Chaque fois que des processus utilisent la température et la pression pour modifier la structure moléculaire ou créer de nouveaux produits à partir de produits chimiques, il existe un risque d'incendie, d'explosion ou de rejet de liquides, de vapeurs, de gaz ou de produits chimiques inflammables ou toxiques. Le contrôle de ces événements indésirables nécessite une science spéciale appelée gestion de la sécurité des processus. Les termes sécurité des procédés et gestion de la sécurité des processus sont le plus souvent utilisés pour décrire la protection des employés, du public et de l'environnement contre les conséquences d'incidents majeurs indésirables impliquant des liquides inflammables et des matières hautement dangereuses. Selon l'Association des fabricants de produits chimiques des États-Unis (CMA), « la sécurité des procédés est le contrôle des dangers qui sont causés par une mauvaise opération ou un dysfonctionnement des procédés utilisés pour convertir les matières premières en produits finis, ce qui peut entraîner la libération non planifiée de matières dangereuses. » (AMC 1985).

Implication de l'industrie et de la sécurité des processus de travail

La technologie de sécurité des processus a joué un rôle important dans les industries de traitement chimique afin que la manipulation de liquides et de gaz inflammables et combustibles puisse se dérouler sans conséquences indésirables. Au cours des années 1980, les industries pétrolières et gazières, par exemple, ont reconnu que la technologie de sécurité des procédés à elle seule, sans gestion de la sécurité des procédés, n'empêcherait pas les incidents catastrophiques. Dans cette optique, un certain nombre d'associations industrielles, telles que, aux États-Unis, le Center for Chemical Process Safety (CCPS), l'American Petroleum Institute (API) et la Chemical Manufacturers' Association (CMA), ont lancé des programmes visant à développer et fournir des directives de gestion de la sécurité des procédés à l'usage de leurs membres. Comme l'a déclaré le CCPS, "l'évolution de la sécurité des procédés d'un problème purement technique à un problème exigeant des approches de gestion était essentielle à l'amélioration continue de la sécurité des procédés".

Le CCPS a été créé en 1985 pour promouvoir l'amélioration des techniques de gestion de la sécurité des procédés parmi ceux qui stockent, manipulent, traitent et utilisent des produits chimiques et des matériaux dangereux. En 1988, la Chemical Manufacturer's Association (CMA) a lancé son programme Responsible Care® décrivant l'engagement de chaque entreprise membre envers la responsabilité environnementale, sanitaire et sécuritaire dans la gestion des produits chimiques.

En 1990, l'API a lancé un programme à l'échelle de l'industrie intitulé STEP-Strategies for Today's Environmental Partnership, dans le but d'améliorer les performances de l'industrie pétrolière et gazière en matière d'environnement, de santé et de sécurité. L'un des sept éléments stratégiques du programme STEP porte sur la sécurité de l'exploitation et des procédés pétroliers. Les documents suivants sont des exemples de certains des matériaux développés à la suite du programme STEP qui fournissent des conseils à l'industrie pétrolière et gazière pour aider à prévenir l'apparition ou à minimiser les conséquences de rejets catastrophiques de liquides et de vapeurs inflammables ou de matériaux de procédé dangereux :

• Gestion des aléas du procédé (RP 750)

Le RP 750 couvre la gestion des risques liés aux procédés d'hydrocarbures dans la conception, la construction, le démarrage, l'exploitation, l'inspection, la maintenance et les modifications des installations. Elle s'applique spécifiquement aux raffineries, aux usines pétrochimiques et aux grandes installations de traitement qui utilisent, produisent, traitent ou stockent des liquides inflammables et des produits chimiques de traitement toxiques en quantités supérieures à certaines quantités dangereuses (telles qu'elles y sont définies).

• Gestion des risques associés à l'emplacement des bâtiments de l'usine de traitement (RP 752)

Le RP 752, co-développé par API et CMA, est destiné à aider à identifier les bâtiments d'usine de traitement préoccupants, à comprendre les dangers potentiels liés à leur emplacement dans l'installation de traitement et à gérer les risques d'incendie, d'explosion et de rejets toxiques.

