Mécanisme Simplifié de La Combustion PDF [PDF]

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Inflammabilité - Lutte contre l'Incendie

PHÉNOMÈNES DE LA COMBUSTION

E1

MÉCANISME SIMPLIFIÉ DE LA COMBUSTION

Ingénieurs en Sécurité Industrielle

I - PHÉNOMÈNES DE LA COMBUSTION .................................................................................... 1 1 2 -

Mécanisme de la combustion .......................................................................................................1 Triangle de feu .............................................................................................................................2

II - COMBURANTS ......................................................................................................................... 3 1 2 -

Oxygène de l'air ...........................................................................................................................3 Autres comburants .......................................................................................................................4

III - COMBUSTIBLES ...................................................................................................................... 5 1 2 3 4

-

Conditions nécessaires à la combustion : “atmosphère explosive”.............................................. 5 Combustibles gazeux ...................................................................................................................7 Combustible liquide .................................................................................................................... 13 Combustible solide .....................................................................................................................17

IV - LES SOURCES D'INFLAMMATION........................................................................................ 20 1 2 -

Énergie minimale d’allumage .....................................................................................................20 Différentes sources d’inflammation ............................................................................................ 21

V - DIFFÉRENTS TYPES DE COMBUSTION .............................................................................. 25 1 2 3 -

Vitesse de combustion ...............................................................................................................25 La déflagration ...........................................................................................................................26 Détonation .................................................................................................................................. 29

VI - EFFETS DE LA COMBUSTION .............................................................................................. 32

SE FEU - 00547_A_F - Rév. 2

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21/03/2005

-1

1

I-

E 1 -1

PHÉNOMÈNES DE LA COMBUSTION 1-

MÉCANISME DE LA COMBUSTION La combustion est une réaction chimique d’oxydoréduction rapide entre un combustible et un comburant. Cette réaction se fait avec un dégagement de chaleur. Elle est dite exothermique. Si la réaction est lente, comme dans le cas du fer qui rouille, on ne parle pas de combustion mais d’oxydation. Quelques exemples de réaction de combustion.

Réactions de combustion

Remarques

Quantité de chaleur dégagée kJ/mol

Carbone C

+ oxygène → gaz carbonique + O2 → CO 2

O2 en quantité juste suffisante : mélange stœchiométrique

400

Carbone

+ oxygène → monoxyde de carbone 1 + O → CO 2 2

C

Hydrogène +

oxygène 1 O 2 2

→

eau

→

H2O

O2 en défaut

Mélange stœchiométrique

290

900

H2

+

Méthane CH4

+ +

oxygène → gaz carbonique 2 O2 → CO 2

+ +

eau 2 H2 O

Mélange stœchiométrique

Ammoniac NH3

+ +

oxygène → 2O2 →

+ +

eau H2O

Mélange stœchiométrique

Soufre S

+ +

oxygène → dioxyde de soufre O2 → SO2

acide nitrique H NO 3

Mélange stœchiométrique

Réactions chimiques de combustion Les réactions ci-dessus représentent le bilan global de la combustion. En fait ces réactions se déroulent suivant des mécanismes complexes mettant en jeu des “radicaux libres”. Ces radicaux : - sont des atomes possédant un électron indépendant, ce qui leur confère une grande réactivité - réagissent entre eux dans une succession d’étapes (initiation, propagation, ramification, extinction) appelées réactions radicalaires Ainsi une molécule d’hydrogène est dissociée par une étincelle en 2 radicaux libres qui vont pouvoir réagir avec l’oxygène. 00547_A_F

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2-

E 1 -1

TRIANGLE DE FEU La combustion ne peut avoir lieu que si les trois éléments suivants sont présents simultanément : - un comburant (ici l’oxygène) - un carburant (ici le carbone, l’hydrogène, le soufre ou combustible, …) - une source d’inflammation ou source d’énergie Ceci est fréquemment illustré par le triangle de feu. Chaque côté du triangle représente un élément.

F+ - extrêmement inflammable

IBL

CO MB

UR

T US MB

AN

F - facilement inflammable

CO E D SEC 201 A

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

T

O - comburant

SOURCE D'INFLAMMATION

Combustion possible

F+ - extrêmement inflammable

F - facilement inflammable

UR

SOURCE D'INFLAMMATION

D SEC 200 A

LE

TIB

CO MB

US

MB

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

CO

AN

T

O - comburant

Combustion impossible Suivant la vitesse de la combustion on parle indifféremment d’inflammation ou d’explosion. En effet l’inflammation d’une atmosphère peut se faire de façon explosive, ceci d’autant plus que l’on se rapproche du mélange stœchiométrique. 00547_A_F

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II -

E 1 -1

COMBURANTS 1-

OXYGÈNE DE L'AIR Le comburant le plus courant est l’oxygène de l’air, sa composition volumique dans l’air est approximativement la suivante :

79 % Azote

Oxygène 21 %

D SEC 2035 A

Air

L’oxygène est un comburant d’autant plus puissant que sa concentration est plus élevée dans le mélange gazeux. Ainsi, l’oxygène liquide un pouvoir comburant considérable. Les corps combustibles poreux ou adsorbants imprégnés d’oxygène liquide sont des explosifs extrêmement puissants. L’azote est inerte et ne participe pas à la combustion, aussi :

LA PREMIÈRE MÉTHODE POUR ÉTEINDRE UN FEU VA CONSISTER À PRIVER LE FEU D’OXYGÈNE

par de la mousse, un gaz inerte (CO2, N 2 , …), de la vapeur d’eau.

00547_A_F

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E 1 -1

2 - AUTRES COMBURANTS Certains corps chimiques contenant ou non de l’oxygène sont des comburants car ils réagissent violemment avec les matières combustibles et organiques. Exemples : -

l’acide nitrique, le peroxyde d’hydrogène (ou eau oxygénée) concentrés enflamment la plupart des matières organiques

-

les matières organiques imprégnées de chlorate de sodium sec peuvent facilement s’enflammer sous l’effet d’un frottement, d’un choc où d’une élévation de température

-

le fer brûle dans le chlore humide et chaud (T > 120°)

-

le fluor est un comburant plus actif que l’oxygène et enflamme la plupart des produits

Quelques comburants :

Protoxyde d'azote

N 2O

Fluor

F

Nitrate de sodium

NaNO2

Monoxyde d’azote

NO

Chlore

Cl 2

H 2O 2

Trifluorure de chlore

ClF3

Peroxyde d’hydrogène (> 70 %)

Acide nitrique

HNO3

Brome

Br

Chorate de sodium

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NaClO3

5

E 1 -1

III - COMBUSTIBLES 1-

CONDITIONS NÉCESSAIRES À LA COMBUSTION : “ATMOSPHÈRE EXPLOSIVE” De nature très variée, les combustibles peuvent se trouver sous forme : – de gaz ou de vapeurs : hydrogène, hydrocarbures gazeux, H2 S, … – de gaz liquéfiés : propane, CVM, butadiène, ammoniac, … – de liquides, de gouttelettes, d’aérosols : alcools, cétones, aldéhydes, hydrocarbures liquides, soufre liquide, solvants – de solide massif, de poussières : polystyrène, polyéthylène, soufre, farine ainsi que certains métaux (sodium, fer, aluminium, magnésium) et ce d’autant plus qu’ils seront à l’état divisés (poudre, copeaux, …) La combustion ne peut se produire qu’aux conditions suivantes : – le combustible, d’une façon générale, se trouve en phase gazeuse. Il n’existe que peu de corps susceptibles de brûler à l’état solide (phosphore, sodium) – le combustible et le comburant doivent être dans des proportions convenables – le combustible et le comburant doivent être d’autant plus intimement mélangés que l’affinité des corps entre eux est faible

ou

ible ust ions b m rt t co propo e r i es Si a s des enabl n v da con

Conditions de la combustion

On appelle “atmosphère explosive” ou ATEX, le mélange avec l’air, dans les conditions atmosphériques de substances inflammables sous forme de gaz, vapeurs, brouillards ou poussières dans lequel, après inflammation, la combustion se propage à l’ensemble du mélange non brûlé.

