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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
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I-6- les différents types de BLEVE
1-7- chronologie de BLEVE (retours des
expériences)
Chapitre II : les caractéristiques
Physico-chimiques des GPL
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10
13
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II-1Origines de GPL
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.15
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II-2 les caractéristiques physico-chimique de GPL
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16
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II-2-1 Liquéfaction par compression
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.16
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II-2-2 Liquéfaction par refroidissement
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17
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II-3Masse Volumique
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.17
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II-4 Températures caractéristiques
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19
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II-5 Tension de vapeur
|
.19
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II-6 Combustion des GPL
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20
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II-7 Pouvoir calorifique
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...20
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II-8 Explosivité
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21
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II-9 Autres caractéristiques
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..21
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Chapitre III : les causes et les conséquences de
BLEVE
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III -1-Les causes de bleve
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.23.
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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
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54
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la boule de feu
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54
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+
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Calcul du diamétre de la boule de feu
|
55
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+
|
Calcul de la durée de la vie de la boule de feu
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.56
|
|
+
|
Calcule de la hauteur de la boule de feu
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57
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|
+
|
vitesse de propagation
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57
|
|
+
|
Puissnce de la boule de feu
|
59
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|
+
|
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
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V -3 -Effets missiles
|
83
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V -4 Synthese sur le calcule de BLEVE (GP2/z)
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84
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Chapitre VÉ : prévention -
précaution contre le BLEVE
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VI-1-prévention du BLEVE
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86
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VÉ -2- Protection technologique
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..88
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5
Conclusion générale
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92
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Recherche bibliographique
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..94
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Liste des tableaux mentionnés
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Tableau 1 : les produits susceptible de générer le
BLEVE
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10
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Tableau 2 : comparaison entre BLEE "chaud" et BLEVE "froid"
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.13
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Tableau 3 : chronologie de BLEE
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14
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Tableau 4 : Températures caractéristiques
|
...20
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Tableau 5: le Pouvoir calorifique
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21
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Tableau 6 : Le temps de survenance de BLEVE en fonction de la
masse de la sphère
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25
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Tableau 7: effets de surpression
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27
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Tableau 8 : le rayon d'évacuation en fonction de la
dimension des réservoirs
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28
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Tableau 9 : étude HAZOP de la sphère 420 /6105A/G
(sphère de stockage de GPL)
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37
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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
|
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Tableau37: Les distances correspondantes au seuil de
létalité d'après T.R.C
|
... 76
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Tableau 38: le flux thermique de la boule de feu d'après
T.R.C
|
77
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Tableau 39 : Récapitulatif des résultats obtenus
pour le bléve par la méthode
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de TRC
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.78
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Tableau 40: Effet de suppression sur les structures
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83
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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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