• Pratiques de gestion, processus d'auto-évaluation et ressources documentaires (RP 9000)

Le RP 9000 fournit des ressources documentaires et une méthodologie d'auto-évaluation pour mesurer les progrès dans la mise en œuvre des éléments de gestion de la sécurité des processus.

Voici des exemples d'autres organisations qui ont élaboré des documents et des programmes fournissant des conseils sur la gestion de la sécurité des procédés chimiques :

• Rapport des conseillers en ressources des organisations (ORC), Process Hazards Management of Substances with Catastrophic Potential
• Association nationale des raffineurs de pétrole (NPRA), programme BEST (Building Environmental Stewardship Tools)
• Organisation internationale du travail (OIT), Code de pratique pour la prévention des risques d'accidents majeurs
• Chambre de commerce internationale (CCI), Charte pour le développement durable.cmp01ce.doc

La conception et la technologie du procédé, les changements dans le procédé, les matériaux et les changements dans les matériaux, les pratiques et procédures d'exploitation et de maintenance, la formation, la préparation aux situations d'urgence et d'autres éléments affectant le procédé doivent tous être pris en compte dans l'identification et l'évaluation systématiques des dangers afin de déterminer qu'ils aient ou non le potentiel de conduire à une catastrophe sur le lieu de travail et dans la communauté environnante.

À partir du début des années 1980, un certain nombre d'incidents majeurs graves se sont produits dans les industries pétrolière et chimique impliquant des matières hautement dangereuses, entraînant un nombre considérable de décès et de blessures et des pertes matérielles importantes. Ces incidents ont donné l'impulsion aux agences gouvernementales, aux organisations syndicales et aux associations industrielles du monde entier pour développer et mettre en œuvre des codes, des réglementations, des procédures et des pratiques de travail sûres visant à éliminer ou à atténuer ces événements indésirables, grâce à l'application des principes de sécurité des processus. la gestion. Ils sont discutés plus en détail dans le Catastrophes, naturelles et technologiques chapitre et ailleurs dans ce Encyclopédie.

En réponse aux préoccupations du public concernant les dangers potentiels des produits chimiques, les gouvernements et les organismes de réglementation du monde entier ont lancé des programmes exigeant que les fabricants et les utilisateurs identifient les matières dangereuses sur le lieu de travail et informent les employés et les consommateurs des dangers présentés par leur fabrication, leur utilisation, leur stockage et manutention. Ces programmes, qui couvraient la préparation et l'intervention en cas d'urgence, la reconnaissance des dangers, la connaissance des produits, le contrôle des produits chimiques dangereux et la notification des rejets toxiques, comprenaient le traitement des hydrocarbures.

Exigences de gestion de la sécurité des processus

La gestion de la sécurité des procédés fait partie intégrante du programme global de sécurité de l'installation de traitement chimique. Un programme efficace de gestion de la sécurité des procédés nécessite le leadership, le soutien et l'implication de la haute direction, de la direction des installations, des superviseurs, des employés, des sous-traitants et des employés des sous-traitants.

Les éléments à prendre en compte lors de l'élaboration d'un programme de gestion de la sécurité des procédés comprennent :

• Continuité interdépendante des opérations, des systèmes et de l'organisation
• Gestion des informations. Le programme de gestion de la sécurité des procédés repose sur la disponibilité et l'accès à de bons dossiers et documents.
• Contrôle de la qualité des processus, des déviations et des exceptions et des méthodes alternatives
• Gestion et supervision de l'accessibilité et des communications. Étant donné que la gestion de la sécurité des procédés est à la base de tous les efforts de sécurité au sein de l'installation, la responsabilité et la responsabilisation de la direction, de la supervision et des employés doivent être clairement définies, communiquées et comprises pour que le programme fonctionne.
• Buts et objectifs, audits de conformité et mesure du rendement. Avant la mise en œuvre, il est important d'établir des buts et des objectifs à long terme et à court terme pour chacun des éléments du programme de gestion de la sécurité des procédés.