00547_A_F

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D SEC 2036 A

Si source d'inflammation puis quantité de chaleur dégagée pour propagation et combustion

Si intimair et c (en e m e n ombus pha t m é tible se g l a n aze g é s use )

6

E 1 -1

D SEC 1432 A

Inflammation d'un bac de stockage

Combustion d'une atmosphère explosive gazeuse

Explosion d'un nuage de poussières (résine phénolique)

En exploitation courante ou en situation accidentelle, ces atmosphères explosives peuvent se former : - dans les installations de combustion (fours, chaudières, séchoirs, …) en particulier en cas d’extinction de flammes si le combustible n’est pas coupé - au voisinage d’équipement : pompes, compresseurs, réacteurs, dômes de citernes de chargement - dans les installations elles-mêmes : transport pneumatique et remplissage de réservoir - à l’air libre : vapeurs de solvant lors de nettoyage, dégraissage, ressuage, travaux de peinture, … 00547_A_F

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2-

E 1 -1

COMBUSTIBLES GAZEUX a - Développement de la combustion La réaction de combustion amorcée en un point du mélange 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 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 mélange de gaz frais. Les gaz produits sont portés à haute température et pression. Suivant la vitesse d’avancement du front de flamme, on parle d’inflammation ou d’explosion.

GAZ FRAIS GAZ BRÛLÉS

Avancement du front de flamme

Flux thermique

D SEC 2021 A

Ondes de pression

Combustion d’un mélange gazeux

b - Limites d’inflammabilité Il existe une zone, appelée zone d’inflammabilité (définie par les limites d’inflammabilité ou d’explosivité) où la propagation de la flamme est possible. En deçà et au-delà de cette zone la combustion ne peut se développer. Le schéma ci-après explicite les limites d’explosivité d’un gaz combustible.

00547_A_F

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LII

E 1 -1 LSI

Zone trop riche en gaz D SEC 1434 A

Zone d'inflammabilité ou d'explosivité

Zone trop pauvre en gaz

% gaz combustible dans l'air 0%

1

LIE

LSE

2

Gaz

Oxygène

LII : Limite Inférieure d'Inflammabilité LSI : Limité Supérieure d'Inflammabilité

3

100 %

Azote

LIE : Limite Inférieure d'Explosivité LSE : Limite Supérieure d'Explosivité

Zone ➀ Mélange air-combustible gazeux trop pauvre en gaz, la combustion est impossible : - l’air (21 % O2 , 79 % N2 ) encombre le milieu réactionnel et gêne les rencontres entre molécules d’oxygène et de combustible - la quantité de chaleur dégagée par la réaction amorcée en un point est dissipée dans le volume inerte entourant ce point. La température atteinte n’est pas suffisante pour que les molécules des couches voisines puissent réagir entre elles. La combustion s’arrête

Zone ➁ Mélange air-combustible gazeux en proportions convenables, la combustion peut se développer.

Zone ➂ Mélange air-combustible trop riche en gaz, la combustion est impossible : - le combustible encombre le milieu réactionnel - la chaleur dégagée est insuffisante pour propager la combustion 00547_A_F

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E 1 -1

Le tableau ci-dessous et les planches en annexe donnent quelques exemples de limites d’inflammabilité.

Ammoniac

16

Oxyde de carbone

25

12,5

Hydrogène

4

Hydrogène sulfuré

4,3

74 75 45

Acétylène

80

Éthanol

3,3

Oxyde d'acétylène

3,6

Méthane

5

14

2,2

8

100

90

80

70

60

14

50

6

10

Vapeurs de GO

1,5

40

Vapeurs d'essence auto

D SEC 2037 G

8,5

1,9

30

n-Butane

9,5

20

Propane

19

Limites d'inflammabilité (en % vol. dans l'air à 20°C et l'atm.) Les limites inférieures et supérieures d'une inflammabilité dans l'air 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 °C, l'amorçage de la combustion étant provoqué à la partie inférieure du tube. La méthode de mesure n’est pas rigoureuse et permet davantage de déterminer la possibilité de créer une flamme dans un mélange, plutôt que ce qui est réellement recherché, à savoir l’aptitude de ce dernier à être le siège d’une propagation de flamme. 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 du procédé

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E 1 -1

Lors d’une fuite de gaz, la concentration en vapeur combustible est pratiquement égal 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.

D SEC 2060 A

100 % gaz

AIR LSE LIE

0 % gaz

Fuite de gaz entre 2 brides

Application Quelle masse de propane faut-il pour rendre explosif 100 m3 d’un mélange homogène air-propane dans les conditions atmosphériques normales ?

00547_A_F

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E 1 -1

c - Évolution des limites d’inflammabilité Les limites d’inflammabilité sont influencées par de nombreux facteurs, en particulier la température, la pression, la dilution et le type de carburant. • Toute augmentation de température et de pression élargit la zone d’inflammabilité.

LSE LIE

LIE T

P

Augmentation de température

Augmentation de pression

D SEC 1247 A

LSE

Le graphique ci-dessous illustre l’évolution de la LIE et de la LSE de l’éthylène en fonction de la température et de la pression. 100

50

250

e ieur pèr u s e imit

°C

20

40

°C

l

30

20

% moles d'éthhylène

ZONE EXPLOSIVE 10

4 3

20 °C lim ite infèrie ure 250 °C

100 1

D SEC 1076 B

2

2

3

10

20

30 40 50 60 Pression (bar abs.)

Évolution LIE / LSE de l’éthylène avec P et T 00547_A_F

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100

12

E 1 -1

• Toute variation de composition du comburant et tout changement de comburant modifient la zone d’inflammabilité. Le tableau ci-dessous illustre l’évolution de la LII et de la LSI en fonction du comburant.

