Enspm - Sécurité Dans Les Opérations De Réception Stockage Et Expédition Des Produits Pétroliers

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RaHin2ge·Pétrochimie·C Cimle.lngénier:e

19Iï/1999·

v. SHE

F.oRMATlON INDUSTRIE

S.UR, Bizerte

SÉCURITÉ DANS LES OPÉRATIONS DE RÉCEPTION, STOCKAGE, EXPÉDITION DE PRODUITS PÉTROLIERS DURÉE 4 JOURS OBJECTIF GÉNÉRAL Ce stage s'adresse aux techniciens et cadres du service mouvements des produits et interiaces. Il apporte un periectionnement dans la connaissance des risques afin d'assurer une meilleure sécurité dans les opérations. Al'issue de la formation, les participants sont en mesure: - d'évaluer les risques inhérents aux hydrocarbures liquides véhiculés et stockés, aux matériels et équipements utilisés. - d'adopter une altitude qui améliore la sécurité au quotidien. - de prendre en compte [es problèmes d'hygiène industrielle et d'environnement. Par son contenu, ce stage convient également au personnel de maintenance.

PROGRAMME ACTIVITÉ PROFESSIONNELLE ET SÉCURITÉ

0,25 jour

[nventaire des dangers spéciliques encourus, Conséquences: accidents, atleintes à ['environnement, maladies professionnelles, ." Moyens de gestion des risques: matériel, procédure, ['Homme.

RÈGLES D'AMÉNAGEMENT ET D'EXPLOITATION DES DÉPÔTS: EXIGENCES MINIMALES DE SECURITE 0,25 jour Notions simples sur [es règles de construction: Implantation des voles de circulation, délinition des zones, prévention de [a pollution du sol, pollution atmosphérique, etlets du rayonnement thermique, distances régtementaires. Règles d'exploitation: procédures de purge, d'échantillonnage, de chargement, ...

RISQUES LIÉS AUX PRODUITS· PRÉVENTIONS ET PRÉCAUTIONS D'OPÉRATION

Inflammabilité Présence de produits Inflammables: point éclair, limites d'inllammabi[ité, pratique des exp[osimètres Source d'inflammation: travaux avec feu, étincelles, électricité statique, température d'auto,inl[ammation, ... Présence d'oxygène, autres comburants. Précautions, préventions: exemptes de situations dangereuses et attitude à adopter [ors de purges, prises d'échantillon, chargement, déchargement, travaux, circulation des véhicules, ... Dangers liés au comportement des fluides . Pression régnant dans une capacité (sphères, bacs, wagons, lignes, ...) et conséquences d'un apport ou d'un retrait de chaleur : expansion thermique, ému[sion, mise sous vide. Coup de bélier. Prise en compte des phénomènes et précautions opératoires. Dangers pour l'être humain Toxicité, analyses par tubes réactils, détecteurs portatifs et à poste Iixe. Brûlures thermiques et chimiques, Accès aux équipements, manipulation des produits, équipements de protection. Transport des mallères dangereuses: taux de remplissage, signalisation des véhicules, liches de sécurité, agrément, certilicat de capacité du conducteur, ...

