Les réservoirs et équipements associés à des processus industriels sensibles nécessitent une attention particulière en matière de sécurité, afin de prévenir des accidents potentiellement catastrophiques tels que des explosions ou des défaillances dues à des pressions excessives ou à des températures dangereuses. Un système de protection adéquat repose sur l'intégration de dispositifs de sécurité rigoureusement conçus pour répondre aux différents risques d'exploitation.

Un élément fondamental du système de sécurité d'un réservoir est la protection contre la surpression. Chaque source d'entrée est protégée par une valve de sécurité (PSV) dont la pression de réglage ne dépasse pas la pression maximale de travail autorisée (MAWP) du réservoir. En outre, il est impératif qu'au moins l'une des valves de sécurité ne soit pas isolée du réservoir, afin de garantir que tout risque de surpression soit évacué correctement, sans compromettre l'intégrité du système.

Les équipements en aval du réservoir doivent être conçus pour répondre aux exigences de dépressurisation en cas d'urgence, ce qui inclut une ventilation adéquate pour éviter l'accumulation de pression. De plus, si le réservoir constitue la dernière étape d'un système de lavage des gaz, comme un épurateur de gaz pour torches, le réservoir doit être conçu pour résister à la pression maximale admissible sans obstruction interne ou externe, comme des gaz brumeux ou des vannes de contre-pression. L'installation d'un disque de rupture ou d'un bouchon de sécurité peut également être nécessaire pour contourner ces obstructions.

Dans le cadre de la sécurité des équipements, lorsque le flux en amont dépasse la pression admissible du réservoir, un système de protection de haute intégrité (HIPPS) est utilisé. Ce système garantit la protection contre la surpression en fermant automatiquement le flux dans les cas de pression excessive, comme celles causées par des défaillances du système de contrôle de pression. En complément, des vannes de sécurité supplémentaires, telles que des PSHH (haute pression) et PSLL (basse pression), sont installées pour surveiller et arrêter les pompes en cas de défaillance, ce qui permet de prévenir les défaillances catastrophiques.

Les réservoirs utilisés dans des contextes spécifiques, comme la gestion de phases liquides et gazeuses ou la séparation des phases d'huile et d'eau, exigent des solutions particulières. Le contrôle des niveaux de liquide, par exemple, peut être assuré par des systèmes de détection de niveau (LSH et LSL), afin d'éviter les débordements ou les niveaux de liquide trop bas qui pourraient endommager l'équipement ou compromettre la sécurité. Dans ces systèmes, l'absence d'éléments chauffants submergés dans le réservoir est essentielle pour éviter les risques de surchauffe, en particulier lorsqu'il existe un risque de refroidissement soudain ou d'expansion thermique.

Un autre aspect important concerne les dispositifs de sécurité pour les réservoirs exposés à des risques thermiques. Un réservoir pouvant être soumis à une source de chaleur, qu'il s'agisse de températures élevées internes ou externes, nécessite l'installation d'un dispositif de protection contre la chaleur, tel que le TSH (thermique) et le TSL (thermique à faible température). Ces dispositifs assurent que les matériaux du réservoir supportent des conditions thermiques extrêmes, que ce soit dans des scénarios normaux ou anormaux.

Il est aussi essentiel que chaque réservoir, en particulier ceux opérant à pression atmosphérique ou proche de celle-ci, dispose d’un système de ventilation bien conçu pour permettre l'évacuation des gaz excédentaires en toute sécurité. Cela inclut l'installation de dispositifs de soulagement de pression ou de vide (PRV), ainsi qu'une éventuelle conduite de ventilation secondaire pour garantir un chemin d'évacuation en cas de défaillance du système principal. Dans le cadre de ces protections, la maintenance et la surveillance continues des niveaux de liquide et des pressions sont cruciales pour garantir la sécurité du système à tout moment.

La gestion des risques dans les systèmes industriels repose sur une approche systémique et préventive. La mise en œuvre de ces dispositifs de sécurité, combinée à une surveillance continue et à des inspections régulières, permet de minimiser les risques d'incident. En parallèle, la formation du personnel et la planification d'interventions d'urgence jouent un rôle clé dans la sécurité générale du système, et doivent être constamment mises à jour en fonction de l'évolution des technologies et des normes de sécurité.

Le contrôle des équipements, des matériaux et des processus ne doit jamais être laissé au hasard. L'intégration de ces dispositifs de sécurité dans une infrastructure rigoureuse et l'analyse continue des risques potentiels permettent de maintenir un environnement de travail sûr et de réduire significativement le risque de défaillance des équipements.

Comment concevoir un système de réduction de pression pour une dépressurisation en cas d'incendie : Exemples et bonnes pratiques

Le système de réduction de pression, essentiel dans le domaine de la sécurité industrielle, doit être conçu avec une attention particulière pour éviter tout incident lié à une pression excessive ou à un dysfonctionnement de l'équipement. Ce chapitre se concentre sur des éléments clés de conception relatifs aux vannes de dépressurisation (BDV) et aux orifices de réduction dans des scénarios d'incendie. En outre, des conseils pratiques concernant l'intégration de ces éléments dans un système plus large sont également fournis.