Combustible

Comburant

LII % volume

Concentration stoechiométrique % volume

LSI % volume

H2

Air

4,0

29,6

75,0

H2

Oxygène pur

3,9

66,7

95,8

H2

Chlore pur

3,5

50,0

89,0

CH4

Air

4,0

9,5

15,0

CH4

Oxygène pur

5,0

33,3

61,8

CH4

Chlore pur

5,5

20,0

63,0

C 2H 6

Air

5,0

5,7

12,5

C 2H 6

Oxygène pur

3,0

22,2

67,0

C 2H 6

Chlore pur

4,9

12,5

58,8

CH3Cl

Air

7,0

12,3

17,4

CH3Cl

Oxygène pur

8,0

40,0

66,0

CH3Cl

Chlore pur

10,2

25,0

63,0

Limites d’inflammabilité à pression atmosphérique et température ambiante Évolution LII/LSI avec le comburant

00547_A_F

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3-

E 1 -1

COMBUSTIBLE LIQUIDE a - Température de point d’éclair ou point de flash • Liquide au repos La température de point d’éclair est la température minimale à laquelle un combustible liquide émet assez de vapeurs pour permettre une courte inflammation en présence d’une flamme. Les vapeurs s’enflamment et s’éteignent aussitôt. Cette température est mesurée dans des appareils normalisés où le produit est chauffé peu à peu et une source d’inflammation présentée à intervalle régulier. Le point éclair est atteint quand la concentration des vapeur est voisine de la LIE. Thermomètre Joint d'étanchéité

Veilleuse permanente

Couvercle

Cheminée

yyy ;;; Creuset

D ANA 1031 A

D ANA 068 A

+ 2 à 3 °C par minute

Principe de la mesure du point d’éclair

Plusieurs appareils (vase clos, vas ouvert) auxquels correspondent des normes sont utilisés pour mesurer un point d’éclair. Il faut noter que sur un même 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.

yyy ;;; ;;; yyy ;;; yyy Agitateur

Dispositif de basculement de la veilleuse

Thermomètre d'échantillon

Couvercle

Articulation Lampe veilleuse Doigt

Bain d'air

Échantillon

Glissière Détail du couvercle +1 °C par minute Flamme veilleuse tous les 0,5 °C

Bain marie

Mesure du point d’éclair (< 55°C) avec l’appareil normalisé ABEL

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D ANA 071 A

Thermomètre de bain

14

E 1 -1

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

Produits

Point éclair (°C) Spécifications

Pétroles bruts

< 55 non spécifié

Essence auto

– 40 environ

Gazole moteur

> 55°C et < 120°C

Huile de graissage

> 160°C

Benzène

–1

Hexane

– 22

White spirit (solvant)

27

Méthanol

11°C

Acétone

– 18°C Point d’éclair de quelques produits

La température de point d’éclair reflète bien entendu le danger d’inflammation que peut représenter un combustible liquide au repos des opérations de transport ou de stockage. Ce danger est en relation directe avec la volatilité du combustible c’est-à-dire sa tendance à donner des vapeurs. Cette volatilité peut être caractérisée par la tension de vapeur aux diverses températures. UNE DEUXIÈME MÉTHODE POUR ÉTEINDRE UN FEU CONSISTE DONC À REFROIDIR LE COMBUSTIBLE • Liquide en mouvement : gouttelettes Dans un liquide pulvérisé sous forme de fines gouttelettes, à une température inférieure au point d’éclair, si l’énergie apportée est suffisante pour transformer en vapeur quelques gouttelettes il peut y avoir : -

allumage propagation de la flamme de proche en proche “explosion”

Le point d’éclair ne reflète donc que le risque d’inflammation d’un liquide au repos.

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E 1 -1

b - Point d’inflammation 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. Le renvoi par la flamme d’une partie de son rayonnement vers la surface du liquide est suffisante pour entretenir un régime de combustion avec flamme jusqu’à épuisement du combustible. Le point d’inflammation se situe, de quelques degrés à quelques dizaines de degrés, au-dessus du point d’éclair. Il a peu d’utilisation pratique. c - Limites d’inflammabilité On peut mettre en évidence la zone d’inflammabilité au-dessus d’un liquide au repos grâce à l’expérience ci-dessous.

Allumeur LII

2 — Inflammation possible (air et combustible sont dans des proportions convenables)

LSI

1 — Pas d'inflammation (mélange trop riche en combustible)

3 2 1

Combustible à température supérieure à son point éclair

D SEC 203 C

3 — Pas d'inflammation (mélange trop pauvre en combustible)

• Si l'on fait jaillir l'étincelle sur l'allumeur au point ➂ assez éloigné du niveau, il n'y a pas d'inflammation. • Si l'on répète l'expérience au point ➀ au ras du niveau, il n ' y a pas non plus d'inflammation. • Au point ②, quelques centimètres au-dessus du niveau, on constate qu'il y a inflammation. L'interprétation de cette expérience conduit aux explications suivantes : Au point ➂ , 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 ➀ , les vapeurs de combustibles sont en trop grande proportion. Le mélange est trop riche pour que la combustion soit possible. Au point ② , le mélange air-combustible est en proportions convenables, la combustion peut se produire. Sauf exception dans le cas de feu de liquide, on a affaire à une inflammation, voire à un flash. Les gaz liquéfiés sous pression se vaporisent fortement à l’air libre et peuvent engendrer des explosions. 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.

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E 1 -1

Le tableau ci-dessous indique la zone approximative de température pour laquelle la phase gazeuse d’un réservoir à toit fixe peut être inflammable en un point quelconque.

Températures (°C) Produits

Minimale(*)

Maximale

7

40

Acétone

– 18

10

Essence auto

– 60

–6

Jet A1

43

100

Gazole

65

140

Xylène

25

60

0 – 20

40 4

Alcool méthylique

Pétrole brut

lourd léger

* Valeur qui peut être différente du point d’éclair en coupelle fermée. Zone d’inflammabilité de l’atmosphère d’un bac à toit fixe

PAS DE PHASE GAZEUSE

RISQUE D'EXPLOSION

D SEC 1435 A

RISQUE D'EXPLOSION

Bacs à toit fixe

Bacs à toit flottant

Bacs à écran flottant

– Ainsi les produits lourds peuvent être stockés dans des bacs à toit fixe. – Les produits légers 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. – Sur les bacs à écran flottant, le risque existe sur la phase gazeuse entre l’écran et le toit si le joint du toit est détérioré. – Sur les bacs à toit fixe pressurisé (“blanketting” ou “couverture” avec un gaz inerte principalement l’azote) il n’y a pas d’oxygène, l’atmosphère est donc inerte, sans possibilité d’inflammation. 00547_A_F

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4-

E 1 -1

COMBUSTIBLE SOLIDE a - Conditions nécessaires à la combustion Pour brûler les combustibles solides doivent : - subir une oxydation de surface (cas des métaux) - émettre des vapeurs combustibles ou gaz de distillation par pyrolyse La pyrolyse est la décomposition chimique irréversible d’un matériau produite par une élévation de température sans réaction avec l’oxygène. La rapidité de la combustion va dépendre : -

de la capacité calorifique de l’état plus ou moins divisé du solide (solide massif, particules, poussières) de la température du degré d’humidité de l’imprégnation éventuelle du solide par un liquide à bas point d’éclair

b - Poussières L’inflammation d’un nuage de poussières nécessite les éléments suivants : - présence d’un solide combustible suffisamment divisé (granulométrie < 200 µm) - présence d’un comburant - source d’énergie suffisante - concentrations suffisantes Si de plus, il y a confinement il peut se produire une véritable explosion. Le schéma ci-dessous résume ces conditions.

POUSSIÈRES COMBUSTIBLES POUSSIÈRES EN SUSPENSION

CONCENTRATION SUFFISANTE

CONFINEMENT “Hexagone” de l’explosion de poussières

00547_A_F

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D SEC 1436 A

SOURCE D'ÉNERGIE

COMBURANT

18

E 1 -1

La source d’inflammation va amorcer la combustion. Le front de flamme se propage dans le nuage existant. L’expansion des produits chauds de combustion entraîne des effet de pression et d’ondes de souffle. Il est aussi possible de remettre en suspension des poussières déposées dans un appareil ou un bâtiment. Les inflammations secondaires conduisent souvent aux dégâts les plus importants. Comme pour les gaz, il existe pour chaque produit une concentration minimale de poussières dans l’air en-dessous de laquelle l’inflammation ne se produit pas. Le tableau ci-dessous et les planches en annexe donnent quelques exemples des concentrations minimales.