RISQUES LIÉS AU MATÉRIEL, ÉQUIPEMENTS DE SÉCURITÉ

1,5 jour

0,75 jour

Dangers associés et risques évités par une utilisation correcte et une sUlVeillance attentive. Réservoirs de stockage: différents types et construction, tenue mécanique à la pression et à [a dépression, précautions d'exp[oitalion et équipements de sécurité (évents, soupapes, clapets hydrauliques, mesure de niveaux, protection incendie, ...). Camions-citernes) wagons·citernes, navires: équipements de sécurité Bras de chargement: casse vide, système antidébordement, vanne 'homme mort', protection [ors d'arrachement, ... Matériel de tuyauterie et précaulions d'utilisation: vannes de pied de bac à sécurité positive et à sécurité teu, obturateurs réversibles, platines, flexib[es, arrête flammes, ...

~~~~R~1ÉR~~î~~~lg~~~A~~S~~e61~ks§t ~+~~~~kON

1 jour

Établissement en commun de procédures sur un bac de stockage à toit flottant: Vidange, destinations des purges Iso[ement, platinage Dégazage, netloyage, neutralisation, consignation électrique Ouverture, ventilation, prises de gaz, autorisalion de pénétrer, surveillance Permis de travaux: délégation, évaluation des risques et aclions de prévention, signature et responsabilité Remise en servke.

COMPORTEMENT ET MAÎTRISE DES RISQUES

0,25 jour

Rigueur: analyse et respect des procédures. Utilisation des sécurités existantes. Danger des habitudes. Implication et responsabilité personnelles du salarié en sécurité, hygiène et environnement. Mesure du niveau de sécurite : accidents, presque accidents, situations et actes dangereux (AUD[]). Autres acteurs: service sécurité, service médical, CHSCT, service hygiène, ...

4 jours La présentation pédagogique fait largement appel au vécu des participants. Elfe s'appuie sur une documentation adaptée, des analyses d'incidents et d'accidents, et utilise des moyens audiovisuels,

EJ7..5Pm FORMATION INDUSTRIE

SECURITE DANS LES OPERATIONS D'EXPLOITATION

OBJECTIFS DE LA FORMATION

Bruits

Inflammables

Rayons ionisants

Toxiques

Electricité

Corrosils

Vibrations

Pression Température

ENGENDRE

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1992 ENSPM·Formation Industrie

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SECURITE DANS LES OPERATIONS D'EXPLOITATION - - - - .

OBJECTIFS DE LA FORMATION

POUR REDUIRE CES RISQUES ET EMPECHER LEUR TRANSFORMATION EN ACCIDENT

LE MATERIEL

L'HOMME LES PROCEDURES

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1992 ENSPM·Formation Industrie

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SECURITE DANS LES OPERATIONS D'EXPLOITATION -----..

fORMATION INDUSTRIE

OBJECTIFS DE LA FORMATION

DES TECHNOLOGIES NOUVELLES •

DES MATERIAUX PLUS PERFORMANTS

•

DES DISPOSITIFS DE SECURITE ACCRUE

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SECURITE DANS LES OPERATIONS D'EXPLOITATION ---....

OBJECTIFS DE LA FORMATION

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Ecrites Connues Bien expliquées Bien comprises Bien appliquées et révisées chaque fois que nécessaire

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1992 ENS PM-Formation Industrie

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enspm FORMATION INDUSTRIE

SECURITE DANS LES OPERATIONS D'EXPLOITATION

OBJECTIFS DE LA FORMATION

( L'habitude La routine endorment la vigilance

Son intelligence Sa capacité d'innovation Sa perception par les sens

Pour reussir Bon sens Rigueur, raisonnement méthodique Persévérence

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1992 ENSPM·Formalion Industrie

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SECURITE DANS LES OPERATIONS D'EXPLOITATION -~

OBJECTIFS DE LA FORMATION

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Sécurijé intégrée dans les tâches Effort à tous les niveaux Une manière d'aborder les problèmes Une manière de conduire son action Volonté d'améliorer

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Personnel qualifié Personnel formé Connaissances maintenues à jour

1992 ENSPM·Formation Industrie

6

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GIES NIVEAU Il

OBJECTIFS DE LA FORMATION :::;:

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L'INTERVENTION

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IEWDWÙI1m'iik1&'&l1ÜilfuW;ll* Limiter les conséquences de l'accident par: dispositifs matériels, regles d'installations, consignes sécurité

Limite les dégats Sauve ce qui peut l'être Répond à une situation de crise

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LA PREVENTION

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Réduire le niveau de probabilité de l'accident par: l'identification et l'appréciation des risques. Les mesures de prévention mises en oeuvre

FORMATIONS SPECIFIQUES AUTRES

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1992 ENSPM-Formation Industrie

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SÉCURITÉ DANS LES OPÉRATIONS DE RÉCEPTION, STOCKAGE, EXPÉDITION

FORMATION INDUSTRIE

RISQUES LIÉS AUX PRODUITS

DANGERS LIÉS AU COMPORTEMENT DES FLUIDES

1 • PRESSION RÉGNANT DANS UNE CAPACiTÉ

1

1 Capacné pleine de gaz 2 • Capacné contenant une phase liquide et une phase vapeur. 3 • Capacité pleine de liquide ,

1 1 3

Il . CONSÉQUENCES D'UN APPORT OU D'UN RETRAIT DE CHALEUR ÀUN CORPS .......... .4 1 Apport de chaleur 2 • Retrait de chaleur 3 - Vaponsation d'un liquide par détente

4 11 13

III· COUPS DE BÉLIER

17

1 • Description du phénomène 2 • Effets de coups de bélier et prévention

17 19

ANNEXES Courbes de tension de vapeur de quelques hydrocarbures Courbe de tension de vapeur de l'eau Courbes de tension de vapeur de quelques composés chimiques

l~ _ _

21 22 23

17/11/1998

© 1998 ENSPM Formation Industrie

Rev.3

1-

PRESSION RÉGNANT DANS UNE CAPACITÉ 1-

CAPACITÉ PLEINE DE GAZ.

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Un gaz est constitué de molécules qui peuvent se déplacer librement ies unes par rapport aux autres et qui sont soumises à une agitation incessante et désordonnée.

.. ' :. molécules de gaz

",

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Ces molécules sont toutes identiques dans le cas d'un corps pur et elles sont de plusieurs espèces dans le cas d'un mélange.

.'

L'agitation des molécules provoque de multiples chocs contre les parois. Les forces pressantes qui en résultent s'appliquent sur toute la surface interne du ballon et créent donc une pression. Cette pression exercée par le gaz dépend du nombre de chocs par unité de surface (Pression = Force/Surface); elle est donc fonction: du nombre de molécules de gaz, c'est-à-dire de la qualité de gaz enfermée dans le ballon de la surface oHe rte aux chocs, c'est-à-dire des dimensions du ballon ou appareillage contenant le gaz de l'agitation des molécules qui augmente avec la température

2-

CAPACITÉ CONTENANT UNE PHASE LIQUIDE ET UNE PHASE VAPEUR Quand dans un équipement quelconque, non relié à l'atmosphère, il y a coexistence et contact de deux phases liquide et vapeur à la même température et à la même pression, on dit que les deux phases sont à l'équilibre liquide-vapeur. a- Corps pur Pour un corps pur donné, la présence simultanée de ces deux phases suppose des conditions telles que leur point représentatif dans le diagramme pression-température soit sur la courbe de tension de vapeur de ce corps pur. La pression est la tension de vapeur du corps pur à la température de stockage.

P

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_ _J

2

En effet chaque corps pur possède une courbe de tension de vapeur qui délimite, dans le diagramme pression-température, deux zones comme représenté ci-dessous.

une zone liquide à gauche de la courbe (conditions Pl et tl par exemple) une zone vapeur à droite de la courbe (conditions P2 et t2 par exemple) sur la courbe elle-même (conditions P3 et t3 par exemple) il y a coexistence des deux phases liquide et vapeur Les planches en annexe présentent les courbes de tension de vapeur de quelques corps purs.

À titre d'exemple on a représenté ci-dessous une sphère contenant du propane iiquide et gazeux à la température de 20°C.

Propane gazeux

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Courbe de tension de vapeur du propane

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P

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. 20'C Propane liquide

TV20 C3

La condition d'équilibre liquide-vapeur étant réalisée. puisqu'il y a coexistence des deux phases. la pression Prégnant dans le ballon est la tension de vapeur du propane à 20°C, que l'on note TV~~.

l

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3

L'abaque en annexe permet d'en lire la valeur: P = TV

20

es

= 8,2 atm

La courbe de tension de vapeur d'un corps pur permet donc de connaître la pression régnant dans une capacité contenant ce corps à l'équilibre liquide-vapeur, à une température connue. b· Mélange Si l'on considère un ballon dans lequel un mélange est à l'équilibre liquide-vapeur, la pression P régnant dans le ballon est appelée tension de vapeur du liquide à la température considérée.

P Vapeur

'J" ',. o. 0 . . .,

.~;.-.

/,,-4;~*--_ Liquide Dans un tel ballon, une diminution de pression ou une augmentation de température provoque la vaporisation partielle immédiate du liquide; on dit que celui-ci est à son point de bulle. Par contre, une augmentation de pression ou une diminution de température provoque la condensation partielle immédiate de la vapeur, on dit que celle-ci est à son point de rosée.

3·

CAPACITÉ PLEINE DE LIQUIDE La pression n'est pas une propriété du liquide dépendant de la machine qui a généré la pression (en général une pompe) et des systèmes de régulation de pression.

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4

r Il •

CONSÉQUENCES D'UN APPORT OU D'UN RETRAIT DE CHALEUR AUN CORPS

1·

APPORT DE CHALEUR Un apport de chaleur à un corps peut avoir les deux conséquences suivante: augmenter la température du corps sans changement d'état physique, mais entraîner une dilatation provoquer la changement d'état physique du corps, ce qui signilie vaporisation pour un liquide a • Apport de chaleur sans changement d'état

• Capacité pleine de gaz La pression augmente, Elle varie approximativement comme la température absolue du gaz qui est mesurée en Kelvin (K = 0 C + 273), Les risques encourus sont faibles.

• Capacité pleine de liquide Tout liquide tend à se dilater quand la température augmente; il y a une expansion thermique. Cette caractéristique entraîne des risques car l'élévation de température d'un liquide emprisonné dans un récipient peut par expansion thermique entraîner des surpressions considérables capables de rompre tous les équipements non protégés, ce liquide étant incompressible. Dans le cas d'un ballon en acier plein d'eau à 20 0 C, une éiévation de température de 30 0 C entraîne une pression de l'ordre de 180 bars, soit en moyenne 6 bars!O C d'élévation de température. Aux températures plus élevées le gradient d'élévation de pression est encore plus grand car la dilatation de l'eau est pius élevée. Ceci est résumé ci-dessous:

~

N

;;

"nww Capacité pleine d'eau iiquide

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5

De plus, les gaz liquéfiés ont des coefficients de dilatation thermique plus élevés que celui de l'eau. Les risques encourus sont donc plus importants. Pression (bar rel) 80 70

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60

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/ Élévation de température ('C) 23456789

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Le graphique ci-dessus montre dans un récipient plein de gaz liquéfiés, l'élévation de pression approximative en fonction de l'élévation de température, en négligeant les variations de volume du récipient. S'il existe un "ciel gazeux' au-dessus du liquide. lors de l'élévation de température, cette phase vapeur est d'abord comprimée et la pression à l'intérieur du réservoir s'élève pius lentement. Mais lorsque le liquide a occupé, après dilatation, tout le volume du récipient, la pression croît de nouveau brutalement. Ces risques peuvent apparaître en particulier dans une capacité isolée (telle que sphère, camionsciternes. wagons-citernes, ballons, bouteilles d'échantilions, ...) par éiévation de la température ambiante. On ne doit donc jamais remplir une capacité. il doit subsister un ciel gazeux. La température maximale de référence pour des conditions normales de stockage en France est de .50°C. Elle est prise à 40°C si l'équipement est muni d'un pare-soleil (exemple: wagon et camion-citerne). Compte tenu de ce qui précède la règle couramment utilisée est de laisser un ciel gazeux au moins égal à 3 % du volume total du récipient quand le liquide est à 50°C. La quantité maximale du produit que peut contenir un réservoir se calcule donc en masse.

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6

r Application

Quelle est la quantité maximale de propane pur à 20°C que l'on peut introduire dans une sphère de 1000 m3 ? Volume total de la sphère: Ciel gazeux minimal à SO°C : Volume liquide maximal à SO°C : Masse volumique du propane à SO°C : 44S kg/m 3 Masse maximale de propane stocké: Masse volumique du propane à 20°C: SOO kg/m 3 Volume maximal de propane à 20°C:

/1 en est de même pour une bouteille de propane ou de butane commercial qui nouvellement remplie à un ciel gazeux de 15 % obtenu par passage à 15°C environ. Celui-ci subsiste à 50°C (3 % minimum).

15%

3%

50 oC

15 oC

sss

GPL commerciaux

sss

Surveiller les niveaux: dans les sphêres en particulier, se souvenir que le volume n'est pas proportionnel au niveau. Attention aux capacités laissées pleines après les épreuves hydrauliques. Ces risques concernent une tuyauterie isolée. L'augmentation de température du produit par la soleil peut entraîner des ruptures de joints et ou même de la tuyauterie, ou tout au moins empêcher l'ouverture de robinet-vanne à opercule.

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A' 3

7

Il faut prendre l'une des précautions suivantes: laisser décollée une vanne vers une capacité si des soupapes d'expansion thermique "3/4"/1") sont prévues, veiller qu'elles ne soit pas isolées

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vanne

cadenassée ouverte

BAC

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Application

Galculer la quantité de propane pur évacuée par une soupape d'expansion thermique placée sur une ligne isolée soumise à une élévation de température. Avec: ligne: longueur 100 m diamètre nominal 4" (ON 100) section de passage: 82, t cm2 température initiale: 20'G température finale: SO'G

• Capacité à l'équilibre liquide-vapeur Tant qu'il subsiste un ciel gazeux, la pression augmente avec élévation de température conformément

à la courbe de tension de vapeur de gaz liquéfié concerné. L'exemple ci·dessous permet d'observer l'augmentation de pression avec la température dans une sphère de i 1 pur.

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r Les pressions qui en découlent sont moins importantes que dans le cas précédent et n'engendrent généraiement pas de risques particuliers. Néanmoins il faut tenir compte de cette propriété physique lors de toute opération inhabitueile : détournement de produit, démarrage, conditions climatiques inhabitueiles, ... b • Apport de chaleur avec changement d'état La vaporisation du liquide s'accompagne: . d'une consommation d'énergie appeiée chaleur latente de vaporisation • d'une augmentation très importante de volume Dans le cas de l'eau: à 100°C et à la pression atmosphérique, l'eau donne un volume de vapeur environ 1600 fois plus grand que son volume à l'état liquide. Aussi l'eau qui enlre accidenteilement dans une instailation, si eile est vaporisée par un produit chaud, peut occasionner une rupture de l'instailation. On comprend donc que les surpressions puissent se produire dans des équipements lors de la vaporisation de quantité méme faible d'eau si no ne peut offrir à la vapeur produite un volume suffisamment grand pour empécher toute élévation de la pression. Le risque de surpression augmente bien entendu avec la température. il peut y avoir destruction de l'équipement intérieur et même éclatement. Ainsi dans un bac de stockage: lors de la rupture d'un serpentin dans un bac de stockage de produits réchauffés, on se trouve en présence d'un débordement avec moussage (FROTH-OVER). C'est la mise en ébullition d'eau dans un produit chaud, non en feu

1

1

!

T> 100'C : Phénomène de Froth-over

VAPEUR

lors d'un feu dans le réservoir de produits chauffés. Par l'incendie on peut rencontrer: • une émulsion en surface et débordement par présence d'eau provenant de l'arrosage ou de la mousse (SLOP OVER)

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A' 3

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• • une émulsion dans la masse (SOIL OVER) provoquée par le produit qui, en brûlant, crée une onde de chaleur qui se déplace vers le fond du réservoir et provoque l'ébullilion de l'eau libre située en fond de bac

Fractions légères distiUantes Fractions légères remontant Fractions lourdes coulant ---~-----------

Phénomène de boil·over

Rupture d'un bac de stockage par vaporisation de l'eau (toit sans soudure frangible)

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10

( Les précautions suivantes sont à prendre: contrôle de la présence d'eau dans les coulages vers les bacs de stockage traitant des produits chauds non aqueux purge en point bas dans les tuyauteries et les capacités de stockage où peut s'accumuler de l'eau drainage complet de l'eau résiduelle après des épreuves d'étanchéité hydraulique avant tout démarrage des unités à risques vérification de l'absence d'eau dans les réservoirs de vidange (fût, '1onne à vide", ...) avant l'admission de produit chaud vérilication du bon fonctionnement des purgeurs sur les lignes de vapeur d'eau

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condensat~ pas d'utilisation de la vapeur d'eau dans les serpentins de réchauffage de réservoir de stockage si la température du produit stocké est au-dessus de 80-90°C

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2•

RETRAIT DE CHALEUR Un retrait de chaleur a les conséquences inverses: diminution de la température du corps sans changement d'état physique mais entraînant une contraction changement d'état physique, ce qui signifie: • condensation pour une vapeur • solidification pour un liquide Dans les deux cas, une mise sous vide est à craindre si la capacité considérée est isolée. Elle sera néanmoins bien plus importante lors de condensation de vapeur. Il peut y avoir déformation et méme "impiosion" du matériel. Les exemples ci-dessous illustrent ce risque.

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Mise sous vide d'un bac de stockage

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r Les accidents les plus fréquents sur les équipements isolés se produisent lors de refroidissement (pluie, baisse de la température extérieure, ...) : par condensation de la vapeur d'eau lors de manœuvre de dégazage ou de désaération - par condensation de la vapeur d'eau contenue dans l'air (bac de stockage, silos, ...) - pendant le transport de produits chauds Les précautions nécessaires sont: mettre les évents et les purges à l'air libre, s'il n'y a pas de risque de mélange explosif et vérifier qu'ils ne sont pas bouchés maintenir une légère surpression avec: • l'addition d'un corps pur léger (exemple: propane dans butane) • du gaz inerte • du gaz de chauffe vérifier le bon fonctionnement des soupapes de respiration double effet sur les bacs de stockage Les risque existe aussi dans une capacité contenant un corps d'équilibre liquide-vapeur.

n.

ri. Butane

Butane azeliX

En effet. selon la température certains corps ont une tension de vapeur inférieure à la pression atmosphérique. Dans le cas du n-butane pur ceci est illustré par l'exemple ci-contre. Par temps froid pour éviter la mise sous·vide. il peut être nécessaire de pressuriser les capacités (sphère, wagons-réservoirs, habituellement en pression).

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3-

VAPORISATION D'UN LIQUIDE PAR DÉTENTE a • Risques de givrage Lors d'une vaporisation par baisse de pression dans une vanne, il n'y a pratiquement pas d'échange thermique avec le milieu ambiant. La chaleur latente nécessaire à la vaporisation du liquide est prise au liquide lui-méme, La baisse de température qui en découle amène en présence d'humidité, un givrage au point de détente et peut créer des blocages par le gel de l'eau ou la formation d'hydrates. Lors d'une prise d'échantillon de gaz liquéfiés pour permettre en cas d'incidents chaque vanne soit manœuvrable: • ouvrir dans l'ordre, les vannes 1 et 2 • lorsque la prise est terminée, fermer la vanne 2, puis la vanne 1 et décomprimer en ouvrant la vanne 3

2

3

Ceci est bien entendu aussi valable pour une purge de gaz liquéfié,

Pour les GPL, la réglementation française impose une ligne de purge d'eau sur: • les réservoirs de capacité unitaire supérieure à 200 m3 - les réservoirs qui alimentent les postes d'emplissage des réservoirs mobiles, Elle doit être équipée d'un robinet de sécurité et d'un robinet de purge à ouverture progressive, Pour les raisons précédentes, la ligne de purge doit être en pente sans point bas et : • être calorifugée et réchauffée (résistance électrique ou fluide caloporteur) - ou pouvoir être dégelée par des lances à vapeur situées à proximité Toutefois pour les lignes de purge en siphon ou munis de sas conçus de manière à éviter la formation d'hydrates entre le robinet de sécurité de purge, les dispositions précédentes ne sont pas nécessaires, b • Formation d'hydrates Les hydrates sont des structures cristallines qui peuvent se former lorsqu'on met des hydrocarbures et de l'eau en présence dans certaines conditions, Les hydrates se forment pratiquement avec ies hydrocarbures suivants: méthane, éthane, propane, butane et également avec le gaz carbonique C02 et l'hydrogène sulfuré H2S, If est admis que les hydrates sont des inclusions de molécules de gaz dans les espaces laissés libres dans un réseau cristallin de molécules d'eau sans liaisons chimiques entre le gaz et l'eau, Deux types d'hydrates ont été mis en évidence: le premier intéressant les molécules de faibles tailles (méthane, éthane, gaz carbonique) avec pour formules: • CH4 • C2HS • C02

7,6 7,6 7,6

H20 H20 H20

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A3

14

r - le second relatif aux molécules plus grosses (propane, isobutane) comportant 17 molécules d'eau Les tailles des molécules au-delà du n-butane sont trop importantes pour permettre la pénétration dans une cavité du réseau cristallin de sorte que les homologues supérieurs au butane ne peuvent donner lieu à des formations d'hydrates. Les hydrates sont des solides de couleur blanche qui peuvent revétir différents aspects (neige, givre, cristaux ou arborescences) et dont la densité est d'environ 0,98. Les températures de formation des hydrates dépendent de la pression et de l'hydrocarbure concerné. Elles peuvent être largement situées au-dessus de OOG. Ces températures n'ont bien entendu aucun rapport avec les températures de solidification des hydrocarbures résumées dans le tableau ci-dessous. Constituants

l'----_ _

1

Température de solidification

1

(oC)

Méthane

- 182,5

Éthane

-183

Propane

-187

Isobutane

-159,4

Butane

-138

Éthylène

-169,4

Propylène

-185,4

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A

15

3

Le diagramme ci·dessous représente les domaines de formation d'hydrates ou d'eau libre pour quelques constituants des GPL :

100 90

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10

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• Pressure HYDRATE FORMATION ZONE

1

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1

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Domaine de formation des hydrates Le n·butane et les n-butènes, du fait de la relative grosseur de leurs molécules, forment difficilement des hydrates à l'état pur. Cependant, la présence dans les produits commerciaux d'hydrocarbures plus légers rend possible leur formation. Le propane et en particulier le propane commercial du fait de la présence d'éthane forment très facilement des hydrates. Le propylène est aussi concerné. De plus, la plus forte tension de vapeur du propane Implique des détentes plus importantes ; les circuits de propane gazeux peuvent donc être portés à des températures notamment plus faibles que celles du butane gazeux.

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r Les hydrates occupent un volume important étant donné ieur faible masse volumique. Dans le cas du bouchage d'une tuyauterie, l'adhérence aux parois et la dureté du bloc d'hydrates est telle qu'aucun moyen mécanique normal de débouchage ne peut étre mise en oeuvre. Pour éviter ces risques d'obstruction, il est nécessaire que la teneur en eau du propane soit inférieure à 0,01 % à 15°C alors que la teneur en eau soluble peut atteindre 0,016 %. c • Fuite à l'atmosphère de gaz liquéfiés sous pression Lors d'une fuite de gaz liquéfiés sous pression il y a détente brusque de la pression interne du récipient à pression atmosphérique et donc vaporisation instantanée d'une partie du gaz liquéfié libéré. La partie non vaporisée s'écoule en nappes circulaires et se vaporise ientement grâce aux apports thermiques de l'environnement (conduction et convection avec le sol ou de l'eau, rayonnement solaire, température ambiante, ...). Le phénomène est différent dans le cas d'un gaz liquéfié cryogénique stocké à la pression atmosphérique puisque ia vaporisation instantanée n'apparaît pas, le produit libéré se répand sur le sol, formant une nappe qui se vaporise peu à peu.

