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à‰tude et modélisation des effets thermiques de bleve sur la sphère de stockage de GPL au niveau de gp2/z.

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par nouredddine Benyamina
Université dà¢â‚¬â„¢Oran - Master 2011
  

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1

UNIVERSITE D'ORAN ES-SENIA

Institut de Maintenance et Sécurité Industrielle
Département de Sécurité Industrielle et Environnement

MEMOIRE DE FIN D'ETUDES POUR L'OBTENTION DU DIPLOME
MASTER PROFESSIONNEL EN SECURITE INDUSTRIELLE

OPTION : SECURITE INDUSTRIELLE PREVENTION / INTERVENTION

ETUDE ET MODELISATION DES EFFETS THERMIQUES DE BLEVE SUR LA SPHERE DE STOCKAGE DE GPL AU NIVEAU DE GP2/Z

THEME :

Présenté : Le 03 Juillet 2011

Par : BENYAMINA NOURREDINE encadré par PR LOUNIS ZOUBIDA Devant le jury :

Mr A. HAMOU Professeur, U. D'Oran Es Senia Président

Pr Z. LOUNIS Maitre de conférences A, U. D'Oran Es Senia Rapporteur

Mr B. BOUHADIBA Maitre Assistant A, U. D'Oran Es Senia Examinateur

Mr N.BENATIA Maitre Assistant B, U. D'Oran Es Senia Examinateur

2

Sommaire

Introduction générale 1

La partie théorique

Chapitre I: La description du phénomène de BLEVE

I -1-introduction 4

I-2 Définition d'un BLEVE 4

I-3 la théorie de BLEVE ..5

I-4 la chronologie deBLEVE 7

I -5- les Produits susceptibles de générer un BLEVE 9

I-6- les différents types de BLEVE

1-7- chronologie de BLEVE (retours des expériences)

Chapitre II : les caractéristiques Physico-chimiques des GPL

10

13

II-1Origines de GPL

.15

II-2 les caractéristiques physico-chimique de GPL

16

II-2-1 Liquéfaction par compression

.16

II-2-2 Liquéfaction par refroidissement

17

II-3Masse Volumique

.17

II-4 Températures caractéristiques

19

II-5 Tension de vapeur

.19

II-6 Combustion des GPL

20

II-7 Pouvoir calorifique

...20

II-8 Explosivité

21

II-9 Autres caractéristiques

..21

Chapitre III : les causes et les conséquences de BLEVE

 

III -1-Les causes de bleve

.23.

III -1-1 Les paramètres génèrent un BLEVE 23

III -1-2 Les autres causes 24

3

III -2 les Conséquences d'un BLEVE ..25

III -2 -1 L'onde de Choc 26

III-2 -2 Projection de débris .26

III -2 -3 le flux thermique 27

La partie expérimentale

Chapitre IV : analyse de risque de BLEVE par la méthode "arbe de defaillance " et "Hazop "

ÉV -1 la méthode arbe de défaillance ...29

ÉV -2 la méthode HAZOP 31

ÉV - 2-1 origines de la méthode .31

ÉV -2-2 Historique et domaine d'application 31

ÉV - 2-3 Objectif ..32

ÉV - 2-4 Application de la méthode HAZOP sur la sphère de stockage GPL 32

ÉV -2-5 Déroulement de la méthode .34

ÉV -2-6 étude HAZOP de la sphère 420 /6105A/G (sphère de stockage de GPL) 35

Chapitre V- modélisation des effets thermiques d'un BLEVE sur La sphere de stockage de GPL

V -1-effet thermique 40

V -1-1 Caractéristiques de la boule de feu ..40

V-1 -2- Démarche de détermination des effets d'un flux thermique sur l'homme par les

différentes approches 41

V -1-2- 1 approche d'eisenberg 43

V-1-2- 2 approches du T.N.O ..45

V-1 -2- 3 synthèse de HYMES 47

V-1-3 Les modèles de calcule de BLEVE 48

V-1-4 approche de simulation de l'effet thermique de bléve sur la sphère de GPL par les

différentes modèles ..53

4

V-1 -4-1 approche de simulation de l'effet thermique par le modèle TNO

 