Éléments du programme de gestion de la sécurité des procédés

Tous les programmes de gestion de la sécurité des procédés des installations chimiques couvrent les mêmes exigences de base, bien que le nombre d'éléments du programme puisse varier selon les critères utilisés. Quel que soit le document source du gouvernement, de l'entreprise ou de l'association utilisé comme guide, il existe un certain nombre d'exigences de base qui doivent être incluses dans chaque programme de gestion de la sécurité des procédés chimiques :

• informations sur la sécurité des processus
• implication des employés
• analyse des risques du processus
• gestion du changement
• procédures d'exploitation
• pratiques de travail sécuritaires et permis
• information et formation des employés
• personnel de l'entrepreneur
• revues de sécurité avant le démarrage
• assurance qualité de la conception
• entretien et intégrité mécanique
• réponse d'urgence
• audits de sécurité périodiques
• enquête sur les incidents de processus
• normes et réglementations
• secrets commerciaux.

Informations sur la sécurité des processus

Les informations sur la sécurité des procédés sont utilisées par l'industrie des procédés pour définir les procédés, les matériaux et les équipements critiques. Les informations sur la sécurité des procédés comprennent toutes les informations écrites disponibles concernant la technologie des procédés, l'équipement des procédés, les matières premières et les produits et les risques chimiques avant de procéder à une analyse des dangers des procédés. D'autres informations critiques sur la sécurité des procédés sont la documentation relative aux examens des projets d'immobilisations et aux critères de conception.

Informations chimiques comprend non seulement les propriétés chimiques et physiques, la réactivité et les données corrosives et la stabilité thermique et chimique des produits chimiques tels que les hydrocarbures et les matériaux hautement dangereux dans le processus, mais également les effets dangereux du mélange par inadvertance de différents matériaux incompatibles. Les informations chimiques comprennent également celles qui peuvent être nécessaires pour effectuer des évaluations des risques environnementaux des rejets toxiques et inflammables et des limites d'exposition admissibles.

Informations sur la technologie de processus comprend des organigrammes fonctionnels et/ou des organigrammes de processus simples ainsi que des descriptions de la chimie de chaque processus spécifique avec les limites supérieures et inférieures de sécurité pour les températures, les pressions, les débits, les compositions et, le cas échéant, les bilans de matériaux et d'énergie de conception de processus. Les conséquences des écarts dans le processus et les matériaux, y compris leur effet sur la sécurité et la santé des employés, sont également déterminées. Chaque fois que des processus ou des matériaux sont modifiés, les informations sont mises à jour et réévaluées conformément au système de gestion des modifications de l'installation.

Informations sur l'équipement de processus et la conception mécanique comprend une documentation couvrant les codes de conception utilisés et indiquant si l'équipement est conforme ou non aux pratiques d'ingénierie reconnues. Une détermination est faite pour savoir si l'équipement existant qui a été conçu et construit conformément aux codes, normes et pratiques qui ne sont plus d'usage général est entretenu, exploité, inspecté et testé pour assurer un fonctionnement sûr et continu. Les informations sur les matériaux de construction, les schémas de tuyauterie et d'instruments, la conception du système de secours, la classification électrique, la conception de la ventilation et les systèmes de sécurité sont mises à jour et réévaluées lorsque des changements se produisent.

Implication des employés

Les programmes de gestion de la sécurité des procédés devraient inclure la participation des employés à l'élaboration et à la conduite des analyses de la sécurité des procédés et d'autres éléments du programme. L'accès aux informations sur la sécurité des processus, aux rapports d'enquête sur les incidents et aux analyses des risques liés aux processus est généralement fourni à tous les employés et employés des sous-traitants travaillant dans la zone. La plupart des pays industrialisés exigent que les travailleurs soient systématiquement informés de l'identification, de la nature et de la manipulation en toute sécurité de tous les produits chimiques auxquels ils peuvent être exposés.

