avoir accepté d’évaluer notre travail . Que tous ceux et celles qui ont contribué de près ou de loin à l’accomplissement de ce projet de fin d’année, trouvent l’expression de nos remerciements les plus chaleureux. iii "An incident is just the tip of the iceberg, a sign of a much larger problem below the surface." Don Brown. iv TABLE DES MATIÈRES REMERCIEMENTS ....................................................................................................................... 2 Liste des figures ............................................................................................................................ vii Liste des tableaux ........................................................................................................................... ix NOMENCLATURE ....................................................................................................................... x INTRODUCTION GÉNÉRALE .................................................................................................... 1 Chapitre I : ...................................................................................................................................... 4 Recherche bibliographique ............................................................................................................. 4 I.1 Terminologie et notions de base : .......................................................................................... 5 I.1.1Quelques définitions : .................................................................................................... 5 I.1.2 Classements des hydrocarbures liquides : ................................................................. 6 I.2 Types et technologie des réservoirs : ..................................................................................... 7 I.2.1 Introduction : ................................................................................................................ 7 I.2.2 Classification et caractéristiques des réservoirs : ...................................................... 8 I.2.3 Accidents sur les réservoirs : ..................................................................................... 15 Chapitre II : ................................................................................................................................... 17 Présentation générale de l’étude de dangers ................................................................................. 17 II.1 Introduction ........................................................................................................................ 18 II.2 Objectifs de l’étude de dangers .......................................................................................... 19 II.3 Méthodologie générale : ..................................................................................................... 19 II.4 Les méthodes d’analyse des risques : ................................................................................. 21 II.5 L’analyse quantitative des risques QRA : .......................................................................... 22 II.5.1 Introduction : ............................................................................................................ 22 II.5.2 Objectifs de la QRA .................................................................................................. 22 II.5.3 Méthodologie de la QRA .......................................................................................... 23 II.5.4 Evaluation des risques : ............................................................................................ 24 II.6 Les phénomènes dangereux : ............................................................................................ 27 II.6.1 Définitions de base : .................................................................................................. 27 v II.6.2 Synthèse des caractéristiques des phénomènes dangereux majeurs .................... 31 Chapitre III : ................................................................................................................................. 32 Etude d’un établissement de raffinage de pétrole ......................................................................... 32 III.1 Introduction ....................................................................................................................... 33 III.2 Présentation de l’établissement ......................................................................................... 33 III.3 Aperçu sur la STIR ........................................................................................................... 33 III.3.1 Historique : .............................................................................................................. 33 III.3.2 Produits : .................................................................................................................. 34 III.3.3 Services :................................................................................................................... 34 III.4 Description de l’environnement de l’établissement .......................................................... 35 III.4.1 Localisation : ............................................................................................................ 35 III.4.2 Données climatiques ................................................................................................ 35 III.4.3 Conclusion : ............................................................................................................. 38 Chapitre IV : ................................................................................................................................ 39 Etude de la probabilité .................................................................................................................. 39 IV.1 Arbre des événements : ..................................................................................................... 40 IV.1.1 Définition : ................................................................................................................ 40 IV.1.2 Analyse par l'arbre des événements ..................................................................... 