54

 

la boule de feu

54

+

Calcul du diamétre de la boule de feu

55

+

Calcul de la durée de la vie de la boule de feu

.56

+

Calcule de la hauteur de la boule de feu

57

+

vitesse de propagation

57

+

Puissnce de la boule de feu

59

+

Intensité de la boule de feu

60

les Effet de reyonnement ...................................................................................61

+ Distance correspondante au seuil de létalité : (5 Km /m2) (mortalité de 1% par

brûlure) 61

+ le flux thermique 62

La Zone létale ..63

la zone de danger .64

V-1-4-2 approche de simulation de l'effet thermique par le modèle C.C.P.S 67

V-1-4-3 approche de simulation de l'effet thermique modèle duT.R.C 72

V -1-4-4 Le flux thermique global en cas de BLEVE (complexe GP2/z) 77

V-1-4 -5 Résumée sur la modélisation des effets thermiques 79

V-2 Effets de surpression 80

> Distance d'isolement relatif au seuil de létalité (140 mb) .81.

> Distance d'isolement relatif au seuil de blessure significatives (50 mb) .82

V -3 -Effets missiles

83

V -4 Synthese sur le calcule de BLEVE (GP2/z)

84

Chapitre VÉ : prévention - précaution contre le BLEVE

 

VI-1-prévention du BLEVE

86

-2- Protection technologique

..88

5

Conclusion générale

 

92

Recherche bibliographique

..94

Liste des tableaux mentionnés

 

Tableau 1 : les produits susceptible de générer le BLEVE

10

Tableau 2 : comparaison entre BLEE "chaud" et BLEVE "froid"

.13

Tableau 3 : chronologie de BLEE

14

Tableau 4 : Températures caractéristiques

...20

Tableau 5: le Pouvoir calorifique

21

Tableau 6 : Le temps de survenance de BLEVE en fonction de la masse de la sphère

25

Tableau 7: effets de surpression

27

Tableau 8 : le rayon d'évacuation en fonction de la dimension des réservoirs

28

Tableau 9 : étude HAZOP de la sphère 420 /6105A/G (sphère de stockage de GPL)

37

Tableau 10 : Valeurs de référence relatives aux seuils d'effets de surpression et thermiques sur

l'homme 44

Tableau 11 : valeurs de référence relatives aux seuils d'effets thermiques sur les structures

(constructions) 44

Tableau 12 : Approche d'Eisenberg pour le calcul expérimental de la grandeur ö4/3t 45

Tableau 13 : Calcul du PROBIT en fonction des valeurs expérimentales données .44

Tableau 14: Calcul du PROBIT par la méthode TNO, par des valeurs expérimentales

d'Einsberg 45

Tableau 15: Seuils d'effets retenus par Hymes 50

Tableau n°16 : La masse de la sphere de GPL en fonction de taux de remplissage .56

Tableau 17:Le diametre de la boule de feu par le modéle de TNO ...57

Tableau 18 :Le temps de combustion de la boule de feu ( durée de vie de la boule

de feu ) .58

Tableau 19 :La hauteur de la boule de feu par la méthode TNO 59

Tableau 20 :la vitesse de propagation de la boule de feu par la méthode TNO 60

Tableau 21 :Calcul l'energie theorique libérée en fonction de la masse par la méthode

6

TNO .61

Tableau 22:Calcul de la puissance de la boule de feu par la méthode TNO 62

Tableau 23 :Calcul de l'intensite de la boule de feu par la méthode TNO .63

Tableau 24 :Les distances correspands au seuils de létalité avec un flux thermique de