Analyse des risques du procédé

Une fois les informations sur la sécurité du procédé compilées, une analyse approfondie et systématique des dangers du procédé multidisciplinaire, adaptée à la complexité du procédé, est effectuée afin d'identifier, d'évaluer et de contrôler les dangers du procédé. Les personnes effectuant l'analyse des risques du procédé doivent être bien informées et expérimentées dans les opérations pertinentes de chimie, d'ingénierie et de procédé. Chaque équipe d'analyse comprend normalement au moins une personne parfaitement familière avec le processus analysé et une personne compétente dans la méthodologie d'analyse des dangers utilisée.

L'ordre de priorité utilisé pour déterminer à quel endroit de l'installation commencer à effectuer des analyses des risques liés aux procédés est basé sur les critères suivants :

• étendue et nature des risques liés au procédé
• nombre de travailleurs potentiellement concernés
• historique de fonctionnement et d'incidents du procédé
• âge du processus.

Un certain nombre de méthodes d'analyse de la sécurité des procédés sont utilisées dans l'industrie chimique.

La "Et qu'est-ce qui se passerait si?" méthode pose une série de questions pour examiner les scénarios de danger potentiel et les conséquences possibles et est le plus souvent utilisé lors de l'examen de modifications ou de changements proposés au processus, aux matériaux, à l'équipement ou à l'installation.

La méthode de la "liste de contrôle" est similaire au "et si?" méthode, sauf qu'une liste de contrôle préalablement élaborée est utilisée et est spécifique à l'opération, aux matériaux, au processus et à l'équipement. Cette méthode est utile lors de la réalisation d'examens de pré-démarrage à la fin de la construction initiale ou après des révisions ou des ajouts majeurs à l'unité de traitement. Une combinaison du "et si?" et les méthodes de «liste de contrôle» sont souvent utilisées lors de l'analyse d'unités identiques en termes de construction, de matériaux, d'équipement et de processus.

La méthode d'étude des dangers et de l'opérabilité (HAZOP) est couramment utilisé dans les industries chimiques et pétrolières. Il s'agit d'une équipe multidisciplinaire, guidée par un leader expérimenté. L'équipe utilise des mots guides spécifiques, tels que « non », « augmenter », « diminuer » et « inverser », qui sont systématiquement appliqués pour identifier les conséquences des écarts par rapport à l'intention de conception pour les processus, les équipements et les opérations analysés.

Analyses d'arbres de défaillances/arbres d'événements sont des techniques déductives formelles similaires utilisées pour estimer la probabilité quantitative qu'un événement se produise. L'analyse de l'arbre de défaillances fonctionne à rebours à partir d'un incident défini pour identifier et afficher la combinaison d'erreurs opérationnelles et/ou de pannes d'équipement qui ont été impliquées dans l'incident. L'analyse de l'arbre des événements, qui est l'inverse de l'analyse de l'arbre des défaillances, fonctionne à partir d'événements spécifiques ou de séquences d'événements, afin d'identifier ceux qui pourraient entraîner des dangers, et ainsi calculer la probabilité qu'une séquence d'événements se produise.

La mode de défaillance et méthode d'analyse des effets présente sous forme de tableau chaque système de processus ou unité d'équipement avec ses modes de défaillance, l'effet de chaque défaillance potentielle sur le système ou l'unité et la gravité de chaque défaillance pour l'intégrité du système. Les modes de défaillance sont ensuite classés par ordre d'importance pour déterminer lequel est le plus susceptible de provoquer un incident grave.

Quelle que soit la méthode utilisée, toutes les analyses des risques liés aux procédés chimiques tiennent compte des éléments suivants :

• emplacement du processus, emplacement et dangers du processus
• identification de tout incident antérieur ou quasi-accident avec des conséquences catastrophiques potentielles
• contrôles techniques et administratifs applicables aux dangers
• les interrelations des contrôles et l'application appropriée de la méthodologie de détection pour fournir des alertes précoces
• conséquences des facteurs humains, de l'emplacement de l'installation et de l'échec des contrôles
• conséquences des effets sur la sécurité et la santé des travailleurs dans les zones de défaillance potentielle.

