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1 SOMMAIRE 1. RAPPELS SUR LES PROPRIETES PHYSIQUES DES HYDROCARBURES 1.1.-Densi

1 SOMMAIRE 1. RAPPELS SUR LES PROPRIETES PHYSIQUES DES HYDROCARBURES 1.1.-Densité des vapeurs d'hydrocarbures 1.2. Vaporisation et tension de vapeur 1. 3. Volatilité des produits stockés 2. CONFIGURATION DES RESERVOIRS DE STOCKAGE 2 .1. Réservoirs cylindriques verticaux 2.2. Réservoirs cylindriques horizontaux 2.3. Réservoirs sphériques 2.4. Réservoirs sphéroïdaux 3. MODES DE STOCKAGE 3.1. Liquides volatils qui ne bouillent pas à température ambiante 3.2 Liquides volatils qui bouillent à des températures inférieures ou égales à la température ambiante 4. LA DISTRIBUTION DES PRODUITS PETROLIERS, INSTALLATION DES STATIONS SERVICE 4.1. Recueil de données sur les stations-service 4.2. Typologie des stations service 5. PERTES DE PRODUIT DURANT LE STOCKAGE 5.1 Pertes des produits durant le stockage 5. 2. Perte par ventilation de l’atmosphère gazeuse 5.2. Perte par remplissage 5.3. Calcul des pertes par respiration 6. REGULATION ET SECURITE 6.1. Généralités sur les combustions et 1'inflammation 6.2- Conditions de la combustion 6.3.- Inflammation des vapeurs d'hydrocarbures 6.4 Températures d'inflammation 6.5.- Causes d'inflammation 6.6.- Onde de chaleur 6.7. - Classification des hydrocarbures en fonction des dangers d'incendie qu'ils présentent 2 6.8- Cas des produits réchauffés 6.9. Protection des dépôts d’hydrocarbures contre les courants de foudre 6.10- Dispositions spéciales 7. EVOLUTION RECENTE DES ASPECTS REGLEMENTAIRES ET ENVIRONNEMENTAUX 7.1. Rappels 7.2.- Evacuation des boues 7.3. Nettoyage des réservoirs ayant contenu des produits éthyles 8. DIFFERENTS ACCIDENTS LIES AU STOCKAGE DES HYDROCARBURES 8.1. Les équipements anti-incendies 8.2. Calcul des conséquences d’un feu de nappe 8.3. Modélisation des effets thermiques radiatifs 8.4 Estimation des paramètres de la flamme 8.5. Calcul des paramètres de la nappe 8.6. Le BLEVE 8.6.1. Retour d’expérience 8.6.2. Théorie du BLEVE Exemple de modélisation : BLEVE d’une citerne de 38m3 de propane Arbre de défaillance d’un BLEVE 3 1. RAPPELS SUR LES PROPRIETES PHYSIQUES DES HYDROCARBURES 1.1.-Densité des vapeurs d'hydrocarbures a)- Définitions On appelle masse volumique d'un corps, la masse de 1'unité de volume de ce corps; elle s'exprime en kg/dm3 ou en kg/m3. W m = ρ La densité d'un corps est le rapport de sa masse volumique à celle d'un second corps prix pour référence, dans des conditions de température et de pression données (l’eau pour les liquides et l’air pour les gaz). Pour les vapeurs, la densité s'exprime généralement par rapport à la masse spécifique de l’air sec à 0°C sous la pression de 760 mm de mercure (conditions normales de température et de pression). b).- Densité des vapeurs d'hydrocarbures La densité des vapeurs d'hydrocarbures s'exprime par rapport à celle de l’air. Le butane (C4 H10) a une densité, par rapport à l’air, de 2, 006. Les vapeurs de 1'essence sont constituées par les vapeurs de ses composants en proportions variables, leur poids moléculaire est compris entre celui du pentane (C5 H12) et celui de 1'hexane (C6 H14). II se situe aux environs de 80, ce qui donne un poids spécifique de : 80 /22,4=3 ,57 g/litre et une densité, par rapport à l’air, de 2, 76 dans les conditions normales de température et de pression. Les hydrocarbures plus lourds que 1'essence ont, a fortiori, des vapeurs de densités plus élevées que celles des vapeurs d'essence. Les vapeurs d'hydrocarbures sont donc plus denses que l’air et il en est de même, à priori, des mélanges qu'elles forment avec ce dernier. 4 1.2. Vaporisation et tension de vapeur a).- Définitions La vaporisation est le passage de 1'état liquide à 1'état gazeux. Elle se produit par : - évaporation lorsque la vapeur se forme seulement à la surface du liquide (essence dans un récipient quelconque), - ébullition lorsque la vapeur se forme à 1'intérieur même du liquide (1'eau qui bout). Si l’on fait évaporer un même liquide dans le vide ou dans un gaz, la vaporisation ne diffère qu'en ce qu'elle est plus rapide dans le premier cas que dans le second. Lorsque 1'évaporation a lieu en vase clos, que ce soit sous vide ou en présence d’une atmosphère gazeuse quelconque, elle se poursuit jusqu'à ce que la vapeur ait atteint une certaine pression. La vapeur est alors dite saturante, et la pression à laquelle 1'évaporation cesse est appelée tension de vapeur maxima du liquide. Jusqu'au moment où cette pression n’est pas atteinte, la vapeur est dite sèche ou encore non saturante. b)- Lois régissant la vaporisation Tension de vapeur maximale : La tension de vapeur maximale ne dépend que de la nature du liquide; elle est exprimée en pression absolue. Par exemple, à 38° C, la tension du butane est de 2689, 4 mmHg. Elle est indépendante du volume qu'elle occupe. Elle croit avec la température. Vitesse de vaporisation : La vitesse de vaporisation est la quantité de liquide vaporise pendant 1'unité de temps. Elle dépend : de la surface d'évaporation, de la saturation de l’air, de la température, des mouvements se produisant dans 1'atmosphère située au-dessus du liquide, de la nature du liquide. Chaleur de vaporisation : La vaporisation absorbe une certaine quantité de chaleur. C'est le liquide qui se vaporise qui fournit cette chaleur nécessaire et, en conséquence, il se refroidit. 