Produits (poussières)

Concentrations minimales dans l’air g/m3

Soufre

35

PTFE

80

Polyéthylène

20

Urée-formol ∅ 10 µ

85

Phénol-formol ∅ 10 µ

25

Farine

50

Bois

35

Carbone

55

Les concentrations maximales d’explosion des poussières sont moins bien définies que les LSE pour les gaz et sont rarement mesurées. Elles sont de l’ordre de 1 à 3 kg/m3 et n’ont guère de signification dans l’industrie. Les risques liés à ces nuages de poussières concernent en particulier les opérations de broyage, de transport pneumatique, de manutention (vidange ou remplissage de silos, pelletage, vibration de tamis), etc. c - Solide massif La combustion des solides massifs est plus complexe. Elle suppose en effet de très nombreuses possibilités de transformation du solide par le biais de réactions chimiques variées : -

décomposition thermique dépolymérisation pyrolyse fusion voire sublimation

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E 1 -1

Les vapeurs émises se mélangent à l’oxygène de l’air et peuvent s’enflammer dans la couche voisine de la surface sous l’effet d’une source d’inflammation ou si la chaleur des gaz est suffisante.

O2

CHALEUR

VAPEUR COMBUSTIBLE

DÉGAGEMENT DE CHALEUR

Flamme Pyrolyse SOLIDE COMBUSTIBLE

Combustion d’un solide massif

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D SEC 1437 A

Rayonnement

20

E 1 -1

IV - LES SOURCES D'INFLAMMATION 1-

ÉNERGIE MINIMALE D’ALLUMAGE Lorsque les vapeurs de combustibles ou les poussières et l'air sont dans des proportions correspondant à la zone d’inflammabilité, un apport d'énergie, même très faible, déclenche le mécanisme de combustion. Cette énergie est l’énergie nécessaire au démarrage de la combustion de quelques molécules. Le graphique ci-dessous indique les énergies minimales d'allumage ou d’inflammation des hydrocarbures les plus simples en fonction de leur concentration dans l'air. 4 4 2

Énergie en Millijoules

4 3

3

2

1,0 0,75 0,6 0,5

1

Combustible

% Stoechiométrique

1

Méthane

9,5

2

Éthane

5,68

3

Propane

4,03

4

Butane

3,14

Repère

0,4 0,2 0,1 0,075

D IRA 2031 A

1

2

0,05 0,04 4

0

2

4

6

8

10

12 14 % combustible

Énergies minimales d'allumage des hydrocarbures les plus simples Les tableaux ci-dessous donnent les valeurs approximatives des énergies minimales d’allumage de quelques combustibles gazeux et sous forme de poussières. Produits (gaz)

Énergie minimale d’inflammation (mJ)

Produits (poussières)

Énergie minimale d’inflammation (mJ)

Acétylène

0,017

Soufre

15

Éthylène

0,07

Polyéthylène

30

Hydrogène

0,017

Anhydride phtalique

15

Sulfure de carbone

0,009

Farine

60

Oxyde d’éthylène

0,1

Bois

40

Carbone

60

Énergie minimale d’allumage des combustibles gazeux

Énergie minimale d’allumage des poussières

00547_A_F

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21

D’une manière générale pour enflammer un nuage de poussières : - de 10 µm il faut une énergie de 30 mJ - de 200 µm il faut une énergie de 200 mJ Application Calculer l’énergie que possède une clé à vanne de 1 kg tombant de 1 m sur un sol en béton.

En supposant que toute cette énergie se transforme en énergie d’allumage, est-elle suffisante pour enflammer une atmosphère explosive ?

2-

DIFFÉRENTES SOURCES D’INFLAMMATION L’apport d’énergie peut être fait par : - une flamme - une élévation de température - des étincelles - des composés pyrophoriques - … a - Flamme Créée par une soudure en cours d’exécution, une allumette (≅ 900°C), elle apporte des radicaux libres qui vont initier les réactions radicalaires de combustion. b - Élévation de température : température d’auto-inflammation Une élévation de température peut amener le mélange combustible à sa température d’autoinflammation. Le produit s'enflamme alors spontanément en présence d'air, sans présence de flamme ni d'étincelle. L'inflammation survient simultanément en tous les points du mélange gazeux. Cette élévation de température peut être due : -

à des appareils chauds : fours, échangeurs, tuyauteries,...

-

à des points chauds créés par du matériel 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, garnitures, roulement détérioré, température extérieure d’un boîtier électrique

-

à des gaz chauds de combustion

-

à de moteurs à combustion (essence, Diesel) non agréés pour atmosphère explosive

-

à des réactions chimiques exothermiques

00547_A_F

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E 1 -1

22

E 1 -1

Les tableaux ci-dessous et les planches en annexe donnent les températures d’auto-inflammation d’un certain nombre de produits inflammables.

Combustibles gazeux

Température d’autoinflammation dans l’air (°C)

Poussières

Température d’autoinflammation dans l’air (°C) couche

nuage

Polyéthylène

380

450

535°C

Soufre

220

290

Oxyde de carbone

610

Farine

440

440

White spirit

230

Anhydride phtalique

—

650

PVC

400

660

H2

560

Méthane

Huile de lubrification

150-30

Sulfure de carbone

90°C

Températures d’auto-inflammation des combustibles gazeux et des poussières

Dans les installations, les produits véhiculés peuvent être à une température supérieure à leur température d’auto-inflammation, ce qui transforme une fuite en une éruption de flammes. Cela concerne en particulier les hydrocarbures et les alcools dont la température d’auto-inflammation diminue quand le nombre de carbone dans croît. Le risque existe également avec des fuites de produits froids, ces derniers pouvant alors rencontrer un point chaud, atteindre leur température d’auto-inflammation et s’enflammer spontanément. c - Étincelles • Étincelles provoquées par : -

des chocs de métal sur métal ou métal sur béton sec, pierre (outillage, tronçonnage à la meule, embouts de flexible, clé à vanne). Ces étincelles sont constituées de particules métalliques (fer, cuivre, aluminium, etc.) ou minérales (carbone, quartz, silex, grès) en fusion, arrachées à un matériau par un choc ou un frottement. Les particules sont portées à haute température (> 1000°C) et peuvent être en combustion (exemple : aluminium).

-

des postes de soudage électrique (5500°C)

-

du matériel électrique (téléphone portable, appareils de mesure portatifs, …) autre que celui dit de “sécurité” utilisé dans les atmosphères explosives

-

des courants électriques “vagabonds”

00547_A_F

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23

E 1 -1

• Étincelles provoquées par l’électricité statique Une étincelle de décharge disruptive se produit entre les surfaces de deux corps chargés lorsqu’une différence suffisante de potentiel, fonction de la distance entre les deux surfaces, est atteinte. L’accumulation de charges électrostatiques est due au transfert d’électrons entre les deux surfaces, lors de mouvements relatifs des deux corps, dont l’un au moins est un isolant (résistivité supérieure à 10 Ω/cm). La création de charges et de différences de potentiel électrostatique se produit dans les circonstances suivantes : - l’écoulement d’un liquide isolant dans une canalisation, un équipement, une citerne, un réservoir, un bac, etc. Les charges électrostatiques augmentent avec la vitesse d’écoulement. Des étincelles peuvent jaillir entre la surface du liquide et la paroi des canalisations ou des appareils. L’état des charges sur un ballon et une conduite isolée est représenté sur le schéma cidessous. White spirit

White spirit Eau

D SEC 1038 A

Air

Remplissage en pluie d’un ballon - l’éclatement de jets de liquide contre une paroi métallique - l’écoulement de gaz chargé de particules, solides ou liquides, de jets de vapeur, dans les canalisations, à l’orifice de bouteille de stockage, dans des pistolets de pulvérisation, dans des transports pneumatiques de pulvérulents - la remontée de bulles d’air à la surface du produit et la descente de gouttes d’eau - les frottements de toutes natures : poussières en mouvement, personnes se déplaçant sur des sols isolants, véhicules en mouvement, courroies et poulies en marche, matériaux isolants (matières plastiques, textiles synthétiques, papiers, etc.)