Gestion du changement

Les installations de traitement chimique devraient élaborer et mettre en œuvre des programmes prévoyant la révision des informations, procédures et pratiques sur la sécurité des procédés à mesure que des changements se produisent. Ces programmes comprennent un système d'autorisation de gestion et une documentation écrite pour les modifications apportées aux matériaux, aux produits chimiques, à la technologie, à l'équipement, aux procédures, au personnel et aux installations qui affectent chaque processus.

La gestion des programmes de changement dans l'industrie chimique, par exemple, comprend les domaines suivants :

• changement de technologie de traitement des hydrocarbures
• changements dans l'installation, l'équipement ou les matériaux (par exemple, catalyseurs ou additifs)
• gestion du changement de personnel et des changements organisationnels et de personnel
• changements temporaires, écarts et changements permanents
• amélioration des connaissances en matière de sécurité des procédés, notamment :
  
  • base technique de la modification proposée
  • impact du changement sur la sécurité, la santé et l'environnement
  • modifications des procédures d'exploitation et des pratiques de travail sécuritaires
  • modifications nécessaires à d'autres processus
  • temps nécessaire au changement
  • exigences d'autorisation pour le changement proposé
  • mettre à jour la documentation relative aux informations sur les processus, aux procédures d'exploitation et aux pratiques de sécurité
  • formation ou éducation requise en raison d'un changement

• gestion des changements subtils (tout ce qui n'est pas un remplacement en nature)
• changements non courants.

Le système de gestion du changement comprend l'information des employés impliqués dans le processus et le personnel de maintenance et de l'entrepreneur dont les tâches seraient affectées par tout changement des changements et la fourniture de procédures d'exploitation mises à jour, d'informations sur la sécurité du processus, de pratiques de travail sûres et de formation au besoin, avant le démarrage du processus ou de la partie affectée du processus.

Procédures d'exploitation

Les installations de traitement chimique doivent élaborer et fournir des instructions d'exploitation et des procédures détaillées aux travailleurs. Les instructions d'utilisation doivent être régulièrement revues pour s'assurer qu'elles sont complètes et exactes (et mises à jour ou modifiées au fur et à mesure des changements) et couvrir les limites de fonctionnement de l'unité de traitement, y compris les trois domaines suivants :

1. conséquences d'un écart
2. étapes pour éviter ou corriger une déviation
3. fonctions des systèmes de sûreté liées aux limites de fonctionnement.

Les travailleurs impliqués dans le processus ont accès à des instructions d'utilisation couvrant les domaines suivants :

• démarrage initial (démarrage après rotations, urgences et opérations temporaires)
• démarrage normal (fonctionnement normal et temporaire et arrêt normal)
• opérations d'urgence et arrêt d'urgence
• conditions dans lesquelles un arrêt d'urgence est requis et attribution des responsabilités d'arrêt à des opérateurs qualifiés
• travail non routinier
• interface opérateur-processus et opérateur-équipement
• contrôles administratifs vs contrôles automatisés.

Pratiques de travail sécuritaires

Les installations de traitement chimique doivent mettre en œuvre des programmes de travail à chaud et de permis de travail sécuritaire et d'ordre de travail pour contrôler les travaux effectués dans ou à proximité des zones de traitement. Les superviseurs, les employés et le personnel de l'entrepreneur doivent connaître les exigences des divers programmes de permis, y compris la délivrance et l'expiration des permis et les mesures appropriées de sécurité, de manutention des matériaux et de protection et de prévention des incendies.

Les types de travaux inclus dans les programmes typiques de permis d'installations chimiques comprennent les suivants :

• travaux à chaud (soudure, piquage à chaud, moteurs à combustion interne, etc.)
• cadenassage/étiquetage de l'énergie électrique, mécanique, pneumatique et de la pression
• entrée en espace confiné et utilisation de gaz inerte
• purger, ouvrir et nettoyer les cuves, les réservoirs, l'équipement et les conduites de traitement
• contrôle de l'entrée dans les zones de traitement par le personnel non affecté.

