ATELIER SUR LES GPL ET LE GNL MONTR AL JUIN 2008

1. ATELIER SUR LES GPL ET LE GNL MONTRÉAL JUIN 2008

2. GPL / GNLTHÈME 1: LA SCIENCE DES GPL, (LE PROPANE) Par Robert Reiss Environnement Canada Section des urgences environnementales Le 12 JUIN 2008

3. PRÉSENTATION DIFFÉRENTS TERMES UTILISÉS PROPRIÉTÉS PHYSICOCHIMIQUES LES DIVERS PHÉNOMÈNES LIÉS AU PROPANE DIVERS SCÉNARIOS D’ACCIDENTS

4. EXPLOSION: 2 types Déflagration Détonation

5. EXPLOSION: DÉFLAGRATION Explosion de faible puissance caractérisée par des vitesses de quelques dizaines à quelques centaines de m/sec et des pressions jusqu’à quelques bars. Explosion non confinée (UVCE) à l’air libre, sans obstacles Feu de nuage (Flash fire) Généralement obtenue lorsque la source d’inflammation est de faible énergie; la vitesse de propagation des flammes est subsonique (vitesse inférieure à la vitesse du son dans les gaz frais)

6. EXPLOSION / DÉTONATION Forte puissance, déplacement supersonique du front de flamme Requiert pour son amorçage direct un apport d’énergie important, la vitesse de propagation des flammes étant dans ce cas supersonique (vitesse supérieure à la vitesse du son dans les gaz frais) de l’ordre de 1000 à 2000 m/s. Explosion confinée (VCE ou CVCE) (int. d’un réservoir ou d’une tuyauterie, entre bâtiments) Peut aussi être un UVCE

7. Modes de propagation de la flamme

9. TERMES Feu de jet (Jet Fire) Rejet enflammé de GPL ou GNL ou de gaz naturel sous pression Rayonnement thermique Feu de nappe (Pool Fire) Pas tellement considéré pour le propane mais pour les gaz liquéfiés par réfrigération Rayonnement thermique Feu éclair (Flash Fire) Feu de nuage (Flash Fire) Inflammation d’un nuage de vapeurs loin de la source La flamme parcoure le nuage jusqu’à la source Rayonnement thermique Faibles surpressions

10. GAZ DE PÉTROLE LIQUÉFIÉ (GPL) PROPANE

11. PROPANE

12. Propane: Propriétés physiques État: gaz ou liquéfié sous pression (gaz sous pression) Gaz incolore et inodore (on ajoute éthylmercaptan pour odeur) Gaz asphyxiant, peu toxique Gaz inflammable: plage: 2,1% à 9,5% Densité de vapeur: 1.5 à 20º C (plus lourd que l’air) Point d’ébullition: - 42ºC; Point de congélation: -187,8ºC Température auto inflammation: 470º C Densité du liquide: 0.51 - 058 Transporté et entreposé sous forme liquide # UN 1978 ou # UN 1075 (gaz de pétrole liquéfié) # CAS 74-98-6 Masse volumique par gallon US de liquide @ 15,5º C: 4,20 lb Masse volumique par gallon impérial de liquide @ 15,5º C: 5,1

13. Propane: Propriétés physiques Gaz par gallon impérial @ 15,5º C: 44 pi³ Litres par tonne: 1960 Taux d’évaporation (liquide à gaz): 272:1 Chaleur spécifique du liquide @ 15,5º C: 0,590 Btu/lb Chaleur spécifique du gaz @ 15,5º C: 0,405 Énergie globale par litre: 25,5 MJ Pouvoir calorifique total après la vaporisation Btu par livre: 21 548 Indice d’octane moteur (IOM): 97 Taux maximum de propagation des flammes dans un tube de 1 po.: 32 po./s 4,4 % de gaz dans l’air pour la température maximale de la flamme Température maximale de la flamme dans l’air: 1979 º C

14. COMPARAISON ENTRE DIVERS GAZ

15. PHÉNOMÈNES LIÉS AU PROPANE Rejet diphasique Incendie Feu de jet (Jet Fire) Feu éclair (Flash Fire) moins probable pour propane Feu de nuage de vapeurs BLEVE Explosion d’un nuage de vapeur