+ + + +

-

-

- - - -

Bande transporteuse isolante à rotation rapide

-

+ + + +

- + - + + - + + - - - -

-

Conteneur isolant pour produit en vrac

00547_A_F

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D SEC 1439 A

-

- -

24

E 1 -1

Dans un bac de stockage la formation d’étincelles est entre autre favorisée par : -

le remplissage en chute libre la présence d’un objet flottant l’existence d’une excroissance du bac les opérations d’échantillonnage par le toit ou de jaugeage les mouvements de liquide

Remplissage en pluie

Échantillonnage Saillie

Ajutage

Agitateur

Tube perforé

D SEC 1039 A

Objet flottant

Équipements d’un bac favorisant l’apparition d’étincelles d - Composés pyrophoriques Ces composés s’oxydent très rapidement au contact de l’air en dégageant suffisamment de chaleur pour être portés à l’incandescence et s’enflammer spontanément. Il peut s’agir par exemple : - de catalyseurs - de butadiène polymérisé (pop corn), de gommes de vapocraquage - de phosphore - des composés organométalliques (exemple : alkyl aluminium) - 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 les boues de fond de réservoir). Le sulfure de fer se forme aussi bien sur les tôles baignées par le liquide que sur celles qui ne le sont pas (plateaux de colonnes, garnissage, toit, fond et serpentin de chauffe d’un réservoir de stockage, …). e - Autres sources d’inflammation - foudre provoquant par exemple, des feux aux évents de bac à toit fixe, aux joints de bacs à toit flottant et aux échappements de soupapes de sécurité vers l’atmosphère, … - compression et ondes de chocs (exemple : éthylène) - rayonnements ionisants - … 00547_A_F

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25

V-

E 1 -1

DIFFÉRENTS TYPES DE COMBUSTION 1-

VITESSE 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. On parle assez couramment : - d’incendie quand le gaz brûle au-dessus d’un liquide ou d’un solide - d’explosion quand l’ensemble du mélange gazeux brûle Les réactions de combustion sont généralement amorcées par une source d’inflammation ponctuelle, en un point du mélange (gazeux, vapeurs, brouillards, poussières) puis se propagent de proche en proche dans le mélange de gaz frais, tandis que les produits de la réaction portés à haute température et à pression plus élevée s’accumulent en deçà. Plus rarement la réaction de combustion peut être déclenchée simultanément en tout point du mélange gazeux homogène porté uniformément à sa température d’auto-inflammation. Elle est dans ce cas parfois désignée “explosion homogène”. Dans tous les cas, elles se propagent suivant une onde dont la vitesse peut être : -

SUBSONIQUE : on a alors affaire à une DÉFLAGRATION SUPERSONIQUE : on a alors affaire à une DÉTONATION

Cette vitesse de propagation de la flamme dépend : -

de la concentration du mélange initial des conditions de température et de pression de l’énergie de la source d’inflammation des turbulences, obstacles, confinement

Vitesse de combustion (m/sec)

DÉTONATION Vitesse du son

340

EXPLOSION DÉTONANTE

10 DÉFLAGRATION 3 D SEC 1438 A

COMBUSTION FLASH INFLAMMATION 0% LIE

LID

LSD Mélange stoechiométrique

LSE

Vitesses de combustion 00547_A_F

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100 % % vol. de gaz dans l'air

26

2-

E 1 -1

LA DÉFLAGRATION a - Caractéristiques de 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. Une onde de pression se développe en aval de front de flamme à des vitesses de quelques mètres par seconde (5 à 30 m/s) mais peut atteindre des valeurs plus élevées (jusqu’à 300 m/s). • 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 conçues 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. Le schéma ci-dessous illustre ce phénomène P ≅ 4,2 Atm D SEC 1042 A

P ≅ 1 Atm

Mélange gaz combutible/air (gaz frais)

Conditions initiales

Déflagration (10 sec après l'allumage)

Effet d’une déflagration dans un espace clos

• À l'air libre En terrain libre sans confinement et en l’absence d’obstacles, on a affaire essentiellement à une déflagration. L’augmentation de pression due à la libération des gaz chauds donne naissance à des ondes de pression créant un effet de “souffle” plus ou moins destructeur.

Pression

Gaz brûlés

Déflagration à l’air libre

D SEC 1050 A

Gaz frais

D SEC 2020 B

Combustion

0

t

Exemple d’évolution de la surpression avec le temps à une distance donnée (cas de déflagration)

00547_A_F

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27

b - Effet des surpressions engendrées par une déflagration Un des moyens simples pour traduire les effet d’une explosion accidentelle, est l’équivalent TNT (Tri Nitro Toluène) de cette explosion. De l’expérience il peut être déduit une masse de TNT explosif très connu, dont l’explosion engendre les mêmes dommages aux mêmes distances qu’1 kilo de gaz combustible dans l’air en partant des constations suivantes : -

l’énergie libérée par la combustion complète d’1 kilo de gaz est environ 10 fois supérieure à celle libérée par 1 kilo de TNT

-

le rendement total de l’explosion est de l’ordre de 3,5 % c’est-à-dire qu’uniquement 3,5 % de la masse disponible de gaz libéré participe à l’explosion

Une valeur pessimiste du rendement total prise égale à 10 % permet d’adopter l’équivalence suivante : 1 kg de TNT = 1 kg de gaz libéré On peut connaître approximativement les surpressions engendrées par une déflagration et les risques encourus en fonction de la distance réduite en utilisant l'abaque de Lannoy (page suivante). Cette méthodologie simple et pratique ne représente qu’imparfaitement la réalité 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’obstacles tels que 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 m/s n’induisant que des effets de pressions négligeables ou au contraire entretenir une déflagration violente, se déplaçant à une vitesse de 200 m/s à 300 m/s causant ainsi des dommages graves.

00547_A_F

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E 1 -1

28

Surpression incidente (bar) 1 0,8 0,7

E 1 -1

Éclatement des poumons chez l'homme

Destruction des murs en béton armé, destruction totale probable des bâtiments Dommages graves aux machines situées dans les bâtiments industriels Retournement des wagons de chemins de fer Destruction totale des maisons

0,5 Destructions des poteaux

0,4

Rupture des tympans chez l'homme Rupture des réservoirs de stockage

0,3 Destruction des bâtiments en charpentes métalliques Démolition des cadres en acier légers

Destruction à 50 % des maisons en briques

Dommages aux machines dans les bâtiments industriels (ex : déplacement) Limite inférieure des dégâts graves aux structures

Effondrement partiel des murs et tuiles des maisons 0,1 Détérioration et destruction des cadres de fenêtres selon leur nature Détérioration totale des vitres, détérioration partielle des maisons " Déplacement de l'homme "

0,05

Destruction de 75 % des vitres Dégâts très légers aux structures, détérioration du tympan

0,03

Destruction de 50 % des vitres Destruction de 10 % des vitres, limite des petits dommages

D SEC 1077 B

0,02

0,01 1

2

3

Distance réduite λ (m) =

10

20

30 40

50 60 100 distance réduite λ

Distance au centre de l’explosion 3  √ masse de TNT explosant

Effets des déflagrations en fonctions de la distance réduite au centre de l’explosion (abaque de Lannoy) Application Lors d’une rupture de canalisation 8000 kg de gaz liquéfiés s’échappent à l’atmosphère et s’enflamment. Quels sont les effets produits à 100 m de l’explosion ?