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III - COUPS DE BÉLIER 1·

DESCRIPTION DU PHÉNOMÈNE Un coup de bélier est une brusque variation de pression et a pour cause une brutale variation de débit. Dans une tuyauterie où circule du liquide, une fermeture brusque de vanne ne bloque pas immédiatement toute la masse de liquide se trouvant dans la tuyauterie. Ce liquide encore en mouvement vient "s'écraser" sur la face amont de l'opercule de la vanne en produisant une augmentation de pression et de la méme façon, la pression en aval de la vanne chute brutalement.

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Cette surpression (ou dépression) localisée sur une petite longueur va se déplacer sous forme d'une onde le long de la conduite (à la vitesse du son dans le liquide" 1 km/s) jusqu'à ce qu'elle rencontre un obstacle qui la fait repartir dans l'autre sens. On crée ainsi un mouvement de va et vient de surpression et de dépression qui diminue avec le temps grâce aux frottements qui amortissent le mouvement. La valeur de la surpression atteinte est fonction de la vitesse de fermeture de la vanne. Une formule simplifiée permet d'estimer cette surpression.

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Application Calculer la surpression atteinte dans le cas suivant: Débit = Diamètre tuyauterie = Langueur de la tuyauterie = Temps de fermeture de la vanne =

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EFFETS DE COUPS DE BÉLIER ET PRÉVENTION Les coups de bélier par la surpression ou la dépression qu'ils occasionnent peuvent étre la cause de chocs et de ruptures d'éléments de tuyauterie ou de pièces mécaniques: joints, corps de pompe, boulonnerie de brides, clapets, ... Pour prévenir ces incidents, deux solutions peuvent se présenter: • -

ia non création du coup de bélier la surpression de la variation de pression par un équipement approprié

• Éviter le coup de bélier L'amplitude de la surpression dépend essentiellement de la vitesse de varialion du débit. Il suffit donc de s'attacher à ne produire que des variations lentes du débit. On peut ainsi dire qu'il est préférable de : démarrer une pompe vanne de refoulement fermée d'arrêter une pompe après avoir fermé la vanne de refoulement d'ouvrir ou fermer les vannes progressivement (attention aux vannes 1/4 tour) d'avoir de la robinetterie sans jeu de remplir lentement une canalisation vide

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• Se prémunir contre les coups de bélier

Il est cependant très difficiie d'éviter tous les coups de bélier: un arrêt brutal de pompe n'est pas souvent précédé par la fermeture de la vanne de refoulement les automatismes de chargement créent systématiquement des coups de bélier Des équipements de protection peuvent être prévus, soit pour amortir les coups de bélier par exemple avec une capacité antipulsatoire, soit pour se protéger contre des surpressions occasionnelles importantes par exemple avec une soupape ou un disque d'éclatement.

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( Pour éviter la dissolution du gaz dans le liquide, on utilise des bouteilles à membranes de type Olaer.

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Le bureau d'études doit donc calculer la pression de gonflage en fonction des caractéristiques du circuit. Une bouteille ne peut amortir qu'une seule fréquence.

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Il • PRÉCAUTIONS ET PRÉVENTIONS LORS DE LA CONCEPTION D'INSTALLATIONS ....... 19

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Révision 0

1·

PRÉCAUTIONS· PRÉVENTIONS SUR LES INSTALLATIONS EN FONCTIONNEMENT NORMAL Les mesures préventives et précautions diverses présentées dans ce chapitre se rapportent au travail joumalier dans le cadre des opérations de routine sur une installation en fonctionnement normal. Les mesures relatives aux règles d'implantation des équipements, aux choix des matériaux, aux techniques de lutte contre les incendies ne sont pas abordées. Celles qui concernent les phases d'exploitation inhabituelles comme les démarrages ou arrêts d'installations de stockage et de transfert sont traitées dans les chapllres suivants. Le fait de supprimer l'un des trois éléments du 'triangle du feu' est suffisant pour éliminer ou combattre le risque d'incendie. Prévenir tout risque, c'est donc: - contrôler ou supprimer le mélange air-combustible - contrôler ou supprimer les sources d'inflammation Bien sûr, on ne peut éliminer l'air ambiant pas plus que l'on ne peut supprimer les combustibles dans une installation. Mais il est impératif d'éviter la réunion accidentelle de ces trois éléments, ou tout ou moins, la contrôler.

1-

CONTRÔLER OU SUPPRIMER LE MÉLANGE AIR-COMBUSTIBLE en marche normale lors des purges lors des prises d'échantillons en cas de fuites dans les bacs de stockage dans les opérations de démarrage et d'arrêt en cas de travaux en cas d'incendie a - En marche normale La présence d'air dans les équipements en service contenant des combustibles est due à des entrées accidentelles telles que: air dissous dans les produits, l'eau process ou l'eau de lavage Par exemple à 15°C et à la pression atmosphérique la solubilité de l'air dans l'eau est de 2,6 cm3 par litre. Elle diminue si la température croil (1,5 cm 3 par litre à SO°C) et entraine la libération de l'air . air comprimé utilisé pour souffler les circuits air introduit avec un additif pompé à partir d'un fût air introduit par non respect des conditions normales de fonctionnement (défaillance du système d'inertage d'un bac, ...) air retenu ou concentré en point haut des équipements ou dans les 'bras morts'

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2

b· Lors des purges Pour vérifier un niveau, éliminer une impureté, amorcer une pompe, vidanger une capacité, une ligne... . • Diriger les purges vers les réseaux appropriés. • Ne jamais effectuer une purge non contrôlée à l'atmosphère ou laisser s'écouler un produit . sur le sol. Si nécessaire, mettre en place des goulottes de récupération vers un réseau de drainage. • Tenir compte du changement d'état possible en fonction des variations de pression et de température. Il faut en particulier se méfier: • de la vaporisation des produits légers par baisse de pression • de la condensation de produits légers par baisse de température • S'assurer que le débit ou le volume des purges est compatible avec les réseaux d'accueil. • Ne jamais purger à l'atmosphère un produit dont la température est supérieure au pain d'éclair. Si c'est le cas, s'assurer que le refroidissement est effectivement réalisé par un réfrigéran fixe ou mobile.

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3

N'essayer en aucun cas de déboucher un piquage avec des moyens de fortune (tournevis, tige d'acier, coups de clé à vanne, baguettes de soudure), mais: • utiliser la vapeur pour réchauffer dans un premier temps si les conditions le permettent • en cas d'insuccès, employer un débouche piquage adapté (diamètre, pression, température)

,

Certains piquages interdisent l'emploi d'un débouche piquage (distance du sol, coudes, robinet à soupape, ••.), essayer alors de déboucher en utilisant une injection d'azote ou une pompe à épreuve.

S'assurer de la pression maximale admissible par l'équipement avant toute injection, et ne jamais dépasser cette pression même si le débouchage ne se fait pas. Pour purger un produit liquide, connecter un flexible vers le réseau approprié pour faciliter l'intervention sur la vanne de purge en cas d'incident. Si seul l'égout huileux est utilisable, fixer l'embout du flexible pour éviter qu'il ne fouette.

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Dans certains cas particuliers, l'emploi d'un écran de protection mobile est souhaitable.

De plus, avec les gaz liquéfiés utiliser les deux vannes de purge en série pour éviter tout risque de blocage par givrage en respectant leur ordre d'ouverture et de fermeture et ne pas purger par temps d'orage.

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• Pas de purge pendant des travaux de feu • Purges et évents Impérativement munis de bouchons ou de brides pleines.

c • Lors de prises d'échantillons

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Lorsqu'il s'agit d'un produit chaud ne jamais prélever un échantillon, même exceptionnel, sans utiliser un réfrigêrant (fixe ou mobile) ou une boucle de refroidissement Prendre les mêmes précautions que lors des opérations de purge.

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5

Des vannes d'échantillonnage à piston (dite casse-croûte) sont souvent utilisées.

Vanne à piston Strahmann avec volant en position fermée Sur les gaz liquéfiés, il est conseillé d'utiliser des robinets dits 'Homme"mort' en plus des 2 fQ!;linets réglementaires pour arrêter toute fuite en cas de problème humain. d • En cas de fuite

- 100 't. GAZ

AIR

- L5E} - LIE

Avoir toujours à l'esprit que lors d'une fuite, la concentration en vapeur combustible est pratiquement égale à 100 % à la sortie de la fuite, diminue au fur et à mesure par dilution, passe par la zone d'inflammabilité et aboutit finalement à une valeur nulle.

Zone d"explosivité

- 0 '1, GAZ

Suivant le type de fuite. mettre en place une lance vapeur à faible débit (garnitures de pompes par exemple) ou mieux utiliser de l'eau pulvérisée pour diluer à l'air et tomber en dessous de la LIE. L'eau pulvérisée sous forme de rideaux d'eau permet de contenir une nappe de gaz et de disperser le nuage de vapeur.

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Vérifier l'étanchéité des circuits et des capacités. Afin de supprimer sinon limiter les fuites sur les niveaux à glace, vérifier la position des robinets à bille de sécurité.

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Le schéma ci-contre montre un niveau à glace équipé de ses deux robinets à bille de sécurité. Ceux-ci ont pour rôle d'isoler le niveau en cas de rupture de la glace. L'étanchéité est effective si les robinets sont totalement ouverts permettant aux deux billes de se plaquer sur leur siège respectif.

Robinet à bille pour niveau à glace S'assurer que la hauteur des évents est suffisante en fonction des distances qui les séparent des sources d'inflammations possibles (véhicules sur route, ...). Lors des chargements et déchargements de camions ou wagons-citernes, il importe de vérifier le matériel (état des capots, des organes de vidange, ...) et d'éviter les débordements. En cas de débordement : arrêt d'urgence des transferts - interdiction de démarrer les véhicules ou de déplacer les wagons -lavage des produits épandus. Vérifier que la fuite ne se dirige pas vers l'aspiration d'un ventilateur, d'un compresseur d'air, vers un équipement chaud ou un moteur thermique. Les vapeurs d'hydrocarbures et de certains produits chimiques sont souvent plus lourdes que l'air. Elles ont tendance à s'accumuler en point bas: fosses, caniveaux, égouts, '" Le dispositif de sécurité consistant à injecter de l'eau dans les réservoirs (en particulier dans les capacités de gaz liquéfiés) est un excellent moyen pour substituer celle-ci à une fuite de combustibles liquides. De plus, des vannes de sectionnement de sécurité (WHESSOE, SHAND AND JERS, ...) doivent être prévues. Lorsque des gaz liquéfiés se vaporisent par détente à travers une fuite, ils absorbent suffisamment de chaleur à l'air ambiant pour entrainer la condensation de la vapeur d'eau et former un nuage blanc semblable à un nuage de vapeur inoffensif. Le nuage ne se produit pas lorsque l'air est très sec. Pour des fuites de faible débit un chiffon mouillé peut être efficace par gel de l'eau. Vérifier régulièrement le bon fonctionnement des détecteurs d'explosivilé à poste fixe.

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7

e - Dans les bacs de stockage Respecter les consignes de températures de stockage. Surveiller le bon fonctionnement de systèmes de "blankelling" à l'azote ou à la vapeur. Surveiller les soupapes de respiration pour évller des surpressions ou des dépressions. S'assurer de l'étanchéité des murettes de rétention. f - Dans les opérations de démarrage-arrêt

Lors de la mise en service d'une unité ou d'une partie d'installation ou lors de l'arrêt, prendre toutes les précautions pendant la vidange et le dégazage pour éviter tout risque de formation du mélange inflammables vapeurs combustibles-air. Ainsi, lors des démarrages, l'air atmosphérique présent doit être chassé avant l'introduction de produits inflammables dans les installations. De même pendant les opérations d'arrêt, il est nécessaire de les chasser avant de faire pénétrer l'air atmosphérique. Pour cela, on utilise l'eau, la vapeur d'eau, l'azote, etc. Le tableau ci-dessous montre les teneurs théoriques minimales en oxygène à atteindre pour éviter toute inflammation. Pourcentage oxygène Fonnule

Azote comme diluant dans l'air

Gaz carbonique comme diluant dans l'air

Méthane

CH4

12,1

14,6

Éthane

C2 Ha

11

13,4

Propane

C3Ha

11,4

14,3

Butane

C4 Hl0

12,1

14,5

Pentane

CSH12

12,1

14,4

Éthylène

C2 H4

10

11,7

Propylène

C3 H4

11,5

14,1

Corps

Pourcentage d'oxygène au·dessous duquel aucun mélange n'est inflammable (d'après PATTY) Bien entendu, dans l'industrie les teneurs en oxygène admissibles sont beaucoup plus faibles. g • Lors de travaux Chalumeaux et flexibles de gaz doivent être enlevés des capacités ouvertes, lorsqu'ils ne sont pas utilisés et à chaque arrêt de travail. Il est interdit d'introduire des bouteilles de gaz (oxygène, acétylène, propane, argon, ...) dans les capacités.

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Les bouteilles doivent être utilisées verticalement et fixées. Prévoir des mesures fréquentes d'explosivité ou la mise en place d'explosimètre portable de chantier. h • Lors de nettoyages En plus de leur caractère agressif pour la peau et de leur toxicité, en raison des risques d'incendie il est interdit d'utiliser pour le nettoyage les produits solvants en général et en particulier: le white spirit l'acétone le perchloro éthylène i • En cas d'incendie • Règles générales Suppression de l'air: • en constituant un matelas de mousse • en créant un nuage de gaz carbonique • etc. Dilution par l'air des gaz inflammables pour tomber en·dessous de la LIE en utilisant de l'eau pulvérisée. Rideaux vapeur ou rideaux d'eau pulvérisée autour des unités. Ignifugeage avec un temps de résistance au feu suffisant pour: • les supports d'équipements et de tuyauteries dans les unités • les instruments de contrôles critiques et leur liaison • les liaisons des systèmes de commande d'urgence à distance • Cas particulier d'une fuite de gaz Ne jamais éteindre un feu provoqué par une fuite de gaz sans avoir d'abord supprimer la source, puis laisser le feu s'éteindre de lui·même ou extinction dans les cas mineurs avec un extincteur à poudre. • Cas particuliers des gaz liquéfiés Refroidir, en déversant par les moyens fixes de grande quantité d'eau, les surfaces exposées au feu pour absorber la chaleur rayonnée par les flammes et éviter un probable phénomène de BLEVE. Dans le cas d'une nappe de gaz tiquéfiés en feu, l'eau projetée à la lance incendie et non vaporisée par les flammes vient en contact de la masse liquide, la réchauffe, provoque un accroissement de la vaporisation et des projections liquides qui aggravent l'incendie.

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9

Le tableau ci-dessous indique les quantités de gaz liquéfiés vaporisés par Kg d'eau introduite.

GAl. LIQUÉFIÉS

Méthane CH4

Éthylène C2H4

Propane C3Ha

Propylène C3 H4

Butane C4 HlO

Butadiène C4 H6

Chlorure de vinyle C2 H3CI

Point d'ébullition à pression 1atm (0)

-161,5

-103,7

-42,07

-47,7

-0,5

- 4,41

-13,9

Volume (lftre) de vapeur formée par kilogramme d'eau à 15°C introduit dans le liquide

689

584

485

492

397

396

433

D'après H. CHAILLOT Toute projection d'eau, autrement que par les installations fixes, doit donc être prohibée. L'utilisation de mousse à moyen foisonnement 150/200/250 permet de constituer à la surface de la nappe une couche froide (glace + mousse + gaz +...) : Iimllant l'évaporation du produit - stable aux courants de convection créés par les flammes et aux vents - entraînant l'extinction par étouffement et rupture chimique de chaînes La mousse doit être déversée en plusieurs points et couvrir toute la surface sur une hauteur suffisante pour réduire de manière satisfaisante l'évaporation de la couche de gaz.

• Cas particulier des bacs de stockage feu au joint d'un bac à toit flottant. De par sa construction" s'agit d'un réservoir sans atmosphère gazeuse et le risque d'explosion est minime. L'utilisation de la mousse est efficace - - r:l'. llt·, ~

feu à l'évent du bac à toit fixe, flamme rouge-orangé avec émission

•

est trop riche pour pouvoir s'enflammer. ...........\ 1 \/. " n'y a pas de risque d'explosion. Ne - " \ \~ / rien entreprendre qui pourrait abaisser ... . ;::--la concentration de gaz et atteindre la •.;:. .. zone d'infl~mmabilité. Donc ne pas refroidir, mais souffler la flamme . ~.:" ~.,

Fumee nOire

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feu à l'évent d'un bac à toit fixe, flamme bleu vert sans fumée : i'atmosphère inteme du bac est proche de la zone d'inflammabilité et il y a danger d'explosion

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feu à l'évent d'un bac à toit fixe, fumée noire, pas de flamme: il y a combU$tion à l'intérieur du bac et donc danger d'explosion. Envoyer de la mousse à l'intérieur du bac par ies installations fixes.

Fumée noire Pas de nomme

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11

2·

CONTRÔLER OU SUPPRIMER LES SOURCES D'INFLAMMATION la flamme la foudre les étincelles les points chauds créés par le travail les échauffements anormaux les composés pyrophoriques a· La flamme Pas d'allumettes, de briquets. dans les zones à risques. Pas de travaux de feux sans permis. Prévoir au minimum. si le travail est autorisé, un extincteur portatif approprié à proximité (quelques mètres). b· La foudre Vérification: de l'étanchéité des soupapes de sécurité vers l'atmosphère et du bon fonctionnement de leur système d'étouffement éventuel

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• des arrètes-f1ammes Par temps d'orage: éviter purges, prises d'échantillon, jaugeage de bac.... n'effectuer aucun branchement ou débranchement sur navire, wagons-citernes. camionsciternes suspendre toute opération de chargement en dôme des camions et wagons de plus fermer les capots, dômes, couvercles, ...

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c • Étincelles dues aux chocs d'outils Dans certains cas, utiliser des outils en bronze au béryllium dits anti-étincelles. Néanmoins, l'usage de ces demiers ne supprime pas tout danger. L'expérience montre que les particules arrachées de l'outii ne donnent pas d'étincelles, mais que les parties détachées des pièces métalliques ou du béton sur lesquels frappe l'outil sont des étincelles. Dans une certaine mesure, on peut supprimer ces étincelles par humidification. d • Étincelles dues à l'établissement ou à la rupture de circuits électriques Pour supprimer ces sources d'inflammation, on doit utiliser du matériel de sûreté agréé pour atmosphère explosive. • Matériel de sûreté pour atmosphères explosives dues à la présence de gaz Il existe 6 types de protection différentes: Immersion dans l'huile (repère "0") : permet la séparation des parties électriques du milieu ambiant Surpression Interne (repère "p") Surpression assurée par balayage d'air ou de gaz inerte empêchant toute entrée dê' gaz combustible. Ce type de protection est utilisé pour des volumes importants: salle électrique, salle de contrôle, ... Remplissage pulvérulent (repère "q") Ce matériel convient à tous appareillages sans pièce mobile. Enveloppe antidéflagrante (repère "d") Cette enveloppe doit résister à la pression d'une éventuelle explosion interne et empêcher sa propagation à l'extérieur; elle est caractérisée en particulier par les dimensions de ses joints et interstices. Ce mode de protection peut convenir aux matériels de toutes natures et de toutes puissances. Il conduit toutefois à des appareils lourds et encombrants. Sécurité augmentée (repère "e") Empêche toute élévation de température à l'intérieur comme à l'extérieur. Convient pour des appareils d'éclairage, des moteurs à courant alternatif à cages. SéCUrité Intrinsèque (repère "1") Système qui limite l'énergie des étincelles produites de façon à ne pas pouvoir réaliser la combustion. Utilisé pour des circuits de faible puissance (10 Wmaxi). Le personnel d'entretien et d'exploitation doit: • surveiller l'étanchéité de l'appareillage: coffrets, couvercles de boîtes de jonction, restés ouverts après travaux . • s'assurer du bon fonctionnement du système de pressurisation éventuel • être vigilant sur l'état de propreté des appareillages car les poussières limitent le refroidissement et augmentent les températures de surface

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13

e· Étincelles dues à la mise en contact accidentelle des conducteurs sous tension: ne pas faire passer de câbles au·dessus de tuyauteries, de réservoirs, 000

f· Étincelles dues à l'électricité statique

Pour obtenir la suppression des charges électriques et donc les risques d'étincelles, on doit établir entre les équipements une liaison équipotentielle de façon à favoriser la circulation de l'électricité en mettant ainsi ces derniers au méme potentiel.

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Exemple du jaugeage d'un bac de stockage avec une bouteille d'échantillonnage métallique

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De plus, pour éliminer cet excès de charges électriques ainsi cumulées et rendre l'ensemble neutre, il est nécessaire de réaliser une mise à la terre (R <20 Q). En effet, la terre étant une réserve inépuisable de charges électriques, elle peut en céder ou en recevoir indéfiniment. Il convient donc de respecter des temps de rééquilibrage électrique plus ou moins longs suivant que l'on a des corps isolants ou conducteurs. Ces liaisons équipotentielles et les mises à la terre concernent: les capacités (ballons, bacs, ...) les tuyauteries: entre brides la continuité électrique est assurée par des tiges filetées ou par pontage les flexibles dont la continuité électrique doit être assurée les courroies d'entraînement de machines qui doivent être rendues conductrices par incorporation de fils métalliques ou par utilisation de caoutchouc conducteur les opérations de chargement ou déchargement de wagons·citernes

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les opérations de chargement ou déchargement d'un camion·clterne

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De plus, les camions·citernes se chargent d'électricité statique par frottements de l'air. Il y a donc lieu de les 'décharger' par mise à terre avant toute opération de chargement

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la tuyauterie fixe de chargement ou de déchargement non isolée électriquement du navire par joint isolant

• mise en place de la prise de terre, dispositif de coupure ouvert • fenmeture du dispositif de coupure • connexion du flexible ou du bras • opérations de chargement ou déchargement • déconnexion du flexible ou du bras • ouverture du circu~ de coupure • débranchement de la prise de terre

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Atlention, dans le cas où il existe une isolation électrique entre appontement et navire, et dans ce cas seulement, la liaison équipotentielle n'est pas prescrite,

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les chargements ou soutirages de fùts

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16

les bouteilles de prises d'échantillons de gaz liquéfiés connectées par flexible l'échantillonnage à la bouteille des bacs de stockage

On doit utiliser une cordelette en fibres naturelles (coton, chanvre, ...) et non pas en fibres synthétiques.

les mesures manuelles de niveau et de température dans les bacs de stockage (ruban en métal non ferreux, liaison équipotentielle)

• les pistolets de sablage, les pistolets de peinture

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les lances d'eau et de vapeur, les éducteurs, les aérateurs utilisés lors de travaux sur capacités ouvertes

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Vaporisation et lavage à l'eau des réservoirs Il est indispensable de vérifier que ces mises à la terre ou ces liaisons: ne sont pas débranchées ou détériorées • sont réalisées par des parties métalliques propres (pas de graisse ou de peinture qui sont des isolants) . La pince de 'mise à la terre' doit être mise en place AVANT d'effectuer les manœuvres de remplissage ou de vidange. En effet, la 'mise à la terre' d'une capacité en cours de remplissage ou de vidange est particulièrement dangereuse; la décharge d'électricité statique provoque une étincelle lors de la mise en place de celleci. Il existe trois sortes de prise de terre: le câble ordinaire, reliant le véhicule à la terre sans contrôle visuel de son efficacité la prise de terre sécuriterre, toujours par câble, mais avec voyants lumineux rouge et vert : ROUGE: mauvaise mise à la terre VERT: bonne mise à la terre la prise de terre sécuriterre, avec action directe sur la vanne de chargement: • si pour une raison quelconque la mise à la terre est défectueuse, le chargement ne peut s'effectuer • si pour une raison quelconque la mise à la terre ne se fait plus pendant le chargement, celui·ci s'arréte immédiatement Sécuriterre ENRAF·NONIUS ©1996 ENSPM Formation Industrie

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A'2 1

Quelle que soit l'efficacité de la mise à la terre et de différentes liaisons équipotentielles, quelques grandes règles sont à respecter: avant l'accès sur les bacs pour des opérations de jaugeage, d'échantillonnage, ... respecter les temps de relaxation suivants: .