40 IV.1.3 Évaluation quantitative d'un arbre d'événements : ............................................. 45 IV.1.4 Limites et avantages : .............................................................................................. 45 IV.2 Les accidents traités : ................................................................................................. 46 IV.3 Sources des fréquences : ........................................................................................... 46 IV.4 Les phénomènes dangereux possibles issus d’une perte de confinement : ............ 48 IV.5 Scénarios d'accidents majeurs à adopter dans l'étude détaillée ............................ 51 IV.6 Etude de la probabilité des accidents majeurs : ...................................................... 51 IV.7 Conclusion : ................................................................................................................. 74 CHAPITRE V : Etude de la gravité .............................................................................................. 75 V.1 Introduction :.................................................................................................................... 76 V.2 Présentation du logiciel de simulation PHAST ............................................................. 76 V.3 Données pour la Modélisation des scénarios d’accidents majeurs .............................. 78 V.4 Modélisation des accidents majeurs liés aux bacs de stockages : ................................ 80 V.4.1 Scénario n°1 : Jet fire suite à une fuite au niveau du bac de stockage à toit flottant .................................................................................................................................. 80 V.4.2 Scénario n°2 : Explosion retardée suite à une fuite au niveau du bac de stockage à toit flottant ........................................................................................................................ 84 vi V.4.3 Scénario n°3 : Explosion suite à une rupture catastrophique du bac de stockage à toit fixe: ............................................................................................................................. 87 V.5 Classement des scénarios dans les matrices de criticité ............................................... 91 V.6 Conclusion : ...................................................................................................................... 96 Chapitre VI : les barrières de prévention et les moyens de protection ................................... 97 VI.1 Introduction....................................................................................................................... 98 VI.2 Mise en place des barrières de prévention ........................................................................ 98 VI.2.1 Barrières de prévention spécifique aux bacs du stockage (à toit flottant) ......... 98 VI.3 Moyens d’intervention suite aux accidents....................................................................... 98 VI.3.1 Ressources humaines ............................................................................................... 98 VI.3.2 Moyens techniques................................................................................................. 100 VI.4 Présentation des nœuds de papillon ................................................................................ 102 VI.5 Grille de criticité résiduelle des événements redoutés .................................................... 106 VI.6 Conclusion ...................................................................................................................... 110 Conclusion générale et perspectives ........................................................................................... 111 RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES .................................................................................... 112 Liste des annexes ........................................................................................................................ 115 vii Liste des figures Figure 1:Réservoir à toit fixe et fond plat ..................................................................................... 11 Figure 2:Réservoir à toit flottant ................................................................................................... 12 Figure 3 : Réservoir toit fixe à écran flottant interne ................................................................... 13 Figure 4 : bacs cylindriques horizontaux ...................................................................................... 14 Figure 5:Réservoirs sphériques ..................................................................................................... 14 Figure 6: Réservoirs sphéroïdaux ................................................................................................. 15 Figure 7: Logigramme représentant le processus de réalisation d'une étude de dangers pour les installations classées ..................................................................................................................... 21 Figure 8 : Principales étapes d'une analyse quantitative des risques ............................................ 23 Figure 9: Mécanisme d’un feu de nappe ....................................................................................... 27 Figure 10: Mécanisme d'un UVCE ............................................................................................... 29 Figure 11: Mécanisme du BLEVE ................................................................................................ 29 Figure 12: Mécanisme de Boil Over ............................................................................................. 30 Figure 13: scenarios Boil Over ..................................................................................................... 31 Figure 14: évolution de la température à Bizerte en 2019 ............................................................ 35 Figure 15: évolution de précipitations à Bizerte en 2019 [13] .................................................... 36 Figure 16: évolution de la vitesse du vent à Bizerte en 2019 [12] ............................................. 36 Figure 17: Rose de vent à Bizerte en 2019 [13]........................................................................... 