λ =

3

 √ 00547_A_F

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29

3-

E 1 -1

DÉTONATION a - Caractéristiques de la détonation Dans certaines conditions (confinement, concentration, source d’inflammation puissante) le front de flamme (i.e. la vitesse de déflagration) peut s’accélérer jusqu’à atteindre des vitesses supersoniques (1000 à 3000 m/s). • Dans un espace clos (équipement, tuyauterie, …) La pression peut atteindre des valeurs de l'ordre de 50 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.

Les schémas ci-dessous illustrent ce phénomène. P ≅ 42 Atm

Gaz frais

Mélange gaz combutible/air p = 1 atm

Mélange gaz combutible/air (gaz frais)

P ≅ 1 Atm

7 atm

Conditions initiales

D SEC 1043 B

P ≅ 1 Atm

Onde de détonation Détonation après déflagration (3 secondes après l'allumage)

Effet d’une détonation dans un espace clos Gaz frais

Combustion

D SEC 2016 B

Gaz brûlés

Détonation dans un bâtiment • À l’air libre Hormis, dans les installations extrêmement denses, une détonation est pratiquement à exclure car les conditions d’obtention sont rarement réalisées simultanément.

00547_A_F

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30

E 1 -1

b - Limites de détonation Pour qu’il y ait détonation, il faut que la composition du mélange gazeux soit comprise entre les limites de détonation. La zone de détonation se situe de part et d’autre de la concentration stoechiométrique du combustible dans le mélange gazeux, à l’intérieur de la zone d’inflammabilité;

Possibilité de détonation

4

18

LII

LID

59

Mélange stoechiométrique

75

LSD

LSE

LII : Limite Inférieure d'Inflammabilité LSI : Limité Supérieure d'Inflammabilité

LID : Limite Inférieure de Détonabilité ou de Détonation LSD : Limite Supérieure de Détonabilité ou de Détonation

D SEC 1040 A

Zone d'inflammabilité (déflagration)

Limites d’inflammabilité et de détonabilité de l’hydrogène

Le tableau ci-dessous permet de comparer les limites d’inflammabilité et de détonabilité de quelques corps purs.

LID (% vol.)

LSD (% vol.)

Acétylène

4

51

Éther éthylique

2

4,6

Propane

3

7

Combustibles

LIE (% vol.)

Limites de détonabilité

00547_A_F

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LSE (% vol.)

31

E 1 -1

Comme les limites d’explosivité, les limites de détonabilité varie avec le type de carburant.

Combustible

Comburant

LII (% en vol)

LID (% en vol)

LSD (% en vol)

LSI (% en vol)

H2

Air

4,0

18,0

59,0

75,0

H2

Oxygène pur

3,9

9,0

95,3

95,8

H2

Chlore pur

3,5

17,5

83,0

89,0

CH4

Air

5,0

6,3

13,5

15,,0

CH4

Oxygène pur

5,0

6,7

56,0

61,8

CH4

Chlore pur

5,5

15,0

45,0

63,0

Variation des limites de détonation de l’hydrogène et du méthane en fonction du carburant

00547_A_F

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32

E 1 -1

VI - EFFETS DE LA COMBUSTION La combustion entraîne plusieurs types de dangers.

Dangers

THERMIQUE

Remarques - Effets Contact avec les gaz chauds ou inspiration de ces gaz avec brûlures de la peau ou du système respiratoire. Radiation avec dommage aux équipements et sur l’être humain.

ASPHYXIE

Manque d’oxygène dû à sa consommation dans la combustion.

OPACITÉ

Diminution de la visibilité par les fumées.

TOXICITÉ CORROSIVITÉ SURPRESSION

Produits de la combustion toxiques et corrosifs : CO, HCl, HCN, Cl2 , CO Cl2 (phosgène), HNO3, H2SO4 avec dégâts sur les installations et l’être humain Effet de souffle avec rupture d’enceintes, projections de fragments (missiles), dommages à l’être humain

D SEC 1433 A

Effets de la combustion

Danger thermique - Surpression

Danger toxique-opacité

00547_A_F

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33

E 1 -1

Formules

Densité

Synonymes

Point éclair

Produits

Température d'autoinflammation

CARACTÉRISTIQUES D'EXPLOSIVITÉ DES PRINCIPAUX GAZ ET VAPEURS INFLAMMABLES

L.I.E.

L.S.E.

TA°C

PE°C

dair

Explosivité % en volume dans l'air

Acétal

Acétal diéthylique

C6H14O2

1,6

10,4

230

– 20

4

Acétaldéhyde

Aldéhyde acétique

C2H4O

4

60

175

– 38

1,5

Acétate de n-méthyle

Acétate de pentyle

C7H14O2

1,1

7,5

360

25

4,5

Acétate de n-butyle

C6H12O2

1,7

7,6

425

22

4

Acétate d'éthyle

C4H8O2

2,2

11

427

– 4,4

3

Acétate d'isoamyle

C7H14O2

1 à 100°C

7,5

360

25

4,5

Acétate d'isobutyle

C6H12O2

2,4

10,5

421

18

4

Acétate d'isopropyle

C5H10O2

1,8

8

460

4,4

3,5

Acétate de méthyle

C3H6O2

3,1

16

502

– 10

2,6

Acétate de propyle

C5H10O2

2

8

450

14

3,5

C3H6O

2,6

12,8

465

– 18

2

C2H2

2,5

80

305

GAZ

0,9

Acétone

Propanone-diméthylcétone

Acétylène

Érhyne

Acide acétique

Éthanoïque

C2H4O2

5,4

16

465

43

2,1

Acide butyrique

Butanoïque

C4H8O2

2

10

450

72

3

Acide cyanhydrique (95 %)

Acide prussique Acide hydrocyanique

HCN

5,6

40

538

– 18

0,9

Acroléine

Propénal Aldéhyde allylique

C3H4O

2,8

31

235

– 26

1,9

Acrylonitrile

Nitrile acrylique

C3H3N

3

17

481

0

1,8

Alcool allylique

Propénol 3

C3H6O

2,5

18

378

21

2

Alcool amylique (normal)

Pentanol 1

C5H12O

1,2

10

300

33

3

Alcool butylique (normal)

Butanol 1

C4H10O

1,4

11,2

365

29

2,5

Alcool butylique secondaire

Isobutanol

C4H10O

1,7

8

430

27

2,5

Alcool butylique tertiaire

Butanol 3 Méthyl 2 Propanol 2

C4H10O

2,4

8

480

11

2,5

Alcool éthylique

Éthanol

C2H6O

3,3

19

427

13

1,6

— Planche n°1 — 00547_A_F

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34

Densité

Formules

Point éclair

Synonymes

Température d'autoinflammation

Produits

E 1 -1

L.I.E.

L.S.E.