5KW/m2 64

Tableau 25:Le flux thermique en fonction des distances de seuils de létalité .65

Tableau26: La zone de forte probabilité de brulures mortelle en m 66

Tableau 27: Le rayon de Zone de danger 67

Tableau28: Récapitulatif des modélisations des effets thermiques du BLEVE par le modèle

de TNO 68

Tableau29: Le diamètre de la boule de feu d'après le modèle C.C.P.S .69

Tableau30: Le temps de combustion de la boule de feu d'après le modèle C.C.P.S 70

Tableau 31: Le rayon de la boule de feu d'après C.C.P.S 71

Tableau 32: La hauteur de la boule de feu d'après C.C.P.S 71

Tableau 33 : récapitulatif des résultats calculés par la méthode CCPS ......73

Tableau34: Le rayon de la boule de feu d'après T.R.C .74

Tableau35: le diamètre de la boule de feu d'après T.R.C ... 75

Tableau 36: Le temps de combustion de la boule de feu ( durée de vie de la boule de feu

d'après T.R.C

75

Tableau37: Les distances correspondantes au seuil de létalité d'après T.R.C

... 76

Tableau 38: le flux thermique de la boule de feu d'après T.R.C

77

Tableau 39 : Récapitulatif des résultats obtenus pour le bléve par la méthode

 

de TRC

.78

Tableau 40: Effet de suppression sur les structures

83

7

Tableau 41: Les distances relatives au seuil de létalité (surpression de 140 mbars) 83

Tableau42: distances relative au seuil de blessures significatives (50 mb) 84

Liste des Figures

Figure 1 : BLEVE d'un réservoir de GPL 5

Figure 2: Courbe de tension de vapeur saturante et de droite limite de surchauffe 7

Figure 3 : Courbes de vapeur saturante et de température limite de surchauffe du propane et du butane (données issues de la base de données publiques DIPPR) 7

Figure 4 : citerne transportant un gaz liquéfie 8

Figure 5 : la chronologie d'un BLEE 9

Figure 6 : Diagramme résumant les différents types de BLEVE possible ...12

Figure : raffinage de pétrole .13

Figure 8 : la température d'ébullition de GPL .19

Figure 9 : Le GPL est lourd par apport à l'air .19

Figure 10 : Le GPL liquide est pus léger par apport à l'eau 20

Figure 11: la courbe de Tension de vapeur .20

Figure 12 : page d'inflammabilité de GPL ..22

Figure 13 : les causes de BLEE 26

Figure 14 : Arbre des causes et des séquences accidentelles menant au BLEE 32

Figure 15 : la sphère de stockage de GPL ...34

Figure 16 : PID de la sphère de stockage de GPL (420 /6105A/G) ...35

Figure 17 : le déroulement de la méthode HAZOP 36

Figure 18 : la relation entre la charge thermique et la probabilité de décès 46

Figure 19 :la masse de la sphere en fonction de taux de remplissage .56

Figure20 :le diametre de la boule de feu ..57

Figure 21 : le temps de combustion de la boule de feu (durée de vie de la boule de

feu) 58

Figure 22 : les distances correspondent aux seuils de létalités 63

Figure23 :le diametre de la boule de feu d'apres le modele C.C.P.S 68

8

Figure 24 : le temps de combustion de la boule de feu d'après C.C.P.S 69

Figure25 : le rayon de la boule de feu d'après le modèle T.R.C 73

Figure 26 : les distances correspands au seuil de létalité 75

Figure 27 : les sphères de stockage de GPL 78

Figure 28 :distance correspands au seuils de letalites (140 m bar ) 83

Figure 29 :destance correspands au seuils de blessures signeficatifs (50m bar ) 84

Figure 30: BLEVE de FEYZIN (1966) dépôt de GPL (Localisation des plus gros

missiles projetés) 85

Figure31 : Vue extérieure d'une sphère et de ses équipements de sécurité .92

Figure32 ;les équipements de sécurité sur une sphère de GPL 92

Figure33 :Rampe d'arrosage sur sphère 94

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La Quadrature du Net