Bacs à toit flottant

Bacs à toit fixe et navires

Bacs à écran interne

Bacs avec couverture ou 'blanketting'

Camions-citemes et wagons-citernes , .

Attendre plusieurs heures après flottaison du toll

Attendre 30 min après fin remplissage

Attendre la flottaison de l'écran

Aucun danger

Attendre 3min

éviter d'introduire des pièces métalliques dans une capacité ne pas transférer des produits très mauvais conducteurs à des vitesses élevées (1 mis est souvent le maximum recommandé) ne pas remplir "en pluie" les camions et les wagons citemes : le remplissage en vitesse maximum ne doit s'effectuer que lorsque la canne est immergée dans le cas de fluides des très mauvais conducteurs (kérosène, '" éviter de les mélanger avec de l'air, de les déplacer à l'eau, de les pomper lorsqu'ils sont mélangés avec de l'eau g • Points chauds créés par le travail On appelle travail à chaud, tout travail dont l'exécution nécessite l'utilisation d'appareils ou d'outils générateurs de flammes, d'étincelles ou peut faire apparaître des surfaces ou des points susceptibles d'étre portés à des températures élevées. Particulièrement: soudure à l'arc chalumeaux -lampes à souder moteur à combustion interne non de sûreté appareillage électrique qui n'est pas de sûreté outillage susceptible de produire des étincelles : meule, pistolet de scellement, scie mécanique moteur à explosion Seuls les moteurs diesel 'de sûreté' ne sont pas considérés comme points chauds s'ils sont conformes aux règles de construction en vigueur: dimensions des jeus, des joints, des interstices systèmes anti-emballement avec volet d'étouffement sur l'admission et coupure simultanée de l'injection de gasoil température de toute surface extérieure et des gaz d'échappement après refroidissement inférieure à 200°C Ce type de travail doit faire l'objet d'un permis ou bon de feu. Parallèlement, lors des travaux à chaud et principalement durant le découpage au chalumeau et le meulage, des étincelles peuvent étre projetées aux alentours du point d'intervention.

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Il est Indispensable: de tenir compte du vent de protéger par des bâches ignifugées ou un dispositif équivalent (matelas de mousse incendie, ...) le matériel se trouvant à proximité, les drains, les caniveaux, ... d'interdire toute manœuvre sur les équipements (purge, prise d'échantillons, ...) de disposer du matériel de première intervention (extincteurs, ...) éviter les découpes à chaud des tuyauteries (même 'dégazées") et préférer l'utilisation d'un coupe-tube ne pas pratiquer de piquage en charge (appelé piquage 'HOT·TAP") sur les lignes d'air en service: présence d'air et d'huile Sur les autres produits, s'assurer que le débit est suffisant pour évacuer le dégagement de chaleur. h • Échauffements anormaux Surveiller en particulier les machines tournantes, vibrations, frottements, (suivi des appareils de contrôle, haute température huile de butée, ...) et les nettoyer régulièrement (ex. : grille ventilateur d'un moteur électrique).

i . Composés pyrophoriques Sulfure de fer en particulier. Avant l'ouverture d'une capacité pouvant contenir ce type de composés, if est recommandé d'effectuer un lavage chimique acide (par entreprise spécialisée). Prévoir le barbotage dans une solution de soude des gaz générés par cette opération car ils contiennent de l'hydrogène sulfuré. Si le lavage chimique n'est pas effectué, un lavage à l'eau est recommandé, avant l'ouverture, ensuite humidification en permanence. Le stockage des déchets retirés de la capacité doit être fait dans des fûts pleins d'eau avant destruction définitive (enfouissement, incinération). Mettre hors services les serpentins de réchauffage lorsqu'ils ne sont pas complètement Immergés car la présence de sulfures surchauffés peul déclencher l'inflammation d'une phase gazeuse

II·

PRÉCAUTIONS ET PRÉVENTIONS LORS DE LA CONCEPTION D'INSTALLATIONS Les mesures à prendre sont l'affaire des Sociétés d'Ingénierie, des spécialistes de la Société Cliente, ... et doivent respecter la réglementation en vigueur. Cet aspect n'est pas traité dans ce chapitre.

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enspm FORMATION INDUSTRIE

"

r- SÉCURITÉ DANS LES OPÉRATIONS DE RÉCEPTION, STOCKAGE, EXPÉDITION RISQUES LIES AUX PRODUITS

INFLAMMABILITE

1-

MECANSIME DE LA COMBUSTION ,

1

11- DIFFERENTS TYPES D'EXPLOSIMETRES planches en annexe

© 1992 ENSPM·Formal;on Industrie

21

Dans un parc de stockage, les risques d'inflammation concernent surtout les hydrocarbures. L'inflammabilité de ces composés; c'est-à-dire, leur faculté de réagir avec l'oxygène de l'air dans une réaction de combustion, entraîne des incendies ou même des explosions. La prévention et le respect des précautions à prendre pour éviter ce type d'accident supposent la connaissance des mécanismes élémentaires qui régissent la combustion.

1-

MECANISME DE LA COMBUSTION La combustion est une combinaison avec dégagement de chaleur (réaction d'oxydation trés vive) d'un certain nombre d'éléments chimiques avec l'oxygéne de l'air.

Exemples: Combustion du carbone avec un excès d'oxygène;

Carbone + excès d'oxygène

gaz carbonique

réaction qui se traduit symboliquement par;

Combustion du carbone avec défaut d'oxygène; monoxyde de carbone

Carbone + défaut d'oxygène

1 C + - 02--> CO 2 Combustion d'hydrogène; Hydrogène + oxygène

eau

Combustion du soufre; Soufre + oxygène

-+

dioxyde de soufre (anhydride sulfureux)

La combustion ne peut avoir lieu que si les trois éléments suivants sont présents simultanément. II s'agit; du comburant du combustible d'une source d'Inflammation

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2

Ceci est fréquemment illustré par le triangle du feu:

Quand les Irois éléments sont réunis, il peut y avoir combustion

•

/e::=;===== Source

d'inflammation

Si l'un des trois éléments n'est pas présent, la combustion est impossible

Source

d'inflammation Pour mesurer les dangers d'inflammation, il importe de connaître la façon dont se manifeste chacun des trois éléments.

1 - LE COMBURANT C'est généralement l'oxygène de l'air dont la composition est la suivante

L'azote est inerte et ne participe pas à la combustion; aussi, le première méthode pour éteindre un feu va consister à :

IPRIVER LE FEU D'OXYGENEI

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3

2 - LES COMBUSTIBLES Ils sont de nature très variées et peuvent·étre : des gaz: gaz combustibles: propane: butane: hydrogène sulfuré; oxyde de carbone: butadière; etc... des liquides: solvant; alcool; benzène: hexane. des solides: poussières de soufre, de polyéthylène, de polystyrène, résines: y compris certains métaux (sodium; magnésium; aluminium et méme le fer ...) et ce d'autant plus qu'ils sont à l'état divisé (copeaux, poudres). La combustion ne peut se produire qu'aux conditions suivantes: • le combustible doit. d'une façon générale, se trouver en phase gazeuse. Il n'existe que fort peu de corps susceptibles de brûler à l'état solide (phosphore par exemple). le combustible et l'air doivent étre dans des proportions convenables (appelées limites d'inflammabilité). le combustible et le comburant doivent être d'autant plus Intimement mélangés que l'affinité du corps combustible pour l'oxygène est faible. La réaction de combustion amorcée en un point du mélange gazeux par une source d'inflammation libère de l'énergie sous forme de chaleur. Si cette chaleur dégagée est assez grande pour porter les couches voisines du mélange vapeur combustible·comburant à une température suffisante, la combustion se propage de proche en proche dans une zone lumineuse et de faible épaisseur constituant la flamme puis progresse dans le mêlange de gaz frais. Les gaz produits sont portés à haute température et pression, par suite ces réactions sont parfois appelées "explosives".

Si Source d ' i n fi ..".. t i on puis quantité de chaleur dégagée pour propagation ~-::::::::::::::lq et combustion ~

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CONDITIONS DE LA COMBUSTION

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© 1992 ENSPM-Formation Industrie

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4

Il en résulte plusieurs définitions qui visent à préciser les conditions dans lesquelles la combustion est possible. Les plus importantes sont relatives: au point d'éclair au point d'inflammation aux limites d'inflammabilité.

a " Température de point d'éclair (Point de "FLASH") C'est la température minimale à laquelle un combustible liquide émet assez de vapeurs pour permettre, dans des conditions normalisées. une courte inflammation en présence d'une flamme. Les vapeurs s'enflamment et s'éteignent aussitôt. Plusieurs appareils auxquels correspondent des normes sont utilisés pour mesurer un point d'éclair. , faut noter que sur un méme produit ils donnent des résultats différents et qu'il est nécessaire d'accompagner la valeur de la mesure d'un point d'éclair de la nature de la norme correspondante. Les principaux essais normalisés sont les suivants : -

Point d'éclair en vase clos des lubrifiants et des huiles combustibles

Gasoil moteur Fuel-oil domestique Fuel-oil lourds n' 1 et n' 2.

Dans cet essai le produit est placé dans un creuset dont le couvercle est muni d'une petite cheminée. Le produit est chauffé pel à peu et le point d'éclair est atteint quand les vapeurs qui s'échappent par la cheminée deviennent suffisamment riches en hydrocarbures pour s'enflammer en présence de la flamme veilleuse. Le thermomètre plongé dans le produit permet de noter la température correspondante. Un schéma de principe est représenté cicontre. /

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© 1992 ENSPM-Formation Industrie

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Les appareils normalisés ABEL et PENSY-MARTENS sont représentés ci·dessous :

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Point d'éclair et point de leu des huiles et graisses industrielles • Appareil CLEVELAND Cet essai s'applique aux produits très lourds comme les bases huiles, alkylats·goudrons de steam.

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Le principe est le méme que celui de l'essai précédent.

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Les différences résident dans le lait que le creuset n'a pas de couvercle (vase ouvert), que le chauffage est plus rapide et que la veilleuse n'est présentée qu'à intervalles réguliers.

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La température de point d'éclair est bien entendu en relation directe avec le danger d'inflammation que peut représenter un produit dans les conditions réelles.

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6

Le tableau ci-après donne les valeurs des spécifications de point d'éclair de quelques produits pétroliers.

POINT ECLAIR (oC)

PRODUIT

Spécifications

>38°C >55°Cet<120°C > 160 oC Benzène

-1

Selon la réglementation officielle concernant e usines de traitement de pétrole brut, de ses dérivés et résidus, le point d'éclair (PE) détermine les différentes catégories de produits pétroliers.

Catégorie B

PE < 55°C

Catégorie C

55 oC
Catégorie D

PE> 100 oC

b - Point d'Inflammalion C'est la température à laquelle les vapeurs sont émises en quantité suffisante pour alimenter la combustion. Il Y a non seulement allumage, mais continuation de la combustion. Quand un liquide est enflammé, ce sont en réalité les gaz surmontant la surface du liquide qui brûlent. Si la quantité de chaleur dégagée est suffisante, elle élève la température du liquide et en transforme une partie en vapeur, permettant ainsi à la combustion de se poursuivre.

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7

En général, le point d'inflammation est déterminé à partir du point d'éclair:

PRODUITS

POINT D'INFLAMMATION·

Point d'éclair + 40 oC environ

Point d'éclair + 60 oC environ

Une deuxième méthode pour éteindre un feu consiste donc à :

IREFROIDIR LE COMBUSTIBLEI c • Limites d'Inflammabilité ou d'exploslvilé Elles peuvent ètre mises en évidence par une expérience réalisée à l'aide du matériel représenté sur le schéma ci·dessous.

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© 1992 ENSPM·Formation Industrie

8

On constate que si l'on fait jaillir i'étincelle sur i'allumeur au point @ assez éloigné du niveau, il n ' y pas d'inflammation. Si l'on répète l'expérience au point CD au ras du niveau, il n ' y a pas non plus d'inflammation. Par contre, au point @, quelques centimètres au-dessus du niveau, on constate qu'il y a inflammation. L'interprétation de cette expérience conduit aux explications suivantes: Au point @ , les vapeurs de combustibles ne sont pas en concentration suffisante dans l'air, le mélange est trop pauvre pour que la combustion soit possible. Au point (j) , les vapeurs de combustibles sont en trop grande proportion. Le mélange est trop riche pour que la combustion soit possible. Au point @ , le mélange air-combustibie est en proportions convenables, la combustion se produit.

D'une manière très simplifiée, on peut dire qu'un combustible et l'oxygène ne peuvent s'unir que dans des proportions définies et la réaction ne peut s'amorcer que lorsqu'une certaine température est atteinte. La quantité de chaleur dégagée par la réaction est elle-même bien déterminée. Si la quantité de produit inerte contenue dans un mélange est trop élevée, la quantité de chaleur dégagée par la réaction amorcée en un point sera dissipée en partie dans le volume inerte entourant ce point et la température atteinte par les molécules voisines susceptibles de réagir sera insuffisante pour que la réaction puisse se faire. La combustion ne pourra donc se propager. Le schéma ci-dessous résume les conditions dans lesquelles la combustion est possible.

PROPORTION DE COMBUSTIBLE DANS L'AIR

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1 LIMITE SUPERIEURE

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© 1992 ENSPM-Formation Industrie

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9

Il fait apparaître en parlculier : la limite inférieure d'inflammabilité (LIE) C'est la concentration minimale de vapeurs de combustible dans l'air en'dessous de laquelle le mélange combustible-air ne peut s'enflammer. la limite supérieure d'inflammabilité (L5E) C'est la concentration maximale de vapeurs de combustible dans l'air au-dessus de laquelle le mélange combustible-air ne peut s'enflammer. Les limites inférieures et supérieures d'une inflammabilité dans l'air, varient fortement d'un produit à un autre et sont déterminées en laboratoire, dans un tube vertical de diamètre considéré comme grand (au moins 5 cm) à pression atmosphérique et à une température voisine de 20 oC, l'amorçage de la combustion étant provoqueé à la partie inférieure du tube. Le tableau ci-dessous en donne quelques exemples:

Limites d'inflammabilité (en % voi dans l'air à ZO·C et 1 atm)

Inférieure

Supérieure

LImites d'Inflammabilité (en % vol. dans l'air à 20 oC et l'atm,)

La méthode de mesure n'est pas rigoureuse et permet de déterminer la possibilité de créer une flamme dans un mélange, plutôt que ce qui est réellement recherché. à savoir l'aptitude de ce demier à étre le ' siège d'une propagation de flamme. De plus, les limites d'inflammabilité sont influencées par de nombreux facteurs, en particulier la dilution du comburant (% d'oxygène), la température et la pression initiales.

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© 1992 ENSPM-Formation Industrie

10 Toute augmentation de température et de pression élargit la zone d'inflammabilité.

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L.S.E.

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Augmentation de température

Augmentation de presston

Cependant, dans la pratique, la connaissance que l'on a ainsi des limites d'inflammabilité est suffisante pour l'estimation des risques encourus. à condition de prendre une marge de sécurité importante pour tenir compte: des erreurs d'échantillonnage et d'analyse des combustibles concernés, de leur diversité de composition, des conditions de température et de pression. Le danger d'inflammation des produits combustibles est en relation directe avec leur volatilité ou tendance à donner des vapeurs. Cette volatilité peut-étre caractérisée par la tension de vapeur aux diverses températures. Les produits lourds stockés dans des bacs à toit fixe. ont une tension de vapeur faible à leur température de stockage: ils émettent donc peu de vapeurs. De ce fait. l'atmosphère d'un bac à toit fixe est normalement trop pauvre pour' se trouver dans la zone d'inflammabilité: néanmoins, ceci peut arriver si le coulage est à température trop élevée ou contient trop de fractions légères. Les produits tels que

... sont en général stOCkés dans des bacs à toit flottant.

Sur ces derniers, il n' y a pas d'atmosphère donc moins de risques d'explosion ou d'inflammation pourvu que le toit flotte sur le liquide, que le joint du toit soit en bon état et que les caissons soient étanches. d • Mesure de la limite inférieure d'inflammabilité Utilisation d'un explosimètre L'explosimètre permet de vérifier que l'atmosphère est en-dessous de la limite inférieure d'inflammabilité d'un corps de référence qui peut-étre, par exemple, l'isobutane, ou un mélange butane-pentane, méthane. L'Indication de l'appareil est en % de la LIE de ce corps.

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L'EJ(PLOSIMETRE

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© 1992 ENSPM-Formal10n Industrie

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D'UN EXPLOSIMETRE

FUNCTION

CHJIX AFFICHAGE

ACQUIT ALARME

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PRISE CiiARGEUR

A:lRéT MARCHE

ON/OFF

PACK

BATTERIE

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~BATTERY pv1l'W;l,.474047 CHARGE AT lOW RATE.PER INSTRUCTION IUoNUAWH .. ttOH-HAUAOOUS

REGLAGE CALIBR,UION

L.OCATICJI.

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© 1992 ENSPM·Formation Industrie

PORTATIF

12

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Le principe de fonctionnement consiste il provoquer la combustion ou oxydation des gaz que l'on veut contrôler, et il mesurer l'échauffement qui en résulte, Cette réaction se fait sur un filament de platine chauffé par un courant électrique constituant l'une des branches d'un pont de Wheatstone. La chaleur de combustion qui dépend de la quantité de composés combustibles dans l'échantillon fait varier la résistance du filament entraînant un déséquilibre du pont. Cela se traduit par un dépiacement de l'aiguille du galvanomètre. Il est il noter que la combustion est catalysée par le platine et peut donc s'effectuer en·dessous de la LIE. Le mode opératoire dépend du type d'appareil, mais il importe de respecter un certain nombre de précautions ayant toute utilisation. Vérification systématique de la charge des piles ou de la batterie d'alimentation. Vérification de l'étanchéité parfaite de tout le circuit d'aspiration; une entrée d'air fausserait la mesure, Vérification du zéro de l'appareil et de la sensibilité en approchant progressivement de l'aspiration un chiffon imbibé d'essence, un briquet il gaz ouvert, ... Ne pas prolonger la mise sous tension du filament. De plus, la mesure n'est pas significative: Si le filament est en contact avec des composés sulfurés, des composés il base de plomb, du chlore, des silicones (empoisonnement du platine); si le filament est en présence d'eau ou de liquide, méme sous forme de brouillards (destruction possible) ; si la prise de gaz est effectuée dans un mélange trop riche: si l'atmosphère contient des gaz inertes (gaz carbonique, azote, argon utilisé en soudure, ...); en présence de vapeur d'eau: si l'atmosphère est chaude (60 il 65' C maximum admissible), ou froide ( < ·10 'Cl; dans une atmosphère sous·oxygénée (18 % d'oxygène minimum); si l'on utilise un flexible de prélèvement long (par exemple pour explorer une capacité depuis son trou d'homme supérieur) non relié électriquement il la capacité; celui·ci se charge en effet d'électricité statique qui peut fausser la mesure. La mesure exacte de l'explosivité est donc assez délicate et demande des précautions. En pratique, tout travail doit-être différé si l'Indication de l'explosimètre n'est pas nulle.

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© 1992 ENSPM·Formation Industrie

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Suivant les applications, trois types d'appareils sont utilisés - voir planche nO 1. les appareils portatifs: conçus pour effectuer manuellement des contrôles d'atmosphère et des recherches de fuites en cas de besoin. les appareils portables : destinés à contrôler des zones potentiellement dangereuses suite, par exemple, à un accident, ou à assurer la protection de chantier. Si l'appareil n'est pas à sécurité intrinsèque, seul le capteur (pouvant être êquipé d'un câble d'une centaine de mètre) doit être installé dans la zone potentiellement explosive. L'appareil lui-même doit-être impérativement placé en dehors. les appareils à poste fixe: installés dans les unités où les risques sont particulièrement grands, ils permettent une détection en un ou plusieurs points rêpartis dans l'installation et agissent en alarme Ou en sécurité par l'intermédiaire d'un système de traitement de l'information.

3 - LES SOURCES D'INFLAMMATION Lorsque les vapeurs de combustibles et l'air sont dans des proportions correspondant à la zone d'explosivité, un apport d'énergie,même très faible, déclenche le mécanisme de combustion. Le graphique ci-dessous indique les ênergies minimales d'allumage des hydrocarbures les plus simples en fonction de leur concentration dans l'air.

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Repère

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ENERGIES MINIMALES D'ALLUMAGE

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9,5

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On note qu'une énergie minimale de l'ordre de 0,4 millijoule est suffisante. Cela représente la 250 OOOè partie de l'énergie traversant une lampe de 100 watts. en une seconde. Cet apport d'énergie peut-être fait par: une flamme une élévation de température les étincelles la foudre' les moteurs à explosion les composés pyrophoriques. a • une flamme: créée par une soudure en cours d'exécution, une allumette, ... b • une élévation de température pouvant amener le mélange à sa température d'auto· inflammation. Le produit s'enflamme alors spontanément en présence d'air, sans présence d e flamme ni d'étincelle. L'inflammation survient simultanément en tous les points du mélange gazeux. Elle est parfois appelée "explosion homogène". Cette élévation de température peut-être due:

à des appareils chauds: fours, échangeurs, tuyauteries.... à des points chauds créés par du matêriei d'ébardage, de sciage mécanique, ou tout simplement du matériel électrique.

à des échauffements anormaux dus à des frottements ou grippage d'organes de machines: paliers, presse étoupe, garnitures, roulement détérioré.... à des réactions chimiques exothermiques. Quelques valeurs habituellement reconnues de température d'auto-inflammation figurent sur le tableau SUivant.

COMBUSTIBLES

TEMPERATURE 0'AUTO-INFLAMMA TIaN (OC)

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15 (~------------------------

c· les étincelles provoquées par : des chocs de métal sur métal ou métal sur béton sec, pierre (outillage, tronçonnage à la meule, embouts de flexible, chaussures ferrées); des postes de soudage électrique: du matériel électrique autre que celui dit de "sécurité" utilisé dans les atmosphères explosives; l'électricité statique: elle est la principale responsable des accidents survenant sur des réservoirs (bac de stockage"wagon citerne, camion citerne, ...) lors des opérations de chargement, de déchargement, d'échantillonnage,.... Il est classique de montrer l'apparition d'électricité statique en frottant une règle de plastique sur un tissu. La présence des charges électriques accumulées se traduit alors par des forces d'attraction pour de petits morceaux de papier ou méme par une décharge brutale occasionnant une étincelle. L'importance de l'électricité statique ainsi obtenue dépend de de la nature de la règle, de la durée, de l'intensité du frottement et également de la conductivité électrique de l'air qui peut évacuer plus ou moins les charges électriques obtenues. Si les frottements sont responsables de l'apparition d'électricité statique, on conçoit que ce phénomène est présent lors des écoulements de liquide dans des canalisations. Le liquide en mouvement et le tube se chargent alors d'électricité statique qui, si elle peut circuler facilement dans le tube conducteur, a de grandes difficultés au contraire à quitter le liquide, surtout quand il s'agit de produits mauvais conducteurs de l'électricité, tels que les coupes kérosènes et les carburéacteurs. Lors des transferts de produits, la création d'électricité statique est favorisée par: la présence de particules solides (boues, rouille), liquides (eau) ou gazeuses (air) qui augmentent les frottements, le remplissage des réservoirs en chute libre, la vitesse de circulation du liquide, l'éclatement de jets de liquide contre une paroi métallique, la remontée de bulles d'air à la surface du produit et la descente de gouttes d'eau. Entre deux corps de charges électriques opposées, l'électricité statique peut se libérer brusquement en créant des étincelles ou des arcs. L'état des charges sur un ballon et une conduite isolée est représenté sur le schéma ci-dessous:

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Eau