TA°C

PE°C

dair

Explosivité % en volume dans l'air

Alcool furfurique

Alcool furfurylique

C 5 H 6O 2

1,8

16,3

490

75

3,4

Alcool isopropylique

Isopropanol

C3 H 8 O

2

12

399

12

2,1

Alcool méthylique

Méthanol

CH 4 O

6,7

36

464

11

1,1

Alcool propylique

Propanol

C3 H 8 O

2,1

13,5

440

25

2

Allylamine

2-propenylamine

C3H 7 N

2,2

22

374

– 29

2

Ammoniac (anhydre)

N H3

16

25

651

GAZ

0,6

Anhydride acétique

C 4 H 6 O3

2,9

10,3

390

54

3,5

Anhydride maléïque

C4H2O3

1,4

7,1

477

102

3,4

Anhydride phtalique

C8H4O3

1,7

10,5

570

152

5,1

Aniline

Phénylamine Aminobenzène

C6H7N

1,3

—

615

70

3,2

Anthracène

Paranaphtalène

C4H10

0,6

—

540

121

6,1

Aziridine

Étylène-imine

C2H5N

3,6

46

320

– 11

1,7

Benzène

Benzol

C6H6

1,3

7,1

560

– 11

2,8

Bromure d'Allyle

3-Bromopropène

C3H5Br2

4,4

7,3

295

–1

4,2

Butadiène

Érythrène

C4H6

2

12

420

GAZ

1,9

C4H10

1,9

8,5

405

GAZ

2

C4H8

1,6

10

385

GAZ

1,9

Butane Butène

Éthyléthylène-Butylène

Butylamine

Amino-butane

C4H11N

1,7

9,8

312

– 12

2,5

Butyraldéhyde

Aldéhyde butyrique

C4H8O

2,5

12,5

230

–6

2,5

0,7

5

255

38

>4

C2H5Cl O

4,9

15,9

425

60

2,8

C6H5Cl

1,3

7,1

640

29

3,9

Carburéacteur 2 Chloréthanol

Éthylène chlorhydrine

Chlorobenzène Chlorure de n-butyle

Chlorobutane

C4H9Cl

1,8

10,1

460

– 10

3,2

Chlorure d'éthyle

Chloréthane

C2H5Cl

3,8

15,4

519

– 50

2,2

Chlorure de méthyle

Chlorométhane

CH 3 Cl

10,7

17,4

632

—

1,8

Chlorure de propyle

1 Chloropropane

C3H7Cl

2,6

11,1

520

– 18

2,7

Chlorure de propylène

1 Dichloropropane

C3H6Cl2

3,4

14,5

557

15,6

3,9

Chlorure de vinyle

V.C.M.

C2H3Cl

4

22

470

GAZ

2,1

— Planche n°2 — 00547_A_F

 2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training

35

Point éclair

Densité

Température d'autoinflammation

E 1 -1

L.I.E.

L.S.E.

TA°C

PE°C

dair

C2H2Cl2

7

16

570

– 18

>1

C4H6O

2,1

15,5

232

12,8

2,4

Cumène

C9H12

0,9

6,5

425

44

>1

Cyanogène

(CN2)

6,6

32

—

GAZ

>1

Cyclohexane

C6H12

1,3

8

245

– 20

2,9

Cyclopropane

C3H6

2,4

10,4

500

GAZ

1,4

n-Décane

C10H22

0,8

5,4

210

46

4,9

Deutérium

D2

5

75

—

GAZ

1

Éther vinylique

C4H6O

1,7

27

360

– 30

2,4

Éthylamine

C2H7N

3,5

14

385

– 18

2,5

Éthylène

C2H4

2,7

36

490

GAZ

0,97

Éthylbenzène

C8H10

1

6,7

432

15

3,6

Éthylèneglycol

C2H6O2

3,2

—

400

111

2,1

1,8

5,8

250

74

Produits

Synonymes

Éther monoéthylique de 2 Éthoxyéthanol l'éthylène glycol

Formules

Éthyl 2-hexanol

Explosivité % en volume dans l'air

Éthylènimine

C2H5N

3,6

46

320

– 11

>1

Formaldéhyde (aldéhyde formique)

CH 2 O

7

73

430

GAZ

1,07

Formiate de n-butyle

C5H10O2

1,7

8,2

322

18

3,5

Formiate d'éthyle

C3H6O2

2,8

16

455

– 20

2,5

Formiate de méthyle

C2H4O2

5

23

465

– 19

2

Fuel n°1 (distillant entre 175°C et 275°C)

0,6

4,5

254

Fuel n°2 (distillant entre 185°C et 330°C)

0,5

4

259

+ 70 à + 190

>1

C4H4O

2,3

14,3

—

– 20

2,3

C5H4O2

2,1

19

315

60

3,3

6

13,5

338

65

>1

Furane Furfural

2 furaldéhyde furfuraldéhyde

Gasoil

70 à 190

>1

n-Heptane

C7H16

1,05

6,7

215

–4

3,4

Hexane

C6H14

1,1

7,5

225

– 22

2,9

Hydrazine

N2H4

4,7

100

270

+ 38

>1

Hydrogène

H2

4

75

560

GAZ

0,07

Hydrogène sulfuré

H2S

4

44

260

GAZ

1,2

Isobutane

C4H10

1,8

8,4

460

GAZ

2,1

Isobutène

C4H8

1,8

9,6

465

GAZ

>1

C4H6O

1,6

10,6

254

– 40

2,5

Isooctane

C8H18

1,1

6

530

+4

3,9

Isophorone

C9H14O

0,8

3,8

462

84

4,8

C5H8

2

9

220

– 54

2,3

C3H9N

2,5

10,5

402

– 37

>1

0,7

5

210

38

4,5

Isobutyraldéhyde

Isoprène Isopropylamine Kérosène

Aldéhyde isobutyrique

2 Méthyl butadiène 1

— Planche n°4 — 00547_A_F

 2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training

37

Méthacrylate de méthyle Méthane Méthylmercaptan

Méthanéthiol

2 Méthoxyéthanol

Éther monométhylique de l'éthylèneglycol

Densité

Éthanéthiol-Éthyl Mercaptan

Point éclair

Mercaptan éthylique

Synonymes

L.I.E.

L.S.E.

TA°C

PE°C

dair

C2H6S

2,8

18

299

21

2,1

C5H8O2

1,7

8,2

421

–4

>1

CH 4

5

15

540

GAZ

0,5

CH 4 S

39

21,8

—

– 18

1,7

CH 3 H8O2

2,3

24,5

288

39

>1

4,9

20,7

430

GAZ

>1

C6H12O

1,2

8

533

35

3,4

C7H14

1,2

6,7

250

–4

3,4

Formules

Méthylamine Méthylbutylcétone

Hexanone 2

Méthylcyclohexane

Température d'autoinflammation

Produits

E 1 -1 Explosivité % en volume dans l'air

Méthyléthylcétone

Butanone 2 M.E.K.