37 Figure 18 :Degrés-jours et ensoleillement à Bizerte en 2019 [12] ............................................ 38 Figure 19:Concept de scénario d'accident..................................................................................... 42 Figure 20 : Concept de l’arbre d'événements ................................................................................ 43 Figure 21:Résultat possible d’un rejet inflammable ..................................................................... 43 Figure 22: Concept d'analyse d'arbre ............................................................................................ 45 Figure 23: Organigramme des scénarios accidentels .................................................................... 51 Figure 24: Arbre d’événement du déversement du produit sur le toit d’un réservoir à toit flottant 0<IR<5 min .................................................................................................................................. 53 Figure 25: Arbre d’événement du déversement du produit sur le toit d’un réservoir à toit flottant 5<IR<20 min ................................................................................................................................ 55 Figure 26: Arbre d’événement d’un toit en contre bas 0<IR<5 min ........................................... 58 Figure 27: Arbre d’événement d’un toit en contre bas 5<IR<20 min ......................................... 61 Figure 28 : Arbre d’événement du déversement du produit à l’extérieur du réservoir 0<IR<5min ....................................................................................................................................................... 64 Figure 29: Arbre d’événement du déversement du produit à l’extérieur du réservoir 5<IR<20min ....................................................................................................................................................... 66 Figure 30: Arbre d’événement de rupture catastrophique du réservoir 0<IR<5min ................... 69 Figure 31: Arbre d’événement de rupture catastrophique du réservoir 5<IR<20min ................. 71 Figure 32: Interface du logiciel DNV PHSAT ............................................................................. 78 Figure 33:Evolution des effets thermiques d’un feu de torche en fonction de la distance (brèche 75mm) ........................................................................................................................................... 82 Figure 34:Evolution des effets thermiques d’un feu de torche en fonction de la distance ( brèche 150 mm) ........................................................................................................................................ 82 Figure 35:Effet de surpression dans les conditions météorologiques 6.5/D ................................. 85 Figure 36:Effet de surpression dans les conditions météorologique 1.5/D .................................. 85 viii Figure 37 :Effet de surpression dans les conditions météorologique 1.5/F .................................. 86 Figure 38:Effet thermique dans les conditions météorologique 1.5/F ; 1.5/D ;6.5/D ................... 88 Figure 39:Effet de surpression -Explosion du bac s6 - rupture catastrophique ............................ 90 Figure 40: Nœud de papillon relatif aux scénarios retenus......................................................... 104 ix Liste des tableaux Tableau 1 : Echelle d’évaluation de probabilité ........................................................................... 24 Tableau 2:Echelle d'évaluation de la gravité : .............................................................................. 24 Tableau 3: matrice d'évaluation des risques.................................................................................. 26 Tableau 4 : Synthèse des caractéristiques des phénomènes dangereux ........................................ 31 Tableau 5:Les scénario d'accident à évaluer ................................................................................. 51 Tableau 6: Estimation de la probabilité des phénomènes incontrôlés SC1 0<IR<5 min.............. 54 Tableau 7: Estimation de la probabilité des phénomènes incontrôlés SC1 5<IR<20 min........... 56 Tableau 8: Estimation de la probabilité des phénomènes incontrôlés (SC2 0<IR<5 min ) .......... 59 Tableau 9 : Estimation de la probabilité des phénomènes incontrôlés (SC2 5<IR<20 min ) ....... 62 Tableau 10: Estimation de la probabilité des phénomènes incontrôlés (SC3 0<IR<5 min) ......... 65 Tableau 11: Estimation de la probabilité des phénomènes incontrôlés (SC3 5<IR<20 min) ....... 67 Tableau 12Estimation de la probabilité des phénomènes incontrôlés (SC4 0<IR<5 min) ........... 70 Tableau 13Estimation de la probabilité des phénomènes incontrôlés (SC4 5<IR<20 min) ......... 72 Tableau 14: Classe de stabilité météorologique de Pasquill ......................................................... 79 Tableau 15: Conditions retenues pour les modélisations .............................................................. 80 Tableau 16: Données relatives au bac (S4) ................................................................................... 80 Tableau 17: Composition de brut .................................................................................................. 81 Tableau 18: Les distances des effets thermiques .......................................................................... 83 Tableau 19:Les données d'entrée ................................................................................................ 86 Tableau 20:Les distances d’effets de surpression ......................................................................... 90 Tableau 21: Indice de Gravité et de Probabilité ............................................................................ 91 Tableau 22: Matrice de criticité des effets des accidents majeurs sur l'homme........................... 93 Tableau 23: Matrice de criticité des effets des accidents majeurs sur les structures .................... 94 Tableau 24: Matrice de criticité des effets des accidents majeurs sur l'environnement ............... 95 Tableau 25: Matrice de criticité des effets des accidents uploads/Geographie/ pfa-ch4-qra 1 .pdf