5 La quantité de chaleur nécessaire pour vaporiser un poids donné de liquide varie avec la température et la nature de ce dernier. C'est ainsi qu'il faut 592, 6 cal pour vaporiser 1g d'eau à 20°C et 537 cal si ce gramme d'eau est à 100°C. Tension de vapeur de quelques produits pétroliers : Nous donnons ci-dessous les tensions de vapeur de quelques hydrocarbures courants à différentes températures. Températures °C Produit -20 -10 0 10 20 30 40 Essence avion 46,93 70,03 100,04 155,2 214,8 300 ,1 400,4 Carburant Auto - 51,49 95,63 161,83 235,4 360,46 514,9 Les tensions de vapeur sont exprimées en mmHg 1. 3. Volatilité des produits stockés La gamme des produits industriels stockés est très étendue et les caractéristiques de ces produits sont très différentes. Ils peuvent être stables, volatils, neutres, toxiques, corrosifs, inflammables, etc. Ils se présentent le plus souvent en combinant plusieurs de ces propriétés. Dans la plupart des cas, ils sont considérés comme des produits dangereux pour l’environnement. Leur stockage est généralement réglementé et contrôlé par l’administration. De toutes les propriétés qui caractérisent ces produits, il en est une qu’il est essentiel de bien cerner : il s’agit du degré de volatilité du liquide à la température de stockage, dont va dépendre la quantité de vapeur émise à la surface du liquide stocké. C’est à partir de cette propriété que l’on définit le type de réservoir à employer. Pour conserver le liquide dans le réservoir, il faut empêcher les évaporations de se dissiper dans l’atmosphère et, pour les contenir, il est nécessaire de les emprisonner dans une enceinte adaptée. Lorsque le degré de volatilité du produit est très élevé, les émissions le sont également et il faut alors avoir recours à des enceintes non seulement étanches, mais aussi capables de résister à la pression développée par ces vapeurs captives. La mesure de la volatilité d’un liquide est définie par sa tension de vapeur, qui est différente pour chaque liquide et dépend de la température de stockage. L’ébullition d’un liquide intervient à une certaine température lorsque sa tension de vapeur devient égale à la pression atmosphérique (1,013 bar). Ce point caractéristique est appelé point normal d’ébullition (PNE). Tout accroissement de température au-dessus de ce point 6 entraîne une augmentation de la tension de vapeur. Par ailleurs, la volatilité d’un liquide est d’autant plus grande que son point normal d’ébullition est bas. Le tableau 1 donne, pour quelques hydrocarbures purs, les différentes valeurs du PNE et de la tension de vapeur à 20 °C. Tableau 1 - Point normal d’ébullition et tension de vapeur de quelques hydrocarbures purs Hydrocarbure PNE (sous une pression absolue de 1,013 bar) ° C Tension de vapeur absolue à 20 ° ° ° ° C bar Hexane (C6 H14 ) + 68,7 0,162 Pentane (C5 H12 ) + 36,1 0,559 Butane (C4 H10 ) – 0,5 2,113 Propane (C3 H8 ) – 42,1 8,263 D’autres hydrocarbures comme le pétrole brut et les produits issus de son raffinage ne sont pas des substances pures, mais des mélanges de compositions diverses. Leur tension de vapeur est le résultat des effets combinés des divers composants qui les constituent. La tension de vapeur est plus importante quand le pourcentage de composants légers est plus élevé. La tension de vapeur de ces mélanges ne peut donc être déterminée aussi facilement que pour les produits purs, à partir de tables connues. On a recours pour apprécier leur volatilité à la tension de vapeur Reid (TVR), qui est la valeur absolue de la pression de vapeur obtenue à 37,8 °C (100 °F) à partir d’un échantillon liquide disposé dans une enceinte étanche (bombe Reid). La procédure pour déterminer la TVR est décrite par la norme française NF EN 12. A partir de la TVR, il est ensuite possible, à l’aide de documents tels que le bulletin API 2513 de l’American Petroleum Institute, de trouver la tension de vapeur vraie (TVV) du mélange liquide à la température de stockage. La volatilité de certains produits légers comme les essences est uploads/Industriel/ stockage-kessal-2 3 .pdf