C4H8O

1,8

11,5

474

–6

2,5

Méthylisobutylcarbinol

4 Méthyl pentanol 2

C6H14O

1

5,5

—

41

3

Méthylisobutylcétone

4 Méthyl pentanone 2 (MIBK)

C6H12O

1,4

7,5

460

23

3,4

Méthylstyrène

Isopropénylbenzène

C9H10

0,7

—

495

57

>1

C10H8

0,9

5,9

526

79

4,4

C3H7NO3

2

100

175

20

>1

C3H3N

3

17

481

–5

>1

Nitrite d'éthyle

C2H5NO2

3

50

90

– 35

2,6

Nitrobenzène

C6H5NO2

1,8

—

482

88

4,2

Nitroéthane

C2H5NO2

3,4

—

414

28

2,6

Nitrométhane

CH 3 NO2

7,3

—

418

35

2,1

Nitropropane 1

C3H7NO2

2,2

—

420

49

3

Nitropropane 2

C3H7NO2

2,6

—

427

39

3

C8H18

1

6,5

220

13,3

3,8

CO

12,5

74

609

GAZ

0,96

Naphtalène Nitrate de propyle Nitrile acrylique

Acrylonitrile

Octane Oxyde de carbone Oxyde d'éthyle

Diéthyléther-éther sulfurique-éther éthylique

C4H10O

1,9

48

180

– 45

2,5

Oxyde d'éthylène

Oxyrane

C2H4O

3,6

100

429

– 17,8

1,5

C3H6O

2,8

22

—

37,2

2

COS

12

29

—

GAZ

2,1

Paraldéhyde

C6H12O3

1,3

—

238

35,6

4,5

Pentaborane

B5 H9

0,4

—

—

—

>1

Pentane

C5H12

1,5

7,8

260

– 40

2,5

Oxyde de propylène Oxysulfure de carbone

— Planche n°5 — 00547_A_F

 2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training

38

Densité

Méthylpropylcétone

Point éclair

Pentanone 2

Synonymes

L.I.E.

L.S.E.

TA°C

PE°C

dair

1,5

8,2

505

7,2

2,9

1,1

6

254

38

>1

C3H8

2,2

9,5

450

GAZ

1,5

Formules

C5H10O

Pétrole lampant Propane

Température d'autoinflammation

Produits

E 1 -1

Explosivité % en volume dans l'air

Propanol

Alcool propylique

C3H8O

2,5

13,5

371

15

>1

Propionaldéhyde

Acide propionique

C3H6O

2,9

21

207

– 48,8

4

C3H9N

2

10,4

318

– 37

C3H6

2

11,1

460

GAZ

1,5

C4H8O

2,6

12,5

371

99

2,6

C5H5N

1,8

12,4

482

20

2,7

C8H8

1,1

6,1

490

32

3,6

C S2

1,3

50

90

– 30

2,1

C2H6S

2,2

19,7

206

– 18

>1

C14H30

0,5

—

200

100

6,8

Tétrahydrofurane

C4H8

2

11,8

321

– 14

>1

Toluène

C7H8

1,2

7,1

480

4,4

3,1

Triméthylamine

C3H9N

2

11,6

190

GAZ

>1

Triéthylamine

C6H15N

1,2

8

—

– 6,6

3,5

Triéthylèneglycol

C6H14O4

0,9

9,2

371

176

5,1

C8H18

1,1

6

415

– 12,2

>1

C3H6O3

3,6

29

414

45

>1

0,8

3,7

232

26,7

>1

1

6

465

32

3,6

Propylamine Propylène Propylèneglycol

Propenadiol 1,2

Pyridine Styrène

Phényléthylène

Sulfure de carbone Sulfure de méthyle Tétradécane

Triméthyl 2,2 4 Pentane Trioxane

Diméthylsulfure

White spirit Xylène

C8H10

— Planche n°6 —

00547_A_F

 2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training

39

E 1 -1

CARACTÉRISTIQUES D’INFLAMMABILITÉ DES POUSSIÈRES

Substances

Températures d’inflammation (°C)

Concentrations miniles explosives (en mg/l)

Énergie minimum de l’étincelle électrique nécessaire pour l’inflammation (milli-joules)

440 400 520 500 510 480 490 470 440 410 360 470 — 460 400 400 440 520 350

70 25 85 65 75 55 60 60 50 40 40 60 — 35 30 55 45 35 35

240 25 370 60 100 80 45 80 60 40 30 160 50 35 60 35 40 50 30

370 410 520 500 320 520 320 450 440 840 460 490 460 470

25 35 — — 30 — 25 — 20 — 30 30 — 75

30 40 — — 30 — 10 — 15 — 10 40 — 80

650 690 430 410 450 490 560 470 350 450

15 — 40 15 30 30 15 50 — 75

15 — 20 10 10 — — 25 — —

Poussières d’origine végétales Amandes Amidon (blé) Arachides Blé (vrac) Cacao Cellulose Citron (zeste déshydraté) Clous de girofle Coton (bourre) Dextrine Fécule de maïs Froment concassé Froment farine Liège Maïs (épis moulus secs) Malt Riz Soja Sucre Poussières de l’industrie des plastiques Matières de base Acétate butyrate de cellulose Acétate de cellulose Acétate de polyvinyle Alcool allytique Caoutchouc synthétique Coumarone-Indène Éthyl cellulose Lignine Méthacrylate de méthyle Paraffine chlorurée Phénolique Polystyrène Propianate de cellulose Urée Ingrédients Anhydride phtalique Chlorure de vinyle - Acétate de vinyle Farine de bois Hexaméthylène tétramine Pentraérythritol Phénolique Polystyrène Poudre de bourre de coton Sodium carboxyméthycellulose Urée

— Planche n°7 — 00547_A_F

 2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training

40

Substances Matières plastiques Acétane de cellulose Acétate butyrate de cellulose Acétate de polyvinyle Alcool alkylique Base de résine de pin Coumarone-indène Laque, résine, gomme Lignine Phénolique Polyéthylène Propionate de cellulose Polystyrène Urée Vinylbutyral Poussières métalliques Aluminium atomisé Aluminium pionné Antimoine Cadmium Chrome Cuivre Dow métal Étain Fer réduit à l’hydrogène Fer réduit au carbone Fer carbonyle Ferro sillicium (88 % Si) Ferro titanium Hydrure de thorium Hydrure de titane Hydrure d’uranium Hydrure de zirconium Magnésium-aluminium (50-51) Magnésium atomisé Magnésium moulu Magnésium pionné Manganèse Plomb atomisé Plomb pionné Silicium Thorium Titane Uranium Vanadium Zinc Zirconium Poussières diverses Caoutchouc brut Charbon bitumeux Dinitro-ortho-crésol Gilsonite Lait en poudre Napaim Oxybenzaldéhyde Phénothiazine Protéine du foie Savon Soufre Stéarate d’aluminium Tyroide desséchée

E 1 -1

Températures d’inflammation (°C)

Concentrations miniles explosives (en mg/l)

Énergie minimum de l’étincelle électrique nécessaire pour l’inflammation (milli-joules)

370 — — — 440 — 390 — — 410 — — — 390

25 — 35 35 55 15 15 40 25 20 25 15 70 20

10 — 120 — — 10 10 20 10 30 45 15 80 10

640 550 415 570 900 700 430 630 315 425 320 860 370 260 440 20 (3) 350 535 600 540 520 450 710 580 775 270 330 20 (3) 500 600 20 (3)

40 35 420 — — — 20 190 120 250 105 425 140 80 70 60 85 50 10 20 20 125 — — 100 75 45 60 220 480 40

15 10 — — — — 80 160 80 320 20 — — 3 60 5 60 80 120 40 20 80 — — 80 5 10 45 60 650 5

350 610 440 560 490 450 380 540 520 430 190 400 610

25 50 25 20 50 20 20 15 45 45 35 15 60

50 50 — 25 50 40 15 — 45 60 15 15 60

— Planche n°7 (suite) —

00547_A_F

 2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training