La conception du système doit tenir compte de plusieurs facteurs pour garantir la sécurité, notamment l'impact de la température basse avant et après l'orifice de réduction, ainsi que les dimensions des tuyaux en aval de l'orifice. Par exemple, il est primordial de réduire le diamètre du tuyau en aval de l'orifice le plus tôt possible afin d'éviter l'érosion due à la vitesse excessive du gaz et une accumulation dangereuse de pression de retour. La vitesse Mach dans cette zone ne doit pas dépasser 0,5 pour éviter toute instabilité.

Lors de la conception de la vanne d'isolement en aval de l'orifice, celle-ci doit être installée après un changement de diamètre et être une vanne à passage intégral. Cette configuration permet de maintenir une pression optimale tout en facilitant l'acheminement des gaz lors du processus de dépressurisation.

Il est également important de prendre en compte l'effet de refroidissement induit par le passage du gaz à travers l'orifice sous une forte différence de pression. Ce phénomène de réfrigération par throttling peut entraîner des températures très basses, potentiellement inférieures à la température limite du métal (acier au carbone standard) d'environ −29 °C. Dans ces conditions, il est recommandé d'utiliser de l'acier au carbone adapté aux basses températures pour éviter des risques de fragilisation du matériau. En outre, la distance minimale entre l'orifice et les vannes en amont et en aval doit être de 600 mm pour prévenir toute dégradation due aux températures extrêmes.

Les vannes de dépressurisation, ou BDV, doivent répondre à des critères spécifiques pour garantir leur efficacité dans des systèmes à haute pression. Pour des pressions de fonctionnement inférieures ou égales à 50 bar, le débit dans la tuyauterie en amont de l'orifice ne doit pas dépasser 30 000 kg/(m/s²). Si la pression dépasse 50 bar, ce débit peut être augmenté à 50 000 kg/(m/s²). L'application de ces critères permet de garantir que les vannes et les tuyaux associés sont suffisamment robustes pour résister aux pressions générées pendant la dépressurisation.

Pour assurer une conception optimale des vannes de dépressurisation, la simulation est devenue un outil incontournable. L'usage de logiciels comme Aspen HYSYS permet de modéliser avec précision les paramètres de pression et de température tout au long du processus. Par exemple, l'outil BLOWDOWN™ dans HYSYS V9.0 offre des possibilités avancées de calcul pour déterminer les effets de température basse sur les composants du système. Cela permet non seulement de réduire les coûts en optimisant les matériaux utilisés, mais également de renforcer la sécurité de l'équipement. La simulation offre un aperçu des scénarios possibles, ce qui permet de tester différentes configurations avant de choisir celle qui assure la plus grande sécurité.

Un cas typique d’application de la simulation BLOWDOWN dans HYSYS est celui de la dépressurisation en cas d'incendie. Dans ce scénario, la vanne de dépressurisation doit être conçue pour répondre à une situation où une séparation de phase (gaz-liquide) intervient. L’interface BLOWDOWN analyse les flux entrants et sortants, offrant ainsi des recommandations de dimensionnement pour les vannes et les tuyaux. Lors de l’utilisation d’un modèle standard comme celui de "SingleVessel.blo", il est nécessaire de spécifier les paramètres de configuration, y compris la taille des orifices de restriction, le coefficient de décharge, ainsi que la disposition géométrique des équipements et les conditions initiales comme la température et la pression. Ces ajustements sont cruciaux pour garantir que le système peut gérer les variations de pression et les effets thermiques lors d'un incendie ou d'une situation de dépressurisation rapide.

Il est essentiel, lorsqu’on utilise un logiciel de simulation tel que HYSYS, de prêter attention à la sélection des composants dans le modèle. Les paramètres environnementaux comme la température de l'air et la vitesse de l'air doivent être définis avec précision, tout comme les informations relatives au fluide traité. Pour les simulations impliquant des phases liquides ou des mélanges complexes, il peut être nécessaire de spécifier manuellement la composition des phases afin de garantir que les résultats de simulation reflètent fidèlement les conditions réelles du système.

Le processus de simulation de dépressurisation BLOWDOWN, bien que complexe, est une étape incontournable dans la conception des systèmes de réduction de pression. Grâce à une configuration méticuleuse des paramètres, il devient possible de minimiser les risques de défaillance des équipements, tout en optimisant leur coût et leur efficacité. Une attention particulière doit être portée à la sélection des matériaux et des configurations, car ces choix influencent directement la performance globale et la sécurité de l'installation.

Le calcul des vannes de dépressurisation et des orifices de restriction n'est pas seulement une question de dimensionnement physique, mais aussi de prise en compte des phénomènes thermiques et dynamiques complexes. La mise en place de modèles de simulation adaptés permet de résoudre ces défis et de garantir que les équipements fonctionneront de manière optimale dans les conditions les plus extrêmes.

Comment assurer la sécurité et l'efficacité dans la récupération des gaz de torchage ?