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Les risques de décharge peuvent se produirent entre réservoir et conduite, entre liquide et conduite et entre liquide et réservoir. Dans un bac de stockage la formation des arcs est entre autre favorisée: par la présence d'un objet flottant. par l'existence d'une excroissance du bac, les opérations d'échantillonnage par le toit ou de jaugeage.

Remplissage en pluie

Objet flottant

. agitateur

Ajutage

Tube perforé

d - la foudre provoquant par exemple, des feux aux évents de bacs à toit fixe, aux joints de bacs à toi' lIottant, et aux échappements de soupapes de sécurité vers l'atmosphère .... e - les moteurs à explosion non équipés d'un dispositif de non emballement efficace. d - les composés pyrophoriques : ces composés s'oxydent très rapidement au contact de l'air en dégageant suffisamment de chaleur pour étre portés à l'incandescence et s'enflammer spontanément. Il peut s'agir par exemple: de sulfure de fer, semblable à des particules de rouille, résultant de l'action de l'hydrogène sulfuré sur les métaux ferreux. l'hydrogène sulfuré peut-être contenu dans le produit lui-même ou formé par l'action d'une bactérie anaérobie, vivant dans l'eau, qui a la propriété de réduire les sulfates (présents dans l'eau ou dans ies boues de fond de réservoir). L'action de cette bactérie est d'autant plus importante que la température est'élevée. Le sulfure de fer se forme aussi bien sur les tôles ondulées baignées par le liquide que sur celles qui ne le sont pas.

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Dans les réservoirs de stockage, les dépôts importants de sulfure de fer sont toujours constatés sur les parties qui ne sont jamais atteintes par les produits, c'est-à·dire les tôles du toit à la partie supérieure de la robe du réservoir.. Néanmoins leur présence est à suspecter sur le serpentin de chauffe et même dans le fond du réservoir. de corps gras: en présence d'oxygène. ces derniers (graisse, chiffons gras....) s'oxydenttrês rapidement et peuvent s'enflammer spontanément. Ceci explique l'interdiction de graisser les joints. les robinets et tout le matériel destiné à contenir de l'oxygêne pur.

4 - DIFFERENTS TYPES DE COMBUSTION En dehors des réactions de combustion lentes telles que la fermentation des matières végétales ou l'oxydation des métaux, les combustions avec dégagement important de chaleur peuvent revêtir des aspects différents. Dans tous les cas. elles se propagent suivant une onde dont la vitesse suivant les conditions de température et de pression du mêlange, de concentration de ce dernier en combustible et la nature de celui,ci peut·être : SUBSONIQUE: on a alors affaire à une DEFLAGRATION SUPERSONIQUE: on a alors affaire à une DETONATION. a • La déflagration La flamme, siège de la réaction (exploSive) sépare le milieu qui vient de réagir et constitué par les gaz brûlés, de celui n'ayant pas encore réagi, constitué par les gaz frais. Sa vitesse est de quelques mètres par seconde. Dans un espace clos, la propagation d'une déflagration libère des gaz à haute température et haute pression. Dans la pratique les parois des capacités ne sont pas réalisées pour résister à ces pressions de l'ordre d'une dizaine de bars. On peut éviter ces montées en pression en installant des disques de rupture ou des trappes d'explosion. A l'air libre, le passage de la flamme et des gaz chauds de combustion même refroidi par l'air ambiant peut provoquer des brûlures, des inflammations de matériaux, ... De plus, l'augmentation de pression due à la libération des gaz chauds donne naissance à des ondes de compression créant un effet de "souffle" plus ou moins destructeur.

Un des. moyens simple pour traduire les effet d'une explosion accident,telfe est l'équivalent TNT (Tnmtro Toluène) de cette explosion. De l'eXpérience il peut être déduit une masse de TNT explosif très connu dont l'ex losion engendre les mêmes dommages aux mêmes distances qu'1 kilo de gaz COmbu~tible dans ~'air en partant des constatations suivantes : l'énergie libérée par la combustion complète d'l kilo de gaz est environ 10 fois supérieure à celle libérée par 1 kilo de TNT;

l~

~e rendement total de l'explosion est de l'ordre de 3,5 % c'est-à-dire qu'uniquement 3,5

~:9g2azEINibéspréMPFarticipe

Yo_d_e_la_m_a_s_s_e_d_ls_pombl©:

à Il,exPlosion.

• armatlan ndustrie

18

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Une valeur pessimiste du rendement total prise égale à 10 % permet d'adopter l'équivalence suivante:

1 Kg de TNT

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1 Kg de gaz libéré

Le graphique ci·dessous permet de connaître approximativement les surpressions engendrées par une déflagration et les risques encourus en fonction de la distance réduite:

R

A=-

avec R = distance jusqu'au centre de l'explosion en m

3-fM

M = masse d'équivalent TNT en Kg

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- Destruction· des m~s e~éton anot, destruction totale probablè des bdtimentsJ Dommaves .vaves aux\.- machines situées dans les bâtiments industriels 1 !

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Destructio~ des po~eau>

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· D~tructJ.on des bâtiments légers\ . Rupture des reservolls de stockage 1 1 en cn!lIpemes metalliques 1 'I!: 1 1 1 1 · Dé:mohoon des cadres en aaer légers ~: Dommages aux macb.in~ d(lJ1s les , ,;,....:... batlIllents ll1dustrlels (ex: deplacemem · Destnlcoon a'· 50"/0 des' mmsons en. V.l""'i~ • • 1 • Limi.te lDfeneuIe des dégâts graves 1

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- Déténoratlon et destructlon des cames de fenètIes selon leur nature 1

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ABAQUE DE LANNOY

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Effets des explosions en fonction de la surpression créée et de la distance réduite au centre d'explosion. 1 © 1992 ENSPM·Formation Industrie -------~)

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19

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Chez l'homme des surpressions brutales : de 0,2 bar, peuvent être supportées sans danger; de 0,3 bar, peuvent entraîner la rupture du tympan; de 0,5 bar, sont à la limite de ce qui peut être supporté (avec protection des oreilles); de 1 bar, peuvent provoquer des lésions graves aux oreilles et aux poumons; supérieures à 5 bars, peuvent être mortelles.

Application : Lors d'une rupture de canalisation s'échappent à l's,tmosphère et s'enffamment. Quels sonl les effets produits à; 100 m de l'explosion?

Cette méthodologie simple et pratique ne représente qu'Imparfaitement la réellté, en particulier il n'y a pas identité totale entre les régimes de propagation des ondes de pression provoquées par l'explosion de TNT et d'un nuage gazeux. D'autres approches plus élaborées permettent de mieux appréhender le phénomène sans toutefois les quantifier avec exactitude. En effet la présence d'obstacle tels que les bâtiments, poteaux, réseaux de tuyauterie modifie sensiblement les vitesses de propagation. Le même nuage inflammable peut brûler simplement avec une vitesse de flamme de quelques mis n'induisant que des effets de pressions négligeables ou au contraire entretenir une déflagration violente, se déplaçant çà une vitesse de 200 mis à 300 mis causant ainsi des dommages graves.

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1992 ENSPM·Formation Industrie

20

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b • La détonation Dans certaines conditions de confinement la vitesse d'une déflagration peut s'accélerer pour atteindre des valeurs de quelques km:s et aboutir à la détonation. De plus, la détonation n'est possible que pour des concentrations en combustible comprises entre des limites minimales et maximales en deça et au-delà desquelles seule la déflagration est possible. Le schéma ci-dessous permet de comparer les limites de détonabilité et d'inflammabilité de l'hYdrogène. Possibilité de détonation

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Les ondes de pression crées prennent l'aspect de véritables ondes de choc. En enceinte fermée la pression peut atteindre des valeurs de l'ordre de 80 bars. Il Y a lieu de bien noter la différence existant entre les effets d'une déflagration et ceux d'une détonation dans un cylindre fermé à ces deux extrémités: montée en pression répartie quasi-uniformément en tous les points des parois dans la cas d'une déflagration. pression beaucoup plus élevée, appliquée localement dans le cas d'une détonation.

A l'air libre une détonation est pratiquement à exclure car les conditions d'obtention sont rarement réalisées simultanément. Toutefois elles donneraient naissance à des ondes de choc sphériques causant immanquablement des accidents de personne et des dégâts matériels très importants.

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DIFFERENTS TYPES planches en annexe

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D'EXPLOSIMETRES

© '992 ENSPM-Formation Industrie

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( IEXPLOSIMETRE PORTATIF ET PORTABLEI

Explosimetre portatif (M. S.A. )

Explosimetre portable balise de chantier (S.L!.)

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© 1992 ENSPM-Formation Industrie

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EXPLOSIMETRE A POSTE FIXE ICARE

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© '992 ENSPM·Formation Industrie

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RISQUES UES AU MATERla STOCKAGE DES HYDROCARBURES LIQUIDES

1-

STOCKAGES SOUTERRAINS 1 • Cavités • souterraines existantes 2 • Cavités sOuterraines creusées spécialement

ASPECTS TECHNOLOGIQUES COMMUNS AUX DIFFERENTS TYPES DE BACS

2

III-

BAC ATOIT FiXE

3

IV -

IV-

Differents types de toit Equipements des bacs à toit flottant Systèmes de joint d'étanchéité

8 11 13

17

Dispositif d'arrosage des bacs Dispositif d'injection de mousse

17 17

RECHAUFFAGE • MAINTIEN EN TEMPERATURE

19

1• 2•

VI·

3 .4 7

8

PROTECTION CONTRE LES RISQUES D'INCENDIE DES BACS 1• 2•

V•

Description des principaux éiéments Events. Soupapes de respiration _Arrête-flammes Moyens de protection contre les surpressions accidentelles

BAC ATOIT FLOTTANT 1• 2• 3•

Systèmes de réchauflage Serpentins de réchauffage

MATERIEL D'HOMOGENEISATION 1• 2·

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1 1

Il •

12. 3-

VII

1

Objectit de l'homogénéisation Techniques d'homogénéisation

CONDUITE DES BACS DE STOCKAGE

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© 1994 ENSPM·Fonnation Industrie

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23

1

1-

STOCKAGES SOUTERRAINS Pour le stockage souterrain deux types de cavité sont utilisées.

1 - CAVITÉS

SOUTERRAINES EXISTANTES

D'anciennes galeries, ou des tunnels désaffectés peuvent étre utilisés. La nature de la roche doit permettre de réaliser une étanchéité satisfaisante soit de façon naturelle, soit grâce à un revétement intérieur imperméable (bétons, ...)

2 - CAVITÉS SOUTERRAINES CREUSÉES SPÉCIALEMENT Cela conceme en particulier les cavités creusées dans les dômes de sel, la cavité nécessaire a été créée par dissolution du sel à l'aide d'une circulation d'eau. En exploitation, la cavité est pleine de saumure, d'hydrocarbures ou des deux simuilanément.

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Stockage en dôme de sel

© 1994 ENSPM·Formation Industrie

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( -----------2 II - ASPECTS TECHNOLOGIQUES COMMUNS AUX DIFFERENTS TYPES DE BACS Les principaux éléments constitutifs sont des réservoirs cylindriques constitués: d'un fond généralement bombé d'une robe ou virole d'un toit fixe OU flottant de différents accessoires: échelle d'accès, soupapes de sûreté, protection contre l'incendie, réchauffeurs a - Fond de bac Il est conslllué par un ensemble de plaques de tôles disposées par raccordement des extrémités et soudées entre elles puis protégées par une peinture bitumineuse. Pour permettre une vidange aussi complète que possible ainsi que des purges, il comporte une pente (environ 1 à 2 %) dirigée soit vers le centre (fond concave) soit vers les bords (fond convexe). Les bacs de petit diamètre ont en général, une fond concave (position prise naturellement). Les bacs de gros diamètres ont un fond convexe car il facilite les purges et les extractions d dépôts au voisinage des trous d'homme. Le fond repose sur une galette de gravier enduit généralement de cut·backs (bitumes fluxés).

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b - Robe de bac Elle est constituée par un empilage vertical de bandes de tôle soudées bout à bout de largeur 1,5 à 2,5 m et de longueur pouvant atteindre 10 m. L'épaisseur des tôles diminue de bas en haut et est caiculée en supposanlle bac plein d'eau, puisque tous les bacs subissent une épreuve hydraulique après leur construction. Pour un volume donné, le rapport hauteur-diamètre dépend de la nature du sol à l'endroit d'implantation du bac. Un escalier fixé sur la virole permet d'accéder aux parties supérieures du bac.

c - Toit Il sert de couverture à la robe, et selon le contenu, peut être soit fixe ou soit flottant sur le produit stocké.

III - BAC A TOIT FIXE 1 - DESCRIPTION DES PRINCIPAUX ELEMENTS Les bacs à toil fixe sont utilisés pour stocker des produits peu volatiis. En effet, en présence de produits volatils, l'espace gazeux entre le toit et la surface liquide peut être cause d'inflammation ou de pertes de produits.

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Le toit de forme conique ou bombé est soit auto-portant (bac de faible diamètre et terrain de mauvaise qualité) soit supporté par des poteaux qui reposent sur le fond (bad de grand diamètre et terrain de bonne quamé).

© 1994 ENSPM-Formation :ndustrie

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Toit auto-portant

Toit supporté

La robe et le ton du réselVoir sont munis de différents équipements et accessoires permettant l'exploitation du bac. Ce sont principalement: les tubulures de vidange et de remplissage les purges pour éliminer périodiquement l'eau de décantation les trous d'homme pour visne, nettoyage ou réparation les tubulures de jaugeage, prise de température ,échantillonnage, ... les accessoires de sécurité, pour permettre la communication de la phasè gazeuse du bac avec l'atmosphère

2 - EVENTS - SOUPAPES DE RESPIRATION - ARRETE-FLAMMES Lors du remplissage ou de la vidange d'un réselVoir, il Jaut éviter toute surpression ou dépression dangereuse.

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Remplissage

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Baisse de température

© 1994 ENSPM-Form~tion

Industrie

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a • Les évents Les évents équipent les bacs stockant des produits peu volatils et non toxiques.

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Le nombre et la dimension des évents est fonction des débits de phase gazeuse et évacuer et d'air à admettre.

b • Les soupapes de respiration à double effet

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Exemples de soupapes à double effet Le poids et ia surface des clapets fixent les pression de tarage.

© 1994 ENSPM-Formation Industrie

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Le choix d'une soupape s'effectue en fonction des débits de passage admissible et de la pression ou de dépression que peut supporter le réservoir. Le tableau ci-après donne quelques caractéristiques de pression et de dépression admissible suivant le type de bac.

La soupape possède une courbe caractéristique débit-pression qui est fonction de son diamètre nominal ainsi que du profil des clapets.

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c • Les arrêtes-flammes Un arrête-flamme est souvent prévu en amont de l'évent ou la soupape. C'est un caisson contenant soit un empilage de feuilies d'aluminium onduiées, soit un grillage métaliique où passent les gaz avant de s'échapper à l'atmosphère. Ils refroidissent énergiquement les gaz à leur traversé et empêchent tout retour de flamme.

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Soupapes de respiration et arrête-flamme

3 - MOYENS DE PROTECTION CONTRE LES SURPRESSIONS ACCIDENTELLES Lors de circonstances exceptionnelies, telie qu'une explosion, une défaillance de la soupape, (gel, bouchage, etc ...), une fausse manoeuvre, ..., il faut assurer une protection du bac. Des dispositions sont prises pendant ia construction; les plus usuelies sont: un clapet d'explosion, analogue à un opercule mobile de trou d'homme, qui se soulève pour assurer l'échappement et se referme automatiquement dès que la pression est redevenue normale. une tôle de déchirure qui est une tôle dont l'assemblage aux tôles voisines est réalisée par un cordon de soudure très faible de sorte qu'en cas de surpression c'est cette tôle qui se déchire préférentiellement. Sur un bac plusieurs tôles de déchirure peuvent être montées dans la partie supérieure. 5 ou..6\.U;t",

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un cordon d'étanchéité uniquement entre le toit et la cornière supérieure ceinturant le bac permettant au toit de se séparer de la virole en cas d'explosion interne. Celle-ci reste en place évitant ainsi l'écoulement du produit à l'extérieur.

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( IV· BAC A TOIT FLOTTANT 1· DIFFERENTS TYPES DE TOIT L'importance des fuites aux évents et soupapes sur un bac à toit fixe à conduit à concevoir un type de réservoir les réduisant. Il s'agit de bac à toit flottant dont le prix est d'environ 20 % supérieur à celui des bacs à toit fixe, En général, ce type de capacité est utilisé pour les produits de catégories B et C, Ils peuvent être de 3 types ; en fonction de la technologie du toit. a-

Toit simple pont ("PONTON")

Le toit est formé d'une seule surface plane munie d'un caisson annulaire formé de caissons compartimentés.

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Le rapport entre la surface pontionnée et la surface totale du toit dépend de la taille du réservoir et de la densité du liquide stocké (environ 20 à 25 %).

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Toit double pont ("DOUBLE DECK")

Il est constitué par 2 couches de tôle d'acier, séparées par un espace vide d'environ 40 cm compartimenté en caissons indépendants renforçant la structure du toit. Ce type de toit est préféré pour les bacs de grand diamètre pour les raisons suivantes: meilleure flottabilité en cas de surcharge (neige, pluie, ...) meilleure drainage des eaux de pluie vulnérabilité moindre aux vents violents meilleure isolation thermique durant la saison chaude limitant la vaporisation de produit.

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Toit double pont

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La rigidité de la virole supérieure de la robe est obtenue par une couronne formant cornière appelée raidisseur.

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Double pont Exemple de bac à toit flottant

© 1994 ENSPM·Formation Industrie

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Il est utilisé principalement à l'Intérieur de bac à toit fixe.

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Ce type de toit présente les avantages offerts par le toit à ponton en ce qui concerne l'évaporation et le toit fixe protège des intempéries. Le bac est plus simple dans sa conception. L'écran intérieur (en feuille d'acier ou d'aluminium) a la forme d'une cuvette inversée et ne nécessite pas de système de drainage et d'évacuation de l'eau de pluie. Cet écran flottant peut aussi être constitué par des feuilles d'aluminium insérant un matelas de mousse de polyuréthanne. L'étanchéité annulaire entre i'écran et la robe est assurée par un joint souple en mousse.

Bac à écran flottant (Doc. Larr:o)

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Aspiration flottante

2 - EQUIPEMENTS DES BACS A TOIT FLOTTANT a-

Béquilles

Lorsque la hauteur du liquide ne permet plus de maintenir le toit en flottaison. son supportage est assuré par des béquilles. Les bacs peuvent comporter deux types de béquilles: les béquilles à réglage fixe (la hauteur de réglage est fonction des consignes d'exploitation)

Béquille à réglage fixe

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( les béquilles casse vide Lorsque le toit repose sur les béquilles le bac se comporte comme un bac à toit ,fixe. Les évents automatiques permettent au bac de "respirer" lorsque le toit est en position basse. La hauteur de réglage est fonction de celle des béquilles fixes.

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Béquille casse-vide

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Exemple de montage d'un évent automatique

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b· Systèmes d'évacuation des eaux pluviales L'évacuation est assurée par des flexibles ou des tubes t articulés, De plus, en cas de bouchage de ce système, un drain de sécurité permet à l'eau de s'écouler dans le produit afin d'éviter que le toit coule.

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3 - SYSTEMES DE JOINT D'ETANCHEITE L'étanchéité entre le toit flottant et la robe du bac est assurée par des joints qui peuvent être réalisés de différentes manières. a - Joint mécanique Des patins d'acier viennent racler la paroi. L'étanchéité est réalisée par un joint élastomère flexible situé au-dessus du liquide et ne subissant pas de contrainte. Le joint est maintenu appliqué contre ia paroi par un contre poids.

ce type de joint est capable de rattraper des jeux importants Qusqu'à 5000 mm) entre le toil et la robe.

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( La partie chaudronnée du joint est importante et sa mise en place est longue et coûteuse. Il fam également assurer un traitement anti-corrosion de ce mécanisme. De plus il subsiste une phase gazeuse importante entre le niveau liquide et le joint fl.exible qui est à l'origine de nombreux 'feux de joint'.

La protection du joint contre les intempéries et les rayons solaires est assurée par un protecteur (écaille). b • Joint liquide (ou tube-seal)

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L'étanchéité sur la robe et ie toit est maintenue par un "boudin" compartimenté rempli de kérosène ou d1eau.

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Ce type de joint présente les caractéristiques suivantes: étanchéité meilleure qu'avec un joint mécanique suppression de la phase gazeuse: la base du joint est immergée dans le liquide installation et montage plus aisés Par contre il est très sollicité à l'abrasion (l'enveloppe s'use sur les tôies oxydées du réservoir) et aux attaques chimiques (agressivité du produit stocké). il est vulnérable : le pius petit trou entraine une fuite du liquide et l'inefficacité partielle du système

il est difficile de réparer le joint en service; les attaches sur le ponton se trouvent pariois immergées le rattrapage du jeu entre le ponton et la robe est plus limité qu'avec un joint mécanique

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c - Joint mousse L'étanché~é est assurée par une enveloppe caoutchouc renfermant un noyau de mousse de polyuréthanne souple.

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Ces systèmes de joints sont parmi les demiers nés des systèmes d'étanché~é, leur mise en oeuvre et leur réparation présentent une grande simplic~é. Ils ne comportent pas d'élément corrodable mais un excès de compression peut les déformer de façon permanente.

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d - Joint flexibles Ils sont utilisés soit en joint secondaire pour minimiser les pertes par évaporation, soit lorsqu'ils sont doubie en joint unique. Ils présentent une excellente résistance à l'usure, de grandes facilités de montage et une très bonne étanchéité.

Doc. Rubbaglas

Doc. Larco

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Joints flexible secondaires

Doc. Rubbaglas

Joint flexible double

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1994 ENSPM·Formation Industrie

1.3

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B1-3

PROTECTION CONTRE LES RISQUES D'INCENDIE DES BACS En cas d'incendie, les dispositifs mis en oeuvre sont: l'arrosage à l'eau l'étouffement à la mousse

1 - DISPOSITIF D'ARROSAGE DES BACS Pour protéger les bacs voisins d'un bac en feu on peut: arroser systématiquement la robe parfois, arroser le toit dans le cas de bac à toit fixe

2 - DISPOSITIF D'INJECTION DE MOUSSE injection à l'intérieur du bac à toit 1ixe au·dessus du liquide enflammé grâce à des boites ou des déversoirs à mousse.

Boite à mousse sur bac à toit 1ixe injection à l'extérieur d'un bac à toit flottant, sur le joint d'étanchéité. Une couronne métallique soudée sur le toit permet de retenir la mousse sur la périphérie afin de recouvrir le joint.

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Exemple d'injection de mousse sur un toit 110ttant

© 1994 ENSPM·Formation 'ndustrie

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( injection de mousse par la couronne d'eau de refroidissement de la robe dans le cas d'un feu de cuvette. Deux types d'installation sont possibles: •

type à centrale à mousse fixe : la centrale est installée en un lieu relativement éloigné des réservoirs de stockage. Des tuyauteries emportent et conduisent la mousse ou les solutions qui permettent de la fabriquer jusqu'aux réservoirs

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type à centrale à mousse mobile. Les générateurs el les stocks de produit sont installés sur un véhicule équipé spécialement.

Un exemple de protection eau et mousse d'un réservoir à toit fixe est Indiqué cidessous.

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Protection eau et mousse d'un réservoir à toit fixe