Les installations chimiques doivent développer et mettre en œuvre des pratiques de travail sûres pour contrôler les dangers potentiels pendant les opérations de traitement, couvrant les domaines de préoccupation suivants :

• propriétés et dangers des matériaux, catalyseurs et produits chimiques utilisés dans le procédé
• contrôles techniques, administratifs et de protection individuelle pour prévenir les expositions
• mesures à prendre en cas de contact physique ou d'exposition à des produits chimiques dangereux
• contrôle de la qualité des matières premières, des catalyseurs et contrôle des stocks de produits chimiques dangereux
• fonctions de système de sécurité et de protection (interverrouillage, suppression, détection, etc.)
• risques spéciaux ou uniques sur le lieu de travail.

Information et formation des employés

Les installations de traitement chimique devraient utiliser des programmes formels de formation sur la sécurité des procédés pour former et éduquer les superviseurs et les travailleurs en place, réaffectés et nouveaux. La formation dispensée aux superviseurs et aux travailleurs de l'exploitation et de la maintenance des procédés chimiques devrait couvrir les domaines suivants :

• compétences, connaissances et qualifications requises des employés de processus
• sélection et développement de programmes de formation liés aux processus
• mesurer et documenter le rendement et l'efficacité des employés
• conception des procédures d'exploitation et de maintenance des procédés
• vue d'ensemble des opérations de procédé et des risques liés au procédé
• disponibilité et adéquation des matériaux et des pièces de rechange pour les processus dans lesquels ils doivent être utilisés
• processus de démarrage, d'exploitation, d'arrêt et procédures d'urgence
• risques pour la sécurité et la santé liés au procédé, aux catalyseurs et aux matériaux
• les pratiques et procédures de travail sécuritaires de l'installation et de la zone de traitement.

Personnel de l'entrepreneur

Les entrepreneurs sont souvent employés dans des installations de traitement chimique. Les installations doivent mettre en place des procédures pour s'assurer que le personnel de l'entrepreneur effectuant des travaux d'entretien, de réparation, de remise en état, de rénovation majeure ou de spécialité est pleinement conscient des dangers, des matériaux, des processus, des procédures d'exploitation et de sécurité et de l'équipement dans la zone. Des évaluations périodiques des performances sont effectuées pour s'assurer que le personnel de l'entrepreneur est formé, qualifié, suit toutes les règles et procédures de sécurité et est informé et conscient de ce qui suit :

• les risques potentiels d'incendie, d'explosion et de rejets toxiques liés à leur travail
• les procédures de sécurité de l'usine et les pratiques de travail sécuritaires de l'entrepreneur
• plan d'urgence et actions du personnel de l'entrepreneur
• contrôles pour l'entrée, la sortie et la présence du personnel de l'entrepreneur dans les zones de traitement.

Examens de sécurité avant le démarrage

Des examens de la sécurité des procédés de pré-démarrage sont effectués dans les usines chimiques avant le démarrage de nouvelles installations de traitement et l'introduction de nouvelles matières ou produits chimiques dangereux dans les installations, à la suite d'une révision majeure et lorsque les installations ont subi des modifications de processus importantes.

Les examens de sécurité préalables au démarrage garantissent que les éléments suivants ont été accomplis :

• la construction, les matériaux et l'équipement sont vérifiés conformément aux critères de conception
• les systèmes de processus et le matériel, y compris la logique de commande informatique, ont été inspectés, testés et certifiés
• les alarmes et les instruments sont inspectés, testés et certifiés
• les dispositifs de secours et de sécurité et les systèmes de signalisation sont inspectés, testés et certifiés
• les systèmes de protection et de prévention des incendies sont inspectés, testés et certifiés
• des procédures de sécurité, de prévention des incendies et d'intervention d'urgence sont élaborées, révisées, en place et sont appropriées et adéquates
• les procédures de démarrage sont en place et les mesures appropriées ont été prises
• une analyse des risques du processus a été effectuée et toutes les recommandations ont été traitées, mises en œuvre ou résolues et les actions documentées
• toutes les formations initiales et/ou de remise à niveau requises pour les opérateurs et le personnel de maintenance, y compris les interventions d'urgence, les risques liés aux procédés et les risques pour la santé, sont terminées
• toutes les procédures d'exploitation (normales et perturbées), les manuels d'exploitation, les procédures d'équipement et les procédures d'entretien sont terminés et en place
• gestion des exigences de changement pour les nouveaux processus et les modifications aux processus existants ont été respectées.