Le système de récupération des gaz de torchage repose sur l’idée fondamentale que le système de torchage doit pouvoir évacuer les gaz de manière sûre tout en récupérant ces derniers, assurant ainsi la sécurité de l’ensemble du système. Différentes mesures sont mises en place pour garantir cette sécurité dans les installations de récupération des gaz de torchage.

Tout d'abord, il est essentiel de localiser le système de récupération des gaz de torchage en aval du collecteur principal du torchage, lequel est relié à tous les collecteurs des appareils. Cette position permet de maintenir une pression constante, peu influencée par la variation de la charge des appareils. Cette configuration vise à éviter les fluctuations de pression qui pourraient compromettre le bon fonctionnement du système de récupération.

Un autre aspect crucial est la présence d'oxygène dans le gaz de torchage, ce qui peut engendrer la formation de mélanges explosifs si la concentration dépasse un seuil critique. Pour prévenir toute explosion, un analyseur continu de la teneur en oxygène doit être installé sur la conduite d'entrée du compresseur. Dès que la concentration en oxygène atteint un niveau critique, une alarme se déclenche, et le compresseur est automatiquement arrêté. Un point de prélèvement temporaire doit également être installé pour effectuer des analyses périodiques et calibrer la précision de l'analyseur d'oxygène.

La sécurité du système passe également par l'installation d'un réservoir à eau sur le collecteur de gaz de torchage. Ce réservoir sert à prévenir les retours de flamme et à contrôler la pression du gaz avant qu'il n'atteigne le compresseur. De plus, un point de supplémentation en azote doit être installé après ce réservoir pour garantir l'intégrité de l'étanchéité des gaz du torchage. Cela permet non seulement de maintenir une pression stable dans le système, mais aussi de prévenir la récupération de gaz contenant trop de dioxyde d'azote, ce qui pourrait altérer la qualité du gaz.

Le système de récupération doit être conçu comme un dérivatif du collecteur de gaz de torchage, de manière à éviter que le flux principal du gaz ne passe par un compresseur ou une conduite d'entrée qui pourrait en altérer la composition. La tuyauterie de connexion entre le système de récupération et le collecteur de gaz de torchage doit être placée au sommet de la conduite, afin de réduire la possibilité d'entrée de liquide, un problème fréquemment rencontré dans ce type de système. Un séparateur de liquide doit être intégré au compresseur, et ce dernier doit être automatiquement arrêté si le niveau de liquide dans le séparateur devient trop élevé.

Afin de garantir l'absence d'air dans le système, celui-ci doit maintenir une pression positive et des dispositifs doivent être installés pour empêcher l'entrée d'air indésirable. Le compresseur doit être équipé de contrôleurs de défaillance de pression d'entrée fiables, et des instruments auxiliaires doivent être installés pour détecter tout reflux de gaz. Si un reflux est détecté, le système de récupération se coupe automatiquement pour éviter tout dommage. Les vannes d'entrée et de sortie du compresseur doivent également être régulées pour maintenir la pression nécessaire et assurer le bon fonctionnement du réseau de gaz combustible.

L'ensemble des instruments et installations électriques présents dans le système de récupération des gaz de torchage doit être certifié antidéflagrant. Des mesures de protection contre la foudre doivent également être prises, en plus de l'installation d'un détecteur de gaz combustible, afin de pouvoir réagir rapidement à toute fuite de gaz.

Enfin, il est nécessaire d'installer une soupape de sécurité sur le réservoir de séparation gaz-liquide du compresseur. Lorsque la pression dépasse une valeur seuil, cette soupape permet de libérer le gaz excédentaire vers le système de torchage, réduisant ainsi les risques de surpression.

Dans des environnements froids ou humides, pour prolonger la durée de vie des équipements et faciliter leur maintenance, un abri fermé ou une protection contre la pluie doit être prévu pour le compresseur du système de récupération.

Il convient également de noter que le processus de récupération des gaz de torchage, tout en ayant un effet positif sur la réduction de la pollution de l'atmosphère en évacuant les gaz brûlés, génère des eaux usées huileuses. Ces eaux usées doivent être gérées correctement, en les renvoyant, si possible, dans le système de traitement des eaux usées des unités de production voisines. Si ce n'est pas possible, des mesures doivent être prises, telles que l'installation d'un réservoir pour l'huile usée, avec un système de séparation eau-huile pour recycler l'huile.

Le drainage du réservoir à eau, qui recueille certains condensats d'hydrocarbures, doit être dirigé vers les canalisations d'eaux usées de l'installation de production, lesquelles seront ensuite traitées dans une station de traitement des eaux.

Il est donc essentiel que le système de récupération des gaz de torchage soit conçu avec une attention particulière à la sécurité, à la prévention des risques d'explosion et de pollution, et à l'efficacité du traitement des eaux usées générées. La gestion efficace de ces aspects garantira non seulement la sécurité des opérations, mais aussi leur conformité aux normes environnementales et industrielles en vigueur.

Pourquoi l'écriture académique doit-elle être pensée en fonction des lecteurs ?
Comment optimiser les trajectoires de drones et la planification des dispositifs pour la collecte de données dans un environnement 3D ?
Comment créer des relations puissantes et durables avec les autres ?