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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. "An incident is just the tip of the iceberg, a sign of a much larger problem below the surface." Don Brown. iii 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 iv 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 v 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 vi 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 vii 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 viii 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 majeurs sur l'homme après mises en place des barrières de réduction des effets indésirables..............................................................107 Tableau 26: Matrice de criticité des effets des accidents majeurs sur les structures après mises en place des barrières de réduction des effets indésirables..............................................................108 Tableau 27: Matrice de criticité des effets des accidents majeurs sur l'environnement après mises en place des barrières de réduction des effets indésirables..........................................................109 ix NOMENCLATURE APR Analyse Préliminaire des Risques ARIA Analyse, Recherche et Information sur les Accidents BARPI Bureau d’analyse des risques et des pollutions industrielles BLEVE Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion EDD Etude De Danger ERC Evénement Redouté Central HAZID Hazard Identification HAZOP Hazard and Operability studies INERIS Institut National de l’Environnement Industriel et des Risques PhD Phénomène Dangereux QRA Quantitative Risk Assessment UVCE Unconfined Vapour Cloud Explosion VCE Vapour Cloud Explosion x xi INTRODUCTION GÉNÉRALE 1 Le risque industriel est défini comme un événement accidentel se produisant sur un site industriel mettant en jeu des produits et/ou des procédés dangereux et entraînant des conséquences immédiates graves pour le personnel, les riverains, les biens et l'environnement. La gestion du risque industriel est largement influencée par les grands accidents industriels survenus depuis le début du XXe siècle par exemple : en 1936 explosion de la poudrerie de Saint Chamas due à une réaction instable au sein d’un réservoir de TNT, et en 1974 explosion de 50 tonnes de cyclohexane dans une usine chimique à Flixborough (Royaume-Uni ) . La succession des accidents témoignent de la nécessité de mettre en place des politiques de prévention. Les évaluations des risques sont très importantes puisqu'elles font partie intégrante d'un bon plan uploads/Geographie/ qra-version-finale.pdf