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© 1994 ENSPM-Forrnation Industrie

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RECHAUFFAGE - MAINTIEN EN TEMPERATURE Les produits très visqueux, les fuels, les résidus, les pitch, doivent être réchauffés et maintenus à une température suffisamment élevée pour que leur viscosité ainsi abaissée permette les transferts ultérieurs par pompage. Cette température de réchauffage est souvent d'environ 70°C à 90'C pour ces produits. En cas de stockage prolongé, il peut être intéressant, afin de limiter les pertes thenmiques, de laisser refroidir et de ne procéder au réchauffage qu'au moment du pompage.

1 - LES SYSTEMES DE RECHAUFFAGE Le réchauffage est assuré généralement par la circulation de fluides caloporteurs tels que eau chaude, huile chaude, vapeur BP. Les circuits d'eau chaude sous pression sont principalement constitués: d'une chaudière d'un réseau de tuyauteries alimentant les divers points de réchauffage (traçage de ligne, réservoirs) de deux pompes disposées en parallèle de serpentins de réchauffage internes au bac

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Les circuits d'huile chaude sont assez similaires aux circuits d'eau chaude. Les circuits de vapeur d'eau sont branchés sur le réseau vapeur de l'usine.

© 1994 EN8PM-Formation Industrie

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( 2 - LES SERPENTINS DE RECHAUFFAGE Ils sont disposés à 20 ou 30 cm du fond du bac et constitués par des tubes de 1" 1/2 ou 2": soit enroulés en hélice

soit assemblé sous forme d'épingles

La régulation de température du bac est assuré par une vanne située à la sortie du serpentin. La commande est soit manuelle soit automatique par bulbe sensible et vanne thermostatique.

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1994 EN8PM-Formation Industrie

B1.3

21

VI-

MATERIEL D'HOMOGENEISATION 1 - OBJECTIF DE L'HOMOGENEISATION Dans l'exploitation d'un parc de stockage, il est fréquemment nécessaire d'homogénéiser le contenu d'un bac pour obtenir une qualité constante du produit qu'il contient. On constate en effet des stratifications des différents produits injectés dans un bac et parallèlement ce phénomène s'accompagne de variations de température au sein du réservoir. De plus, l'hétérogénéité peut être naturelle dans le cas de produits non miscibles à l'état liquide comme les mélanges d'eau et d'hydrocarbures ou s'il y a présence de particules solides.

2 - TECHNIQUES D'HOMOGENEISATION Il existe deux principales techniques d'homogénéisation: le malaxage la recirculation par pompage a - Malaxage par hélico-agitateur Un hélico-agitateur se compose: d'une hélice ayant pour rôle de mettre le liquide en mouvement, et de son arbre d'un moteur électrique d'entraînement et d'une liaison entre moteur et arbre par courroie ou engrenage L'ensemble est fixé par bride sur le réservoir, l'étanchéité étant assurée par garniture mécanique ou par garniture à tresses.

Entraîne ment par courroie

Entraînement direct

Les bacs de très grande capacité sont équipés de plusieurs hélico-agitateurs à orientation variable.

© 1994 ENSPM-Formation Industrie

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22

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b - Recirculation par pompage Le contenu du bac est aspiré par une pompe à grand débit et réinjecté par l'intermédiaire ou non d'un ajutage convergent appelé "Jet Nozzle", Le liquide recirculé traverse la masse liquide à grande vitesse où il crée des mouvements de brassage très énergiques.

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8 1-3

23

VII - CONDUITE DES BACS DE STOCKAGE

L'exploitation des bacs, c'est-à-dire la réception du produit, sa préparation en vue de son transfert, la réalisation des mélanges, la vidange, la mise à disposition, le nettoyage suivent les consignes propres à chaque société. On peut cependant mettre en évidence quelques règles générales. 1 - BACS A TOIT FIXE - Prècautions contre le débordement Elles sont normalement assurées par l'existence d'un creux minimum dont la valeur varie de 4 à 9 % du volume total du bac. Ainsi, pour un bac de 30 000 m 3 ceci correspond à un volume de 1200 à 2700 m3. Le seuil choisi est fonction du débit coura=ent pompé vers le bac et ceci afin que l'exploitant dispose d'une marque minimale d'environ 2 heures de remplissage. - Précautions contre les variations de pression Les bacs ne supportent ni de fortes surpressions ni de fortes dépressions. Les variations de pression qui peuvent apparaître ont diverses origines: . Les soupapes ou le.s reniflards ne permettent pas le passage d'un débit de gaz suffisant dans un sens ou dans l'autre. Cela peut être la conséquence: - d'un bouchage: par gel ou accumulation de produits solides, tels que paraffines. - d'un fonctionnement en limite de capacité: ainsi que le montre la figure ci-après, la quantiê de gaz êvacuable dépend du type de soupape et de la t:. P. '2.5 r-."""""""""""""""""""""""""""""""".,....,.....,......,....,...,.....,.....,--r-r""""",--,r-r-,r-r...,...-,--r-r..,.....,.....,

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Ainsi, un évent de 4" du type ci-dessus, soumis à une passer que 560 m 3/h de gaz.

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Un débit de gaz excessif peut être occasionné par: - un coulage trop fort - un coulage d'un produit trop volatil. et, pour ce qui concerne les dépressions par: - une vidange trop rapide - un coulage trop froid 2 - BACS A TOIT FLOTTANT A cause de la mobilité du toit, les bacs à toit flottant exigent beaucoup plus de précautions que les bacs à toit fixe. - Lorsque le toit flotte il importe en particulier: -

de ne pas faire reposer le toit sur ses béquilles d'arrêter par niveau trop bas les hélico-agitateurs de controler les mises à la terre de surveiller l'étanchéité des caissons de controler le drain du toit (fuites éventuelles)

- Lorsqu'on veut vidanger le bac totalement, il faut être attentif à : - la vitesse d'arrivée des béquj)les (en position basse) sur le fond qui doit être faible. (débit de liquide 200 mO/h pour un bac de 20 000 m 3). - la présence d'eau, de glace ni sur le toit ni dans les caissons. Les béquilles ne sont pas prévues pour supporter des dizaines voire des centaines de tonnes supplémentaires surtout lorsque celles-ci ne sont pas bien réparties (caissons fuyards). li arrive que la paraffine se fixe sous le toit et occasionne lorsqu'elle ne se trouve plus dans le liquide des charges supplémentaires importantes. Le toit peut alors s'affaisser et les travaux de réparation sont considérables. - au bon fonctionnement de la soupape automatique - De même les précautions au remplissage sont du méme type.

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1994 ENSPM·Formation Industrie

et1!liiPm

r- SÉCURITÉ DANS LES OPÉRATIONS DE RÉCEPTION, STOCKAGE, EXPÉDITION

FORMATION INDUSTRIE

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RISQUES LIES AUX PRODUITS MATÉRIEL DE SÉCURITÉ COMPLÉMENTAIRE POUR LES STOCKAGES

RÉGLEMENTATION FRANÇAISE Il

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STOCKAGE DE G!'2. INFLAMMABLES SOUS PRESSION ,

III· STOCKAGE DES LIQUIDES INFLAMMABLES 1 Sécurité feu 2 • Spécifications essais de résistance au feu

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RÉGLEMENTATION FRANÇAISE .L'aménagement sécurité des capacités de stockage est réglementé: · ·

pour les gaz liquéfiés sous pression par l'arrété du laMai 1993 pour les liquides inflammables par l'instruction ministérielle du 9 Novembre 1989 • Art. 17

• Arrêté du 10 Mai 1993 "La quantité de gaz pouvant s'écouler en cas de fuite susceptible de se produire sur une canalisation raccordée à la phase liquide d'un réservoir est limité par un jeu de 3 vannes à sécurité positive, dont une vanne interne (ou clapet) asservis aux systèmes de détection de gaz".

• Instruction ministérielle du 9 Novembre 1989· Art. 17 "Les vannes de pied de bac doivent être: de type sécurité feu • commandables à distance · et à sécurité positive Lors d'accident survenant en période d'exploitation de grandes difficultés apparaissent pour l'extinction des feux alimentés. Pour prévenir ces inconvénients. notamment dans le cas de rupture de conduites, la mise en place de vannes de pied de bac à sectionnement rapide doit être imposée: des systèmes de cette nature ont été généralisés dans les dépôts de grandes compagnies".

Il -

STOCKAGE DE GAZ INFLAMMABLES LIQUÉFIÉS SOUS PRESSION (arrêté du 10 Mai 1993) Pour maîtriser toute fuite accidentelle sur les canalisations d'exploitation en phase liquide, la réglementation impose un dispositif de sécurité comprenant : un robinet à fermeture télécommandée ou automatique (TOUT OU RIEN) un dispositif d'injection d'eau dans le réservoir. s'il n'y apas de problème d'incompatibilité, pour substituer une fuite d'eau à une fuite de gaz liquéfié un clapet de retenue ou d'excès de débit ou tout autre moyen équivalent un clapet hydraulique de sécurité

©1995 ENSPM Formation Industrie

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© 1995 ENSPM Fonmation Industrie

• 3

CLAPET HYDRAULIQUE DE SÉCURITÉ SUR RÉSERVOIR FIXE (WHESSOE) 1·

RÔLE DU CLAPET Les clapets sont installés sur les tuyauteries d'une capacité de gaz liquéfiés. en vue d'éviter toute contribution du produit stocké à un incendie en cours. Ils équipent aussi bien les lignes de vidange - remplissage liquide que les lignes concernant la phase gazeuse. Le schéma ci·dessous en montre un exemple d'installation type:

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Installation type

Le clapet maintenu ouvert par une pression d'huile permet le passage du fluide. Par manque de pression d'huile, il se ferme sous l'action d'un ressort de rappel. La fermeture est immédiate., empéchant ainsi toute pene de produit. La fermeture peut être effectuée par fusible. par commande manuelle, par électrovanne. par relais aléa-pneumatique.

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• 4

2-

DESCRIPTION ET FONCTIONNEMENT Les vues ci·dessous montrent 2types de clapets utilisés suivant les diamètres des tuyauteries:

Clapet de sécurité 6139

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Clapet de sécurité V 6 8~-lO--14~

Le clapet peut étre monté. soit directement sur la tuyauterie à l'aide de 2 brides standards de série 300#' soit le plus couramment par l'intermédiaire d'une enveloppe extérieure série 300#,

Vue générale d'un clapet hydraulique avec enveloppe extérieure

©1995 ENSPM Formation Industrie

Enveloppe extérieure

•

Les pièces essentielles du clapet sont: -

une embase bride un cylindre un piston un ressort des joints d'étanchéité

Pour ouvrir ie clapet de sécurité, il faut que la force exercée par la pression d'huile arrive à vaincre les forces antagonistes créées par le ressort et la pression régnant dans le stockage. Si la pression d'huile est suffisante, le cylindre est décollé de i'embase et ie iiquide peut circuier dans les deux sens. . En cas de chute de pression du circuit hydraulique. le cylindre tend à venir en contact avec l'embase et assure l'étanchéité.

Clapet lermé

Clapet ouvert

Pour des raisons de sécurité, ie constructeur recommande de n'ouvrir les clapets que pendant les opérations de remplissage et de ies manœuvrer au moins une fois par semaine.

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• 6

3·

CIRCUIT HYDRAULIQUE DE COMMANDE Le circuit hydraulique avec ses auxiliaires possibles (pompes alternatives de mise en pression manuelles ou à moteur, électrovanne, relais oléo·pneumatique, réseau d'air, bouteille antipulsatoire, etc...) est adapté aux besoins de l'utilisateur. Il est sensiblement différent d'une usine à l'autre. A titre d'exemple. un circuit hydraulique équipé d'un relais oléo·pneumatique est représenté ci· dessous.

Si AIR: A...- a Pas d'AIR: B.-.C

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- Caisse à huile clapet de sécurité

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Produit Exemple de circuit de commande du clapet de sécurité

Le relais oléo·pneumatique joue le rôle d'une vanne 3 voies équipée d'un servomoteur pneumatique.

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• 7

Si la pression d'air est suffisante le relais oléo-pneumatique maintient ouvert le circuit d'huile (Position A -> Bl_ Si la pression d'air baisse par: - manque d'air - fusion des fusibles (75 oC) en cas d'incendie - commande à distance Le relais oléo-pneumatique se ferme et décomprime le circuit d'huile vers la caisse à huile (Position B -> Cl ce qui entraîne la fermeture du clapet de sécurité.

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8

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CLAPET LIMITEUR DE DÉBIT Le clapet limiteur de débit est un appareil de sécurité qui se ferme lorsqu'il y a dépassement d'un certain débit. Il fonctionne en tout ou rien. Il protège également l'ensemble amont lorsqu'il y a une fuite importante ou une rupture en aval. C'est un clapet mobile placé dans la veine d'écoulement du fluide. La position du clapet par rapport à son siège conditionne le débit.

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CLAPET LIMITEUR DE DÉBIT

a• Clapet en position normale L'action du ressort est supérieure à la poussée Fa générée par la perte de charge du fluide.

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b • Déplacement du clapet suite à une augmentation du débit L'action du fluide, augmente très rapidement, proportionnellement au carré du débit.

c • Fermeture du clapet, suite à une trop grande augmentation du débit L'action du fluide est très importante, seul un équilibrage des pressions amont-aval du clapet permettra son ouverture.

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10

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UN ROBINET À FERMETURE TÉLÉCOMMANDÉE OU AUTOMATIQUE • Détection de gaz "Toute détection de gaz inflammable à une concentration supérieure à 20 % de la limite inférieure d'explosivité doit déclencher une alarme perceptible par les personnels concernés. En cas de détection à une concentration fixée par l'exploitant, inférieure ou égaie à 50 % de la LIE. l'ensemble des installations de sécurité doit être mis en état de sécurité consistant. sauf justification contraire, en la fermeture des vannes automatisées sur les canalisations de transfert. l'arrêt des pompes, compresseurs, moteurs et alimentation en énergie autres que ceux nécessaires au fonctionnement des équipements de sécurité et d'intervention".

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PROTECTION INCENDIE

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III· STOCKAGE DES L1aUIDES INFLAMMABLES (lM DU 9 Novembre 1989) 1-

SÉCURITÉ FEU • Principes Tige de manœuvre non éjectable Décompression automatique du fluide contenu entre ie corps et la sphère du robinet Joints extérieurs résistants au feu Dispositif de manœuvre fabriqué dans un matériau de résistance au feu au moins égale à celle du corps Étanchéité en ligne métal-métal après disparitions des joints élastomères Tiges de montage robinets protégées - Tiges de fixation sur tuyauteries protégées

2-

SPÉCIFICATIONS ESSAIS DE RÉSISTANCE AU FEU Diverses spécifications d'essais sont utiiisées_ Pour les vannes 1/4 de tour: API 607-80 - UCSIP H29 A - API 607-85 Pour tous types de vannes: API SPEC SFA 85 - ISO 10497 - AFNOR PRH 87-411-78

Àtitre d'exemple voir le tableau comparatif suivant.

©1995 ENSPM Formation Industrie

13

81-4

(

COMPARATIF ENTRE LES EXIGENCES "FIRE TEST"

PRINCIPAUX POINTS DE DIVERGENCE

BS/AP1607·85

ELF AQUITAINE

Eau

Auide
Gazole

COntrOle pleliminaint d'élancnerté 1

sur ligne en temoêrclture amorante

Bidirectionnet

Unidirectionnel

1ReprodUCtion oes eonartions

Torehes alimatlées en Propane

Sac Q'hydrtlC3rDu.re psace

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situées oe part et d'autre du

sous Je rooiMt Dois enflammé.

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dant étre ac:eeptée st le c:onstnJe.. leur la justifie par un eaJeuI approprié

Fuite exteme Fuite Interne

Doit êlre lOférieure a 100 cm3t"lmn.

Aucune furte tolérée.

Vérifiée à haute pressson.

Non recnercnée.

Admise !USClu'â 400 em3f'/mM. VérificatIon effectuée oans un

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seul sens.

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Vérifiée a naute cresSlan.

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AdmIse !uSQu'à 20 c:n3/','mn.

Admise JUSQu'à 20 c:n3/'fmn

Vériflcatlon effectuee oans un

Vénfiealion e((ectuee oans

seul sens.

tes deux sens

Vérifiée a basse pre$SlOn.

Aucune tulle tolérée

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Admise !uSQu'à 2CO::m3l"fmn.

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ÉTANCHÉITÉ MÉTAL·MÉTAL Les robinets à tournant sphérique dans lesquels la lumière du tournant est circulaire.

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Robinet à tournant sphèrique L'étanchéité en iigne est généralement assurée par les joints en PTFE autorisant les températures de - 30·C jusqu'à 200°C maximum. Ce dernier type de robinet à tournant. remplace de nos jours. de plus en plus. les robinets à tournant oylindrique ou conique. Suivant ieur construction, les robinets à tournant permettent d'effectuer un réglage de débit et un isolement. En effet. i'étanchéité est obtenue par le contact de suriaoes qui ne sont pas soumises en totalité à érosion quand le robinet est partiellement ouvert.

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15

81-4 En réglage, les modifications d'ouverture du robinet à tournant par le lluide process sont toutefois fréquentes. Dans la pratique, les robinets à tournant cylindrique et conique ne sont pas utilisés pour effectuer des opérations de réglage car les surlaces non érodées lors du réglage de débit sont faibles. Avec ces robinets le risque de perte du levier de manœuvre est assez fréquent. Certains robinets à tournant sphérique conservent leur étanchéité pendant un incendie malgré la fusion des joints d'étanchéité en élastomère. Il y a en effet contact métal·métal dû à la dilatation thermique du corps et du tau rnant. 1 ! III

. SPHERE

Étanchéité avant incendie

Étanchéité pendant incendie

Robinet à tournant sphérique de "Sécurité Feu"

©1995 ENSPM Formation Industrie

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COMMANDABlE À DISTANCE (Robinet 1/4 de tour) • Motorisation éiectrique

MOTORISATION ÉLECTRIQUE

équipée d'une commande manuelle de secours par volant BoînER DE RAPPEL PAR RESSORT

MOTEUR ÉLECTRIQUE incorporant : - frejn élecTromagnétiaue

• contacts de fin de course . commande manuelle de secours par volant. le tout sous enveloppe ADF

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moteur êlecrnaue Frein électromagnétique

EN CAS DE PERTE O'AUMENTATlON ÉLECTRIQ.UE, • LE FREIN ELECTROMAGNETIQUE DÉSACCOUPLE LA MOTORISA'!ON ET LE RESSORT DE RAPPEL RAMENE L'AXE DU RAMSES EN POSmON DE SECURITE

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Construit entièrement en acier, ce clapet est de type sécurité feu. En position d'ouverture, il ne gène en rien l'exploitation nonmale de l'installation et n'occasionne pas de perte de charge signiiicative. Lorsque les vannes existantes sont déjà motorisées, celles·ci ne sont pas fermées en cas de sinistre si l'on

veut injecter de l'eau.

Évite la vidange du bac. Le dispositif fusible thermo·cassant comprend une cartouche en acier doté d'un mécanisme piston/ressort avec axe sortant de la cartouche lorsque le fusible est rompu. Cet axe exerce une poussée sur le levier-casse et libère le clapet intérieur qui se terme.

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MOTORISATION PNEUMATIQUE - Simple effet: fermeture par manque de fluide moteur-

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SÉCURITÉ POSITIVE 1-

EN FONCTIONNEMENT NORMAL

Bloqué ouvert

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Clapet sécurité

Bloqué fermé

EN CAS D'INCIDENT (incendie ou rupture d'alimentation électrique) Il se met automatiquement en position de sécurité. Il fonctionne alors comme un clapet anti-retour, s'opposant à l'écoulement du fluide contenu en amont ; il permet en outre la réinjection en sens

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EN CAS DE DESTRUCTION PAR LE FEU DE LA

PASTIUE FUSIBLE. LA BlUE EST ÉJECTÉE ET L'ENSEMBLE TIGE-PISTON REMONTE EN POSIllON DE SÉcullIlÉ SOUS LA POUSSÉE DU RESSORT

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INDUSTRIE

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SÉCURITÉ DANS LES OPÉRATIONS DE RÉCEPTION, STOCKAGE, EXPÉDITION DES PRODUITS PÉTROLIERS ET CHIMIQUES

B 2 - 21 TECHNOLOGIE ET EQUIPEMENTS DES CITERNES

Il

TECHNOLOGIE DES CiTERNES

1

ÉQUIPEMENTS DE SÉCURITÉ DES CAMIONS·CITERNES

1

1 2 3 4

1 3 4 5

Soupape de respiration Obturateur inteme de sécurité Vanne de déchargement Équipement complémentaire pour le chargement en source

III· ÉQUIPEMENTS PARTICULIERS AUX WAGONS·CITERNES 1 2 3

8

Clapet de sécurité Gestra Manœuvre du clapet... Frein de wagon

8 9 11

17/6/1996 ©1996 ENSPM Formation Industrie

Révision 0

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1-

TECHNOLOGIE DES CITERNES La planche n01 située en annexe illustre la technologie des citernes. De fabrication elliptique ou piriforme, en acier ou en aluminium, les citernes peuvent étre constituées de plusieurs compartiments afin d'optimiser le transport 'multiproduiF. Des brises lames situés à l'intérieur des citernes limitent le phénomène de balourd.

Il -

ÉQUIPEMENTS DE SÉCURITÉ DES CAMIONS CITERNES 1-

SOUPAPE DE RESPIRATION Les couvercles de trou d'homme et d'orifice de remplissage doivent à tout moment conserver leurs qualités mécaniques de serrage et d'étanchéité. Selon les produits transportés, ces éléments peuvent être équipés de soupape de sécurité et d'aération comme le montre le schéma suivant;

Les fonctions sécurités face à une pression ou à une dépression sont généralement assurées par le même matériel appelé soupape de respiration. La soupape peut être remplacée par un bouchon.

En dehors de ses fonctions sécurités face à une surpression ou à une dépression, la soupape doit garantir une sécurité face au renversement accidentel du véhicule citerne. L'ensemble de ces fonctions sécurités est illustré par les schémas suivants (ces schémas illustrent le principe de fonctionnement de la soupape de respiration YAK de marque PEROLO).

(j) Fonction service-pression normale

Les gaz générés par évaporation soulève la bille dont le tarage est à 90 mbar.

©1996 ENSPM Formation Industrie

2

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Fonction sécurité-surpression accidentelle En cas de forte évaporation (échauffement anormal, incendie) les gaz soulèvent l'ensemble du clapet secondaire taré à 250 mbar.

@ Fonction service-dépression ou

déchargement L'entrée d'air s'effectue par décompression du clapet de dépression (tarage =5 mbar)

® Fonction sécurité renversement La bille de gros diamètre quitte son siège qui est alors obturé par le clapet antidébordement. Les fonctions surpression @ et dépression @ restent assurées.

Pour répondre plus particulièrement aux conditions de service requises pour le chargement en source d'un véhicule citerne, la force de fermeture appliquée sur le couvercle du trou d'homme peut être exercée par un ressort. Ce couvercle fonctionne alors comme une soupape de sûreté qui libère alors une section de passage importante..

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© 1996 ENSPM Fonnation Industrie

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OBTURATEUR INTERNE DE SÉCURITÉ Toute vanne située sur le véhicule citerne doit, grâce à son obturateur, empêcher toute perte d'hydrocarbures. Cette vanne montée en extrémité de tuyauterie peut toutefois en cas de choc ou d'arrachement perdre sa fonction d'étanchéité. Pour se prémunir de ce risque, un second obturateur existe. Ce dernier, placé à l'intérieur du compartiment de la citeme est parfaitement protégé. Il s'agit d'une vanne clapet dont les manoeuvres d'ouverture et de fermeture peuvent être de nature différente: a· manoeuvre par commande MÉCANIQUE HAUTE b· manoeuvre par commande MÉCANIQUE LATÉRALE c· manoeuvre par commande PNEUMATIQUE Le schéma ci-dessous présente la vanne clapet TAP de marque PEROLO.

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Le clapet est à commande pneumatique.

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3-

VANNE DE DÉCHARGEMENT Cette vanne conçue pour le déchargement (et pour le chargement si celui-ci se fait en 'source' doit répondre: - aux exigences de rentabilité et de sécurité imposées par les exploitants - aux normes relatives à la réglementation des transports de liquides inflammables Les qualités que doit représenter la vanne sont: une étanchéité pariaite un entretien réduit une manœuvre facile et rapide: ouverture et fermeture instantanée un encombrement réduit une perte de charge minimum: offrir un passage direct au liquide un poids faible: pour gagner sur la charge utile du camion Le schéma suivant donne le principe de fonctionnement de la vanne FIDLOCK (marque PEROLO).

La vanne est équipée d'un levier de manœuvre qui permet son verrouillage: lorsque l'obturateur de la vanne est ramenée en position fermée par le ressort de rappel, on appuie sur la poignée et en tournant cette dernière, on bloque l'ensemble en position fermée. Certains modèles de vanne sont équipés de poignées examotables.