16. COMPARAISON DU PROPANE AVEC D’AUTRES GAZDomaine d’inflammabilité

17. SCÉNARIOS D’ACCIDENT GPL

18. REJET DIPHASIQUE DE GPL

19. FEU CHALUMEAU (JET FIRE)

20. Feu de torche

21. DISPERSION DU NUAGE DE PROPANE type lourd plus lourds que l’air, se tinnent au sol et moins influencé par l’air ambient et le vent.Avec gaz lourd, après un certain temps, lorsque [ ] est inférieur à 10% du mélange air-gaz, revient à type Gaussien. exceptions: comme dans toute règle, ex ammoniac. gaz léger mais calculer comme gaz lour car aérosol (gaz est refroidi) donc gouttelettes.type lourd plus lourds que l’air, se tinnent au sol et moins influencé par l’air ambient et le vent.Avec gaz lourd, après un certain temps, lorsque [ ] est inférieur à 10% du mélange air-gaz, revient à type Gaussien. exceptions: comme dans toute règle, ex ammoniac. gaz léger mais calculer comme gaz lour car aérosol (gaz est refroidi) donc gouttelettes.

22. BLEVE Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion Définitions: Explosion (éclatement) d’un contenant pressurisé chauffé Toute rupture (``failure``) catastrophique d’un réservoir contenant un gaz liquéfié (Burk, Cunningham) Une rupture catastrophique d’un réservoir d’un gaz liquéfié suivi par une évaporation explosive (Reid)

23. BLEVE

24. BLEVE Les causes possibles Agression thermique (la plus fréquente) Impact mécanique Surremplissage et faiblesse du métal

25. BLEVE: 3 effets possibles Surpression: Effets peu étudiés et modélisés en raison de l’impact plus important des effets thermiques Effets thermiques toujours supérieurs sauf dans le cas de faibles taux de remplissage Radiation: Boule de feu Durée très courte: généralement moins de 20 secondes, mais parfois peut durer près d’une minute

26. BLEVE 3. Projectiles: La rupture d’un réservoir produit un nombre limité de fragments, en général moins de 4 ou 5 (Groupe de travail sectoriel GPL, France) Dans le cas de citernes mobiles, 85% des fragments sont projetés dans un rayon de 300 m (Groupe de travail sectoriel GPL, France) Les distances peuvent cependant atteindre 1500 m Provenant de cylindres Préférentiellement dans l’axe du cylindre 2/3 des fragments dans l’axe 1/3 perpendiculairement (d’après BIRK, répartition statistique) Provenant de réservoirs ronds Trajectoire aléatoire tout autour du réservoir

28. EXEMPLES BLEVE EXPLOSION 1_onde de choc.mpg birkpe.avi

31. MODÉLISATION du BLEVE Les effets thermiques et de surpression se modélisent à l’aide de divers logiciels Ex: ALOHA, PHAST, SEVEX, EFFECTS et autres Les effets de fragmentation Pas de logiciel connu Des méthodes de calculs existent mais aucune ne semble adaptée à la physique du BLEVE La distance pourrait s’estimer mais très difficilement le lieu d’impact du ou des projectiles Retenir que l’effet doit être relativisé car il est ponctuel: il se produit au point d’impact contrairement aux effets de surpression ou des effets thermiques ou toxiques

32. Guide CRAIM 2007, Annexe 8

33. Guide CRAIM 2007, Annexe 8

34. CAS Mexico, 1984 Taiwan RandTankExplosionStyrene.wmv

35. MEXICO, 1984

36. CONCLUSION Peu d’accidents majeurs avec le propane et GNL Ils surviennent surtout lors des opérations de transfert, de manutention Bris de boyaux, mauvaise connexion, bris de valves Ces pertes de gaz peuvent provoquer un incendie Dans ces exemples, le BLEVE sera possible seulement s’il y a une flamme et qu’elle est directement dirigée sur les parois du réservoir, par exemple si la valve est sous le réservoir. Accidents plus rares Réservoir impliqué dans un incendie: BLEVE Rupture de la valve de sûreté (ne peut pas provoquer un BLEVE, mais le gaz peut s’enflammer et former une torchère, effet de radiation thermique) Perforation mécanique Bris de soudure Surremplissage: fuite par la valve de sûreté