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ÉQUIPEMENT COMPLÉMENTAIRE POUR LE CHARGEMENT EN SOURCE (voir planche n02) a • Adaptateur du coupleur Ce dispositif joue à la fois le rôle de vanne de vidange et de dispositif de chargement "à sec' du produit. L'ensemble adaptateur-coupleur empêche toute perte de produit lors des opérations de raccordement bras-citerne : le principe de fonctionnement est décrit dans le chapitre relatif au fonctionnement des équipements des bras de chargement. b· Détection de niveau Le chargement en source est un mode de chargement qui se développe. L'opération s'effectuant au sol dôme fermé, le contrôle du remplissage doit être assuré par un détecteur de niveau dont le rôle est de signaler la présence de liquide dans une zone définie du compartiment. L'équipement se nomme égaiement sonde anti·débordement. D'une maniére générale, l'ensemble du système de détection se compose de trois parties:

1· l'élément de détection: point actif

2· les éléments de transmission 3· l'élément de réception de la mesure: analyseur 1-

Élément de détection: il doit être fiable, résister aux vibrations et aux cahots, et présenter un faible encombrement. Il s'agit généralement soit: d'une thermistance dont le principe de fonctionnement est le suivant: une quantité donnée d'énergie (courant électrique) est injectée dans une sonde qui voit sa température augmentée. L'augmentation de température est d'autant plus importante que le milieu ambiant présente un faible coefficient de transfert thermique : c'est le cas de la phase gazeuse. Lorsque la sonde plonge dans le liquide, on observe une baisse de la température (meilieure dissipation de l'énergie injectée). Ce phénomène est mis à profit pour détecter un niveau haut dans la citeme

Détecteur de Niveau "CAStP" (PEROLO)

d'une sonde optique dont le fonctionnement est basé sur le principe de la réflexion/réfraction d'un rayon lumineux émis par un émetteur

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Élément de transmission: ia iiaison des éléments de détection (sondes anti-débordement) est assurée électriquement par une "prise camion" avec capuchon de protection située à proximité des orifices de chargement.

3•

Élément de réception; ce dernier, intégré aux automatismes de chargement peut interrompre l'opération de chargement à chaque détection de liquide par la sonde.

d· Récupération des vapeurs

• Vanne interne vapeur

Ce dispositif situé en partie haute de chaque compartiment permet l'évacuation des vapeurs dans le collecteur, l'ouverture de la vanne est réalisée simultanément avec elle du clapet de fond. Celle vanne interne vapeur peut être munie d'un Iiolleur antipollution qui évite, en cas de non détection par la sonde de niveau, le mélange de produit (via le collecteur de vapeur).

• Vanne de mise à l'atmosphère

Ce dispositif protège de toute surpression accidentelle. Exemple : l'absence de la connexion du bras de récupération de la phase gazeuse entraîne l'ouverture de la 'vanne de mise à l'atmosphère.

• Adaptateur vapeur Ce dernier permet le branchement du bras de récupération des vapeurs, il est muni d'un obturateur interne évitant tout rejet de vapeur au niveau de l'opérateur. Il se situe à proximité des orifices de chargement.

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III· ÉQUIPEMENTS PARTICULIERS AUX WAGONS-CITERNES 1-

CLAPET DE SÉCURITÉ GESTRA Ce clapet a la même fonction que l'obturateur inteme présenté précédemment pour le camion-citeme mais il assure en plus une fermeture automatique en cas: - de déplacement accidéntel du wagon - d'incendie La vue ci-dessous et la planche montre la mise en place et le schéma de principe du dispositif.

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Câble de décrochage

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Système de verrouillage

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Clapet de sécurité GESTRA équipant un wagon-citerne

En dehors des périodes de chargement ou de déchargement, ce clapet doit toujours se trouver en position fermée. Il ne peut à lui seul garantir une étanchéité totale, il faut pour cela que les vannes d'isolement situées en aval soient fermées et bridées.

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2•

MANŒUVRE DU CLAPET (voir planche n0 3) • Ouvelture

Après raccordement du wagon-citerne à l'installation fixe du dépotage. déverrouiller le clapet de la phase liquide à l'aide du levier C1. Ouvrir le clapet en exerçant une traction vers le bas sur l'anneau J placé à l'extrémité du câble d'ouverture Hamarré au levier de commande 6. L'ouverture s'effectue en deux temps: 1ertemps: La fourchette U monte et pousse l'embats du clapet auxiliaire V. Ce dernier s'ouvre et la pression dans le corps de la soupape s'équilibre avec celle régnant dans la citerne. 2èmetemps: A ce moment le ressort du clapet auxiliaire V se détend vers le haut et pousse avec l'aide du levier 6 le clapet principal W qui s'ouvre à l'encontre de son ressort permettant le transfert du produit. Pour maintenir le clapet ouvert. il faut utiliser un crochet de rail spécial (ridoir). L'utilisation de tout autre moyen pour obtenir l'ouverture (calage. accrochage avec fil de fer....) constitue une atteinte à la sécurité. Le clapet de la phase gazeuse. quand il existe, est commandé par e levier de commande 61 solidaire du levier principal 6 et fonctionne de la même manière. • Fermeture

Elle est obtenue en relâchant la traction sur le câble. Le ressort de rappel T ramène le levier de commande Bdans sa position initiale et libère le clapet qui se ferme.

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• Crochet de rail Cet accessoire est accroché d'un côté dans l'anneau J du câble H d'ouverture du clapet et de l'autre au rail. Il assure la tension pour obtenir l'ouverture du clapet après déverrouillage.

Fusible Ressort pour compenser: les différences de niveau.

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Crochet pour la fixation du câble de traction Oeillet pour la fixation .. du câble de décrochage

Un ressort interne compense les différences de niveaux qui se produisent en cours de vidange. Le crochet est équipé d'un doigt d'accrochage pivotant à la moindre traction due au déplacement du wagonciterne, ce qui entraîne son décrochage.

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• Fonctions de sécurité assurées par les clapets GESTRA La moindre traction entraînée par une déplacement du wagon-citerne lorsque le ridoir est en place provoque le décrochage du doigt et par la suite, la fermeture automatique du clapet. Une matière fusible (tf = 180°C) est utilisée pour le scellement du crochet s'engageant dans l'anneau du câble d'ouverture. Le dégagement du crochet et la fermeture automatique, en cas d'incendie, sont ainsi obtenus. Un câble de décrochage à distance doit être amarré au ridoir (perçage réalisé spécialement à cet effet près de l'extrémité côté rail). Le câble doit avoir une longueur suffisante pour pouvoir être actionné en cas de besoin à une distance assez grande, dans une zone hors de danger et permettre la fermeture automatique du clapet.

• Givrage du clapet Une vis de poussée L permet l'ouverture de secours en cas d'impossibilité de manoeuvre après déverrouillage (glace pouvant bloquer l'obturateur). Ne jamais manoeuvrer cette vis si le clapet n'a pas été déverrouiller, car cela entraîne une détérioration du matériel. Lorsque la vis est serré, elle maintient l'obturateur ouvert sans possibilité de fermeture. Donc, l'opération de déblocage terminée, desserrer la vis à fond pour obtenir la fermeture totale du clapet et l'étanchéité vers l'extérieur. Le clapet se manoeuvre ensuite comme précédemment.

• Réexpédition du wagon-citerne Les leviers de déverrouillage Cl doivent être replacés en position de fermeture, les capots fermés et piombés.

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3-

FREIN DE WAGON Pour immobiliser le wagon, le chargeur peut utiliser des cales ou le frein wagon. Le frein wagon est actionné pneumatiquement par un cirCUIT d'air. Le chargeur peut utiliser la poignée Apour libérer la soupape de vidange (décompression du circuit). Par contre il est interdit d'utiliser la poignée B du robinet C qui doit toujours être en position verticale. Sur la plaque d'identification apparait le "poids de frein" 2,60 T pour ce wagon.

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FORMATION INDUSTRIE

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TRANSPORT DES MATIÈRES DANGEREUSES - De produits liquides par camion-citerne Trou d'homme Citerne Brise lame

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Equipement d'une citerne - Trou d'homme à fermeture rapide - Dispositif d'aeration - Index de jaugeage - Plaque de touche - Supports de sabre _(detecteur de niveau haut) - Clapet interne de sécurité - Vanne de chargement / déchargement

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ÉQUIPEMENT POUR CHARGEMENT EN SOURCE

Collecteur phase vapeur

Vanne interne pour phase gazeuse

Vanne de mise à l'atmosphère

Sonde "anti débordement"

Connecteur mâle (liaison sondes anti débordement à l'automatisme de chargement)

Dôme

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Adaptateur pour récupération phase vapeur

Adaptateur muni de cache pour la connexion du coupleur Obturateur interne de sécurité

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CLAPETS DE SÉCURITÉ GESTRA ÉQUIPANT UN WAGON-RÉSERVOIR

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SËCURITË DANS LES OPËRATIONS

FORMATION INDUSTRIE

RÉCEPTIONS - MÉLANGES - EXPÉDITIONS

POSTE DE CHARGEMENT NAVIRE ET FLUVIAL

1 - BUT D'UNE INSTALLATION DE CHARGEMENT/DÉCHARGEMENT

1

Il - COMPOSITION D'UN POSTE DE CHARGEMENTIDÉCHARGEMENT

1

1 2 3 4

Tuyaux flexibles Bras de chargement Installalion électrique/hydraulique Mise à la terre - Liaison équipotenlielle

1 2 3 3

III - DESCRIPTION D'UN BRAS DE CHARGEMENT

4

1 2 3 4

-

-

Principaux éléments conslitutifs Coupleur rapide Contacts sur les bras Déconnecteur d'urgence des bras de chargement

4 6 6 7

PLANCHES: Planche 1 Planche 2 Planche 3

Bras manuel Bras à commande hydraulique Déconnecteur d'urgence

16/11/1999

© 1999 ENSPM Formation Industrie

Révision 0

1·

BUT D'UNE INSTALLATION DE CHARGEMENT/DÉCHARGEMENT A partir d'un point fixe (appontement, jetée, quai, plate-forme en mer) une installation maritime ou fluviale assure le chargement ou le déchargement des navires (péniches, chalands, caboteurs, navires) grâce àdes tuyaux flexibles ou des bras articulés. Les différents types sont conçus pour transférer la plupart des produits liquides ou liquéfiés transportés par bateaux: pétrole brut. produits pétroliers raffinés, bitumes, soufre liquide, produits chimiques, gaz liquéfiés, liquides cryogéniques, '" Pour remplir cette fonction, un poste de chargement doit permettre: - de suivre les mouvements de marées et crues des fleuves - de suivre le mouvement dû à l'allégement ou l'enfoncement du navire - de suivre les mouvements de dérive (parallélement ou perpendiculairement au quai) Les installations portuaires modernes ont par ailleurs une conception organisée autour des points suivants: - rapidité des opérations par développement de dispositifs auxiliaires tels que coupleur rapide, assistance hydraulique des bras de chargement - sécurité et lutte contre la pollution par adjonction de déconnecteur d'urgence et vannes motorisées - débits améliorés par augmentation des vitesses des liquides Uusqu'à 15 mis) sans cavitation ni vibration, entraînant une réduction des temps de chargement et déchargement. et par conséquent des temps d'immobilisation à quai Elles permettent aux responsables àterre (par l'intermédiaire des équipements de sécurité) : - de surveiller les conditions du transfert - de pouvoir agir rapidement en cas d'accident

Il .

COMPOSITION D'UN POSTE DE CHARGEMENTIDÉCHARGEMENT 1-

TUYAUX FLEXIBLES Ils concernent les installations les plus simples ou les plus anciennes. Les tuyaux doivent résister: - aux efforts subis au cours de leur manutention (traction, torsion, frottement) - à l'action des produits véhiculés - à la dépression due à l'aspiration des pompes Les flexibles hydrocarbures sont. par exemple, constitués: - d'une série de couches en élastomére et en tissus - d'une carcasse composée de plusieurs nappes de fils - d'une armature métallique en hélice

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Armature métallique

Revêtement extérieur

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Leurs poids est assez élevé. Par exemple: 250 kg pour un flexible de diamètre 200 et de 10 m de long. Leur manutention nècessite donc l'utilisation d'un appareil de levage adapté, d'autant plus que toute courbure exagérée peut entraîner la dètérioration de la carcasse. Il s'agit généralement d'une potence et d'un treuil de levage, Le flexible est accroché à des câbles par l'intermédiaire de colliers ou de "gouttières".

Gouttière de maintien

Support par colliers

2-

BRAS DE CHARGEMENT Ceux-ci sont dèfinis en fonction des critères suivants: - tonnage des navires - variation des niveaux d'eau - débit du produit à transférer - nature et température du produit à transférer (pression, température, corrosivité) Les longueurs des bras peuvent varier de 10 à 35 m, les diamètres de 6" à 24".

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3

3-

INSTALLATION ÉLECTRIQUE/HYDRAULIQUE Pour les bras de chargement d'un diamètre de 6", 8" et 10' et d'une longueur maximale de 10-12 m, la manœuvre des bras peut être manuelle ou hydraulique. Pour les bras de gros diamètres, la manœuvre est nécessairement hydraulique. Outre le gain de temps, la manœuvre hydraulique assure une meilleure sécurité, les commandes étant situées hors de la zone dangereuse.

Pupitre de commande

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Commande hydraulique (doc FMC)

4-

MISE À LA TERRE - LIAISON ÉQUIPOTENTIELLE La canalisation de l'appontement est reliée à la mise à la terre. Lorsque la tuyauterie fixe de chargement de l'appontement n'est pas isolée électriquement du navire par un joint isolant, une liaison équipotentielle entre l'appontement et le navire est nécessaire. Dans le cas où il existe une isolation électrique entre appontement et navire, et dans ce cas seulement, il ne doit pas y avoir de liaison équipotentielle. La mise en place de la liaison équipotentielle doit se faire impérativement interrupteur ouvert. Une fois la liaison établie celui-ci sera fermé. De même l'interrupteur sera ouvert avant déconnexion de la liaison équipotentielle.

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Mise à la terre d'un appontement· Liaison équipotentielle d'un chaland

III·

DESCRIPTION D'UN BRAS DE CHARGEMENT (Planches 1 et 2) 1-

PRINCIPAUX ÉLÉMENTS CONSTITUTIFS Un bras de chargement est constitué des éléments suivants: - une !lmbase auto porteuse remplissant deux fonctions: support : hauteur et épaisseur du tube de l'embase sont déterminées en fonction du poids du bras, des efforts dus au vent et au poids du produit dans le bras, des efforts additionnels (séismes, houle, glace, ...) • liaison: permet le passage du fluide entre les canalisations terrestres et la tuyauterie articulée du bras - une tuyauterie articulée: constituée d'un élément interne et d'un élément externe reliés entre eux et à l'embase par des raccords articulés - un équilibrage: réalisé par contrepoids et poulies de telle sorte que le bras soit équilibré à vide dans toutes les positions (pour une valeur de vitesse de vent déterminée), sans intervention d'aucune force mécanique extérieure - un ensemble de raccords articulés: permet au bras de chargement une fois connecté, de suivre le déplacement du navire à l'intérieur de la zone de débattement - un ensemble de vérins assurant la manœuvre du bras, il est équipé d'une commande hydraulique

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Les bras de chargement peuvent être équipés des accessoires suivants: - coupleur rapide manuel - déconnecteur d'urgence - coudes amovibles - contacteurs de position sur les bras - commande à distance - système de vidange - vannes - isolation thermique - réchauffage par double enveloppe, par traceurs, par ruban èlectrique chauffant - béquille mécanique (prenant appui sur le pont du navire) - isolation électrique Dans le cas des bras à commande hydraulique, l'installation correspondante est constituée des éléments suivants: - centrale hydraulique avec: motopompe pompe manuelle de secours • électro-distributeur pour les mouvements limiteur de pression et réducteur de pression manomètres - pupitre de commande - tuyauteries hydrauliques de liaison - câblage électrique Les conditions de fonctionnement des bras de chargement varient suivant les produits transférés. Bien entendu, les bras ont des affectations précises et définitives. Diamètre

de 6" à 24"

Longueur

de 10 mà 35 m

Température

de - 165 oC à + 200 oC

Pression

de 0 à environ 50 bar

Vitesse produit

15 mis maxi

Pour la vidange d'un bras avant déconnexion, plusieurs solutions peuvent être envisagées: - injection d'azote installée au point haut du bras: le liquide contenu dans le bras externe est chassé vers le bateau, celui contenu dans le tube interne de l'embase est chassé côté terre - refoulement du produit dans le bateau: une pompe installée au pied du bras aspire le produit contenu dans le tube interne de l'embase et le refoule par l'intermédiaire d'une ligne de petit diamètre ( 1~ " ) dans le tube externe - écoulement gravitaire vers le bateau, avec mise à l'air libre au point haut par l'intermédiaire d'une vanne casse-vide (avec ressort de rappel) '----_______

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2-

COUPLEUR RAPIDE Ce sont des coupleurs comportant des mâchoires de serrage rapide. Un joint fixé dans une gorge de la bride du coupleur permet une bonne étanchéité.

1/2 tour Bras de chargement

Tubulure de bateau

Coupleur rapide TypeFMC

Tige métallique

3·

CONTACTS SUR LES BRAS Ils sont destinés à contrôler les mouvements du bras dans la zone de travail prévue. Les amarres du navire ont pour fonction de contrôler sa position dans une zone, dite zone de travail. L'incident de dépassement de la zone de travail est statiquement rare, mais ses conséquences sur le plan économique, sécurité et de l'environnement sont très importantes. C'est pourquoi des systèmes de contrôle à triple fonctions ont été mis en place pour: - détecter quand le bras approche des limites de la zone de travail - arrêter le transfert - isoler le bras pour éviter tout épandage de produit

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7

4-

DÉCONNECTEUR D'URGENCE DES BRAS DE CHARGEMENT (Planche 3) a· Rôle Le déconnecteur découple le bras de chargement du navire avec perte minimum de produit en cas d'incidents. Son action est déclenchée automatiquement à partir de contacts de sécurité: - sur la rotation des bras - sur l'extension ou l'ouverture du bras Cette action de découplement est précédée d'information d'alarme transmise par les contacts sur les bras. Ainsi: - le bras quitte la zone de travail et pénètre en zone d'alarme: un signal est transmis qui déclenche simultanément une alanne et la fermeture de la vanne de pied de bras - le bras quitte la zone d'alarme et entre en zone de déconnexion : le bras sera automatiquement désaccouplé du navire b • Principe de fonctionnement Deux vannes à boisseau sphérique reliées entre elles par un collier métallique (4) fixé par une goupille (5) sont commandées automatiquement à l'aide d'un système à vérin hydraulique (6). Sur incident, les deux vannes (1) et (2) se fennent ; un couteau actionné par un vérin auxiliaire (3) sectionne la goupille qui, en libérant le collier permet la séparation des deux vannes. La vanne (1) reste solidaire du bras de chargement. La vanne (2) reste sur le système de branchement à bord du bateau.

3

(1) - (2) (3) (4) (5) (6)

Vannes de sectionnement Vérin auxiliaire de sectionnement Collier de verrouillage Goupille de fixation Vérin de manoeuvre des vannes

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BRAS MANUEL - Planche 1~--

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Poulie

Casse-vide --tl'-='>~~~:;:;;:::1Jr- Raccord articulé

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Câble

Tendeur

Tube externe ---jLj- 1 1 1

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Raccord articulé

Raccord articulé --

Coupleur manuel

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Rotation d'ensemble d'équilibrage

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Embase

1 1 1

1 ~ Verrouillage

Plaque de base

,-...,-il......-- Raccordement aux fil -

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lignes de terre

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BRAS À COMMANDE HYDRAULIQUE

1

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Casse-vide -~~~~~~~~=-

Poulie

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Vérin de manœuvre -----.. de rotation de base

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Raccord articulé

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de manœuvre du tube externe

Flexible hydraulique Coupleur manuel

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Verrouillage

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Plaque de base

Contrepoids principaux Embase Raccordement aux o lignes de terre

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DECONNECTEUR D'URGENCE (Système PERC de FMC) - Planche 3-

Collier de verrouillage

Tube externe - - - 1 -

Bride d'isolation électrique Vérin de manoeuvre - - Double vanne

Jack ou béquille Rotation

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SECURITE DANS LES OPERATIONS

FORMATION INDUSTRIE

RÉCEPTIONS - MÉLANGES - EXPÉDITIONS

CONFIGURATION DES SYSTÈMES DE CHARGEMENT TERRESTRE DE LIQUIDES

1 - TECHNIQUE DE CHARGEMENT DES CITERNES

1

1 - Modes de remplissage 2 - Évolution de la réglementation

1 2

Il - CONFIGURATION DES ÎLOTS DE CHARGEMENTS - RÔLES DES ÉQUIPEMENTS 1 - Configuration des îlots 2 - Rôle des équipements

5 5 7

1611111999

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Révision 0

TECHNIQUE DE CHARGEMENT DES CITERNES 1-

MODES DE REMPLISSAGE Deux modes de remplissage peuvent être envisagés: - le remplissage par le haut de la citerne: chargement en dôme - le remplissage par le bas de la citerne: chargement en source

Chargement en dôme d'un camion-citerne

...

Vapeur évacuée par la soupape de respiration

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Chargement en source d'un camion-citerne (sans système de récupération de vapeur)

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2

Le chargement en source présente les avantages suivants: - meilleur respect de l'environnement : des solutions existent pour récupérer toutes les vapeurs émises à la fois lors du chargement et du déchargement - temps de chargement plus faible : débit autorisé plus important et surtout possibilité de brancher simultanément plusieurs équipements de chargement en source pour remplir les différents compartiments d'une citerne - intervention de l'opérateur limitée : un détecteur de niveau se trouve sur le camion, l'analyse du signal émis par ce détecteur déclenche des systèmes de réduction de vitesse et d'arrêt par action sur les vannes et sur les pompes - sécurité accrue pour l'opérateur: celui-ci ne travaille plus en hauteur et n'est plus exposé à l'inhalation des vapeurs durant la surveillance du remplissage Le passage d'un mode de remplissage dôme à un mode de remplissage source entraîne un coût supplémentaire pour l'équipement spécifique de la citerne d'une part et pour l'îlot de chargement d'autre part. Le chargement en source est utilisé depuis longtemps sur le Jet A1 pour minimiser les problèmes dus à l'électricité statique et aux pollutions par l'eau.

2-

ÉVOLUTION DE LA RÉGLEMENTATION a- Objectifs La lutte contre les émissions de composés organiques volatils (COV), a dans un premier temps, cherché à réduire les émissions présentes dans les gaz d'échappement, par l'installation de pot catalytique. Une deuxième étape (Directive 94/63/CE du 20/10/94 et Arrêtés des 8 et 19/12/95) vise l'ensemble de la chaîne pétrolière des raffineries et dépôts aux stations-service, y compris les citernes de transport (camions-citernes, conteneurs, wagons et bateaux). Elle ne concerne que les carburants automobile à forte volatilité : essence-auto, supercarburant et supercarburant sans plomb. L'objectif est de '1ermer le système" (stockage, transport et distribution) en empêchant les vapeurs de s'échapper et en les ramenant aux terminaux de chargement où elles sont recondensées. Les réservoirs mobiles doivent donc: - conserver les vapeurs qu'ils génèrent au chargement ou au déchargement - récupérer les vapeurs des réservoirs des stations-service et ramener le tout au terminal de chargement où des unités de récupération ne doivent pas laisser s'échapper plus de 35 glm 3 pour une heure - pouvoir être chargé en source Les stations-service doivent de plus récupérer les vapeurs émises lors du remplissage de réservoirs automobiles. b - Principe de la récupération des vapeurs La citerne mobile est équipée de deux branchements correspondants à la phase liquide et à la phase vapeur du carburant.

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3

• Au chargement dans le dépôt La citerne renvoi la phase gazeuse dans l'unité de récupération de vapeur du dépôt (VRU).

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""~

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Chargement en source du camion avec récupération des vapeurs

• Au dépotage à la station-service La phase vapeur contenue dans les cuves enterrées de la station-service sont récupérées par la citerne mobile puis transférer dans le dépôt lors du chargement suivant. Le transport des hydrocarbures se trouve ainsi réalisé en circuit fermé et évite les émanations de vapeur dues aux différentes manipulations nécessaires. Évent d'aération taré pression/dépression

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Tuyauterie de dégazage

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~ Cuve de stockage enterrée

Dépotage dans la cuve de stockage de la station service avec récupération des vapeurs

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4

• Au remplissage du réservoir d'un véhicule La phase vapeur évacuée du réservoir du véhicule est récupérée dans la cuve de la station-service.

Pistolet de chargement avec récupération des vapeurs

Flexible coaxial vapeurs-liquide

Évent d'aération taré pression/dépression

Bome de distribution Système de comptage Pompe

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Aspiration liquide

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Vapeurs réservoir ==<>

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Cuve de stockage enterrée

Remplissage d'un réservoir automobile avec récupération des vapeurs

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5

1-

CONFIGURATION DES ÎLOTS DE CHARGEMENTS - RÔLES DES ÉQUIPEMENTS 1·

CONFIGURATION DES ÎLOTS Quel que soit le mode de chargement choisi, la configuration générale adoptée sur les îlots de chargement est identique et les équipements semblables. A partir d'une configuration de base et selon les produits chargés ou le mode de chargement, certains accessoires peuvent être: - supprimés du fait de leur inutilité: ensemble de mesurage sur les produits noirs (c'est la pesée du camion qui fourni la quantité chargée) - ajouté pour parfaire la sécurité : vanne de sécurité, vanne de régulation, prédéterminateur (pour automatiser le chargement) - remplacé: la vanne d'autorisation peut être remplacée par une vanne petit débit 1 grand débit (cette vanne garde tout de même son rôle de sécurité)

Clapet taré muni d'une soupape casse vide

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Vanne homme mort Indicateur /' Prédéterminateur

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Robinet limiteur de pression Îlot de chargement en dôme © 1999 ENSPM Formation Industrie

Bouteille antipulsatoire

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MISE À LA TERRE

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ROBINET LIMITEUR DE PRESSION (9 ~

DISPOSITIF ANTI PULSATOIRE

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SOUPAPE DE SÉCURITE

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FILTRE

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1

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LIMITEUR DE DÉBIT

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ÉQUIPEMENT MONTÉ SUR LE BRAS DE HARGEMENT EN DÔME

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VANNE "HOMME MORT"

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LIAISONS ÉLECTRIQUES AVEC CAPTEURS NIVEAU HAUT CITERNE

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COUPLEUR API LIQUIDE

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1

COUPLEUR RÉCUPÉRATION VAPEUR

Configuration standard d'un îlot de chargement

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CHARGEMENT EN SOURCE

7

2·

RÔLE DES ÉQUIPEMENTS (1)

Pompe de chargement La pompe de chargement foumit l'énergie nécessaire au fluide pour assurer son transfert du bac de stockage à la citerne mobile. Le débit de la pompe doit être suffisant pour limiter le temps de chargement.

(2)

Dispositif anti-pulsatoire Ce dispositif amortie les "coups de bélier" (brusque variation de la pression) générateur de chocs, de ruptures ou d'usures rapides d'éléments de tuyauterie.

(3)

Soupape de sécurité Cet élément de sécurité évite tout risque de surpression accidentelle pouvant provoquer l'éclatement de ligne ou d'accessoires de tuyauterie.

(4)

Robinet timiteur de pression Afin d'éviter toute surpression due à l'expansion thermique du liquide, les robinets limiteur de pression sont des robinets équipés d'un clapet taré interne.

(5)

Filtre Ce filtre, intégré à l'ensemble de comptage, permet l'élimination des solides éventuellement présent.

(6)

Dégazeur Cet accessoire également intégré à l'ensemble de mesurage, permet l'élimination des bulles de gaz ou d'air éventuellement présente et pouvant fausser la mesure volumique du liquide.

(7)

Mesureur Son rôle est de mesurer la quantité de liquide chargé dans le cadre des transactions commerciales.

(8) Vanne d'autorisation C'est une vanne tout ou rien électro-pilotée. De nombreuses informations peuvent donc conditionner son ouverture ou sa fermeture. (9)

Limiteur de débit Son rôle est de limiter le débit, donc de limiter la vitesse du liquide afin d'éviter une détérioration rapide du compteur volumétrique et de diminuer les phénomènes d'électrisation du liquide.

(10) Vanne "homme mort" Il s'agit d'une vanne à fermeture automatique. Son ouverture et son maintien dans cette position nécessitent une opération manuelle permanente. On se prémunit ainsi des risques de débordement. (11) Clapet taré . Son rôle est de garantir l'égalité entre la quantité mesurée par le compteur volumétrique et la quantité réellement chargée dans la citerne. (12) Soupape casse vide Sur les bras de chargement en dôme, en fin d'opération la soupape casse vide crée une admission d'air pour permettre l'écoulement rapide du produit encore contenu dans les tubes et articulations, en aval du clapet taré.

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enspm

SÉCURITÉ DANS LES OPÉRATIONS

FORMATION INDUSTRIE

ÉTUDE DE CAS

CHARGEMENT D'UN CAMION CITERNE DE GAZOLE

PRODUIT EN CAUSE

Gazole (Point d'éclair 67°C)

ÉQUIPEMENT EN CAUSE

Poste de chargement de dépôts pétroliers

PERSONNEL CONCERNÉ

Chauffeurs de camion

CONDITIONS D'OPÉRATION:

Fin décembre· 7 h Température extérieure 0,5°C Vent 30 km/h

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2711011999

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Révision 2

2

DESCRIPTION DE L'INSTALLATION voir schémas pages 3 et 4

-

Le poste de chargement mesure 35 mde long et 3 m de large. Il comporte 8 bras de chargement en dôme de 4" (ON 100). Les produits chargés sont des produits blancs: carburants-auto, gazole, FDO.

-

Les bras sont en aluminium, la robinetterie en bronze ou en aluminium.

-

Les vannes d'alimentation des bras sont motorisées et commandables à distance ( 30 m du poste chargement) et de la salle de contrôle.

-

L'aire du poste de chargement est en légère pente pour éviter l'accumulation de produit répandu accidentellement. Le drainage est assuré par un caniveau coupe-feu.

-

Le matériel de sécurité est en place et en parfait état de fonctionnement (extincteur COZ, installation fixe d'eau pulvérisée, bornes incendie, détecteurs de gaz au sol).

-

Le poste de chargement est en cours de rénovation avec, en particulier, la mise en place d'un automate de sécurité et de gestion du chargement (carte magnétique, ...).

-

Certains bras sont déjà équipés et fonctionnent correctement.

-

Sur d'autres bras, en particulier 1 bras de gazole, les essais ont montré que les détecteurs de fin de course posaient quelques problèmes. L'automatisme n'est donc pas opérationnel.

-

Les filtres de gazole (situés à 50 mdu poste de chargement) ont été équipés de nouveaux éléments de filtration (105 petits filtres en matière synthétique et coton).

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3

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Camion n' 2

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Camion n' 1

Camion n' 3

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Activité importante dans le dépôt, vu la forte demande due aux fêtes de fin d'année.

-

3 camions semi-remorque sont en place. Camion-citerne n01 en cours de chargement de carburant.

-

Camion-citerne n02 en préparation chargement.

-

Camion-citerne n03 : rinçage du fond des citernes et des manifolds par 20 à 40 1de gazole, car la cargaison précédente a été du carburant auto. Purge dans un récipient métallique mis à la terre

-

Camion-citerne n03 : début du chargement de la cuve arriére à 110 m3/h dans les conditions représentées sur le schéma page 4

7h15

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T_RA_VA_IL_D_E_M_A_N_DE_'_ _

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Dénombrer les éventuelles erreurs commises et envisager la suite possible des événements.

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4

ÉTAT DU POSTE DE CHARGEMENT DE GAZOLE A1 À 7h15

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enspm

SÉCURITÉ DANS LES OPÉRATIONS

FORMATION INDUSTRIE

ÉTUDE DE CAS

CHARGEMENT D'UN CAMION CITERNE DE GAZOLE

DÉROULEMENT DES FAITS (suite)

-

Après quelques m3 chargès (2 à 5 m3), explosion dans la cuve de gazole qui met le feu au camion n03 et endommage une partie du poste de chargement.

-

Les chauffeurs des camions 1et 2 s'échappent sans dommage par l'escalier.

-

Le chauffeur du camion no3 saute de la passerelle et se luxe le genou.

-

Fermeture des vannes d'isolement à distance et arrêt des pompes de chargement et mise en service de l'eau pulvérisée.

-

Peu aprés, le camion n01 explose à son tour avec une extrême violence. L'un des fragment de la citerne projeté par l'explosion rend inopérante l'installation d'eau pulvérisée.

-

Extinction du sinistre à 8 h par le personnel du dépôt avec l'aide de secours extérieurs.

-

Destruction d'une partie importante du poste de chargement.

-

Destruction compléte de 2 camions-citerne.

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D_É_G_ÂT_S_D_E_L_'IN_C_E_N_DI_E_~J

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État du poste de chargement après l'incendie pages 4, 5 et 6.

27/10/1999

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Révision 2

2

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T_RA_V_AI_L_D_EM_A_N_D_É

-

Analyser les circonstances et causes ayant conduit à l'accident.

-

Déterminer les enseignements et préconisations à en tirer.

CIRCONSTANCES DE L'ACCIDENT

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PRÉCONISATiONS

3

Pour information, l'abaque ci-dessous donne la vitesse dans les tuyauteries en fonction du débit volume.

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Débits en

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Relation débit-vitesse dans une conduite en fonction du diamétre

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SÉCURITÉ DANS LES OPÉRATIONS

FORMATION INDUSTRIE

ÉTUDE DE CAS

CHARGEMENT D'UN CAMION CITERNE DE GAZOLE

EXEMPLES D'ACCIDENTS SIMILAIRES (d'après BARPI : Bureau d'Analyses des Risques et Pollutions Industrielles) Reichstett (67) - Le 10 Décembre 1997 Dans une raffinerie, une explosion avec formation d'une boule de feu suivie d'un incendie survient au poste de chargement des citernes routières en gas oil. Un chauffeur routier est tué et 2 personnes sont blessées.

L'installation et le véhicule sont fortement endommagés. Les pompiers de la raffinerie éteignent le feu en 15 min. Précédemment, le véhicule avait chargé puis déchargé de l'essence. L'exploitation de l'installation est suspendue pour vérification.

Article paru dans un journal local le 11 Décembre 1997

Explosion à Reichstett: un mort à la raffinerie Un homme a été tué hier et deux autres blessés dans une explosion qui s'est produite lors du chargement d'un camion à la raffinerie de Reichstett, au nord de Strasbourg. STRASBOURG - L'explosion est survenue à 12h20, au moment du chargement d'un camion citerne en gazole sur le site de la raffinerie, à la gare routière. L'homme décédé eslle chauffeur du camion, Gilles Richter, 26 ans, marié, qui était employé par la compagnie les routiers de l'Est à Niederhaslach, près de Schirmeck. Il a été carbonisé, a précisé un responsable de la raffinerie, Dominique Hémar. Les deux blessés sont deux autres transporteurs qui chargeaient également leur camion à proximité, Régis Thouvenin, 42 ans, de Bainville-sur-Madon et Alfred Bergmann, 47 ans, de Dettwiller (Bas-Rhin). L'un d'eux a eu le bras cassé et l'autre de multiples contusions. Ils ont été évacués vers un hôpital de Strasbcurg. L'explosion dont on ignore pour l'instant l'origine, ne s'est pas propagée. L'incendie qui s'est déclaré a été immédiatement circonscrit par les services de sécurité et par les pompiers, a indiqué le directeur de la raffinerie, Jean-Luc Deverny. "La citerne du camion a pris feu ainsi que l'environnement proche du camion", un des 28 postes de chargement en carburant que comprend la raffinerie, a précisé M. Deverny, qui a entendu "une forte détonation".

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"Les secouristes ont d'abord cru que le chauffeur était blessé. Ce n'est pas une manipulation particulièrement dangereuse. Elle se produit des centaines de fois tous les jours avec des chauffeurs différents. C'est le premier incident de ce type à la raffinerie", a ajouté le directeur. Il a indiqué que chaque poste est muni d'un système de sécuritè sophistiqué. Un dispositif de sécurité a été mis en place à la gare routière qui a été fermée. La direction et les autorités étudiaient, hier en fin d'après-midi, les conditions d'une réouverture partielle. La raffinerie de Reichstett qui fabrique toute la gamme des produits pétroliers appartient à la compagnie rhénane de raffinage. Elle emploie quelques 350 personnes. Quelques 10 000 tonnes de carburant sont chargées dans des camions chaque jour.

16/11/1999

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Révision 0

2

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Reichstett (67) - Le 10 Décembre 1997

Dans un poste de chargement de produits pétroliers d'une raffinerie, théâtre d'un accident grave le mois précédent, des anomalies électriques apparaissent dans l'alimentation des pompes au cours d'un chargement d'une citerne routière. Un fusible est changé 2 fois. L'opération reprend et l'opérateur ressent une décharge électrique. L'exploitant arrête

l'installation. Celle-ci est de type neutre isolé et ne s'arrête qu'au second défaut. Le détecteur de 1er défaut n'est pas visible par les opérateurs. Le régime dit du neutre à la terre est adopté. Des disjoncteurs différentiels sont installés. La détection des défauts, l'équipotentialité et les mises à la terre sont améliorées. La formation du personnel et les procédures de contrôle sont renforcées.

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enspm

SÉCURITÉ DANS LES OPÉRATIONS

FORMATION INDUSTRIE

ÉTUDE DE CAS

ÉTALONNAGE D'UN COMPTEUR DE FUEL SOUTE

(

DÉROULEMENT DES FAITS (suite)

- À la fermeture du robinet 1/4 tour B, violent coup de bélier. - Le flexible sur le circuit vidange de la capacité étalon éclate. - Du fuel est projeté en pluie sur l'opérateur. - L'enquête a montré que le robinet 1/4 tour (4) s'est ouvert lors du coup de bélier.

(

TRAVAIL DEMANDÉ

)

• Analyser les causes et le mécanisme de l'accident. • Déterminer les enseignements et préconisations à en retirer.

CAUSES DE L'ACCIDENT

PRÉCONISATIONS

16111/1999

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Révision 2

en.spm FORMATION INDUSTRIE

FORMATION OPERATION

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PRODUIT EN CAUSE:

K22,1

Fuel lourd

CONDITIONS DE SERVICE: hiver ligne pleine traçage à la vapeur BP ( = 3,5 bars) en service.. longueur entre isolement = 800 m présence d'une soupape d'expansion thermique tarée à 15 bars.

PERSONNEL CONCERNE: Entretien - Exploitation

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© 1993 ENSPM·Formation Industrie - -

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K22 . 1

DEROULEMENT DES FAITS

Jour J - 3

Fuite au joint 1. Etanchée par resserrage des brides. A cette occasion toutes les brides de la ligne sont resserrées.

Jour J - 2

Fuite de faible importance à la soupape d'expansion. Celle-ci est maintenue en service.

Jour J - 1

Utilisation de la ligne pour chargement de fuel. Température moyenne 58°C. En fin de chargement la ligne est isolée sur vannes aux deux extrémités.

Jour J

Isolement puis démontage de la soupape d'expansion pour vérification en atelier.

=

TRAVAIL DEMANDE

Dénombrer les erreurs éventuelles commises et envisager la suite possibie de l'événement.

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1993 ENSPM -Formation Industrie

K22.1

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SÉCURITÉ DANS LES OPÉRATIONS

FORMATION INDUSTRIE

ÉTUDE DE CAS

ÉTALONNAGE D'UN COMPTEUR DE FUEL SOUTE

ÉQUIPEMENTS EN CAUSE

Station d'étalonnage et banc de comptage

PRODUIT EN CAUSE

Fuel soute RMA 10 (50 est à 50°G)

CONDITIONS DE SERVICE

Étalonnage en cours

PERSONNEL CONCERNÉ

Exploitation

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16/11/1999

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Révision 2

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2

DESCRIPTION DE L'INSTALLATION

L'étalonnage du compteur à turbine de fuel soute, vers le quai de chargement, se fait en introduisant sur le circuit une station d'étalonnage mobile que l'on remplit au débit normal de chargement. La station d'étalonnage est constituée d'une capacité étalon de 8000 l, de 2 flexibles, d'une pompe de vidange et de divers robinets d'isolement.

150 m

Indicateur local

1=/ Fuel

Compteur ,: o ----

6' DN 150

Pompe de chargement

Tranquiliseur Filtre

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Dégazeur

Vers quai de chargement

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Capacité étalon

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Pendant l'opération d'étalonnage: -

la pompe de chargement est en service, débite à travers le compteur vers la capacité étalon les vannes A, B, C et Dsont ouvertes les vannes (1), (2), (3) et (4) sont fermées

Le volume transféré dans la capacité étalon est comparé au volume indiqué par le compteur.

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L'opération met en jeu des équipements géographiquement dispersés: pompe de chargement - indicateur local de volume - capacité étalon Ce qui nécessite la présence de 3 intervenants, en liaison radio, en ces 3 lieux géographiques: 1 coordonateur à la pompe de chargement 1 'lecteur" à l'indicateur local 1opérateur prés de la capacité étalon et du robinet B

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L'opération d'étalonnage tire à sa fin (Débit: 200 m3/h). L'indicateur local du compteur indique 7600 1. Le 'lecteur" en informe le coordonateur. Celui-ci donne le top de lecture, demande la fermeture du robinet Bet arrête la pompe. L'opérateur ferme immédiatement le robinet papillon 1/4 de tour B. Cette opération est dictée par la nécessité de procéder à l'étalonnage au débit nominal d'utilisation du compteur en minimisant la durée d'opération à faible débit.

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Dénombrer les éventuelles erreurs commises et envisager la suite possible de l'événement.

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enspm

SÉCURITÉ DANS LES OPÉRATIONS

FORMATION INDUSTRIE

ÉTUDE DE CAS

ÉTALONNAGE D'UN COMPTEUR DE FUEL SOUTE

[

DÉROULEMENT DES FAITS (suite)

]

• À la fermeture du robinet 1/4 tour 8, violent coup de bélier. • Le flexible sur le circuit vidange de la capacité étalon éclate. ·

Du fuel est projeté en pluie sur l'opérateur.

• L'enquête a montré que le robinet 1/4 tour (4) s'est ouvert lors du coup de bélier.

(

TRAVAIL DEMANDÉ)

• Analyser les causes et le mécanisme de l'accident. • Déterminer les enseignements et préconisations à en retirer.

CAUSES DE L'ACCIDENT

PRÉCONISATIONS

16/11/1999

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Révision 2

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SÉCURITÉ DANS LES OPÉRATIONS

FORMATION INDUSTRIE

ÉTUDE DE CAS

ÉTALONNAGE D'UN COMPTEUR DE FUEL SOUTE

EXEMPLES D'ACCIDENTS SIMILAIRES (d'après BARPI : Bureau d'Analyses des Risques et Pollutions Industrielles)

Le Cap (Afrique du Sud) • Le 24 Mai 1998

À la suite de la fermeture intempestive d'une vanne et d'une protection insuffisante contre les surpressions, un coup de bélier sort un oléoduc de ses supports sur 400 m

et endommage les brides. Du pétrole se déverse sur le sol. La surveillance de l'ouvrage est renforcée.

Le Lamentin (72) • Le 12 Mai 1998 Dans une raffinerie, au cours des opérations d'étalonnage de compteur de gaz, pendant une pause, un des 2 flexibles de 100 mm de diamètre (PMS 14 bars, PE 21 bars) se désolidarise de son raccord et le nuage de butane qui se forme explose (flash). Les systèmes déluge de protection des sphères voisines sont automatiquement mis en service et les

pompiers refroidissent l'équipement en feu. Le véhicule de vérification est endommagé ainsi que les équipements voisins. Tous les organes de sécurité et notamment la soupape tarée à 25 bars fonctionnent correctement. Les flexibles n'étaient pas adaptés à cette opération (PMS inférieur à P. de tarage). Les installations sinistrées seront remises en état et du matériel de comptage adéquat sera utilisé.

16/11/1999

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Révision 0

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Sécurité dans les travaux

FORMATION INDUSTRIE

ÉTUDE DE CAS SOUDURE SUR TOIT FLOTIANT D'UN BAC

ÉQUIPEMENT:

Caisson de toit flottant double pont

PRODUIT EN CAUSE:

Supercarburant

CONDITIONS DE SERVICE:

Mise en eau après travaux

PERSONNEL CONCERNÉ:

Maintenance - Exploitation - Inspection

DÉGÂTS MATÉRIELS:

Déformation du caisson

DOMMAGES CORPORELS:

Brûlures légères d'un intervenant

28/10/1999

Rev. 2

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DESCRIPTION DU TOIT FLOTTANT Les vues de dessus et en coupe d'une partie du toit flottant double pont sont représentées ci·dessous

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© 1999 ENSPM Formation Industrie

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( L'ensemble des opérations de mise à disposition du bac pour travaux est réalisé. Le caisson C est dégazé. Les mesures d'explosivité effectuées dans les caissons A et C ne révélent aucune présence d'hydrocarbures. Le permis de travail à chaud est délivré et les soudure d'étanchéité dans le compartiment sont effectuées sans problème (présence d'une aspiration forcée par 'cobra' en pennanence). Une fois le travail terminé, un apport d'eau dans le bac est réalisé pour faire flotter le toit. Opération réalisée pour chasser l'air du bac avant l'admission du supercarburant lors de la remise en service. Une dernière vérification du toit avant fermeture montre que la soudure de fixation extérieure du fourreau de la béquille du caisson C est défectueux. Un soudeur, muni du permis de travail à chaud (prise de gaz sur le toit autour de la béquille) effectue la réfection de la fixation. Après quelques instants, violente explosion dans le caisson entraînant de légères défonnations de tôle. Brûlures légères du soudeur par les gaz chauds sortant du trou d'homme.

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Analyser les causes et circonstances ayant conduit à l'accident et détenniner les enseignements et préconisations à en tirer.

CAUSES ET CIRCONSTANCES

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PRÉCONISATIONS

enspm

Sécurité dans les travaux

FORMATION INDUSTRIE

ÉTUDE DE CAS SOUDURE SUR TOIT FLOTTANT D'UN BAC

ANALYSE DES CAUSES DE L'ACCIDENT officiellement établie)

• Le caisson intermédiaire B ne possède pas de trou d'homme accessible par le dessus mais une trappe de visite, sur la cloison latérale, accessible par C. • Lorsque le toi du bac a été posé sur ses béquilles, le fond du caisson Best devenir concave en piégeant à travers la cloison non étanche les hydrocarbures contenus ans le caisson C(toit en flottaison). Après dégazage, les prises de gaz effectuées en A et Cn'ont donc rien détecté.

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Rev.2

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SÉCURITÉ DANS LES OPÉRATIONS DE RÉCEPTION, STOCKAGE, EXPÉDITION

FORMATION INDUSTRIE

INSTALLATION TYPE: BAC TK-6003

MISE ÀDISPOSITION DU BAC

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DESCRIPTION DU BAC

J

Le bac TK-6003 reçoit du supercarburant sans plomb issu de la mélangeuse et le stocke avant expédition. Le bac et les lignes qui s'y raccordent sont représentés page 2. Les caractéristiques du bac sont les suivantes: Capacité nominale: 32 000 m3 Diamètre: 52 m

Hauteur: 15,10 m

Toit flottant simple pont avec caissons de flottaison radiaux Béquilles (2 positions: travail et visite) au centre et à la périphérie Drainage des eaux de pluie par tube articulé Étanchéité toit-robe par joint mousse Fond convexe (volume résiduel après désamorçage de la pompe d'expédition: 400 m3)

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TRAVAIL DEMANDÉ

J

Le bac doit être livré au service entretien pour les travaux suivants: - nettoyage pour inspection - changement d'une partie de la virole au niveau du fond et réfection du fond - remise en état des agitateurs - vérification de l'instrumentation Remplir le plan d.e platinage et les consignations électriques page 3. Afin de permettre les travaux, établir la procédure de mise à disposition du bac: - vidange / dégazage - platinage - nettoyage - pénétration

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15/03/1996

© 1996 ENSPM Formation Industrie

Révision 1

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r - SÉCURITÉ DANS LES OPÉRATIONS DE RÉCEPTION, STOCKAGE, EXPÉDITION

FORMATION INDUSTRIE

INSTALLATION TYPE: BAC TK·6DDS

REMISE EN SERVICE DU BAC

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TRAVAIL DEMANDÉ)

Le bac doit être remis en service après les travaux d'entretien. Décrire et justifier toutes les opérations nécessaires pour l'amener à recevoir le supercarburant en toute sécurité. L'opération de nettoyage et de lavage des circuits a été effectuée.

15/02/1996

© 1996 ENSPM Formation Industrie

Révision 1

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