Assurance qualité de la conception

Lorsque de nouveaux procédés ou des changements majeurs aux procédés existants sont entrepris, une série d'examens de conception de la sécurité des procédés est normalement effectuée avant et pendant la construction (avant l'examen préalable au démarrage). L'examen de contrôle de la conception, effectué juste avant l'émission des plans et devis en tant que « dessins de conception définitifs », couvre les domaines suivants :

• plan parcellaire, implantation, espacement, classement électrique et drainage
• analyse des risques et conception de la chimie des procédés
• exigences et qualifications en matière de gestion de projet
• conception et intégrité des équipements de procédé et des équipements mécaniques
• dessins de tuyauterie et d'instruments
• ingénierie de la fiabilité, alarmes, verrouillages, décharges et dispositifs de sécurité
• matériaux de construction et compatibilité.

Un autre examen est normalement effectué juste avant le début de la construction et couvre les éléments suivants :

• procédures de démolition et d'excavation
• contrôle des matières premières
• contrôle du personnel de construction et de l'équipement sur les installations et sur le site
• procédures et inspection de fabrication, de construction et d'installation.

Un ou plusieurs examens sont généralement effectués au cours de la construction ou de la modification pour s'assurer que les domaines suivants sont conformes aux spécifications de conception et aux exigences de l'installation :

• matériaux de construction fournis et utilisés comme spécifié
• bonnes techniques d'assemblage et de soudage, inspections, vérifications et certifications
• les risques chimiques et professionnels pour la santé pris en compte pendant la construction
• risques de sécurité physiques, mécaniques et opérationnels pris en compte pendant la construction et le permis d'installation et les pratiques de sécurité suivies
• systèmes provisoires de protection et d'intervention d'urgence fournis et fonctionnels.

Maintenance et intégrité mécanique

Les installations de traitement ont des programmes pour maintenir l'intégrité continue de l'équipement lié au processus, y compris l'inspection périodique, les tests, le maintien des performances, les mesures correctives et l'assurance qualité. Les programmes visent à garantir que l'intégrité mécanique de l'équipement et des matériaux est examinée et certifiée et que les défauts sont corrigés avant le démarrage, ou que des dispositions sont prises pour des mesures de sécurité appropriées.

Les programmes d'intégrité mécanique couvrent les équipements et systèmes suivants :

• récipients sous pression et réservoirs de stockage
• systèmes d'arrêt d'urgence et de protection contre les incendies
• processus de protection tels que les systèmes et dispositifs de décharge et de ventilation, les commandes, les verrouillages, les capteurs et les alarmes
• pompes et systèmes de tuyauterie (y compris les composants tels que les vannes)
• assurance qualité, matériaux de construction et ingénierie de la fiabilité
• programmes de maintenance et de maintenance préventive.

Les programmes d'intégrité mécanique couvrent également l'inspection et les tests des matériaux de maintenance, des pièces de rechange et de l'équipement pour assurer une installation correcte et une adéquation à l'application de processus impliquée. Les critères d'acceptation et la fréquence des inspections et des tests doivent être conformes aux recommandations des fabricants, aux bonnes pratiques d'ingénierie, aux exigences réglementaires, aux pratiques de l'industrie, aux politiques de l'établissement ou à l'expérience antérieure.

Intervention d'urgence

Les programmes de préparation et d'intervention en cas d'urgence sont élaborés pour couvrir l'ensemble d'une installation de traitement et pour permettre l'identification des dangers et l'évaluation des dangers potentiels du procédé. Ces programmes comprennent la formation et l'éducation des employés et des sous-traitants sur les procédures de notification, d'intervention et d'évacuation en cas d'urgence.

Un programme typique de préparation aux situations d'urgence d'une installation de traitement est conforme aux exigences applicables de l'entreprise et de la réglementation et comprend les éléments suivants :

• système distinctif d'alarme ou de notification des employés et/ou de la communauté
• méthode privilégiée de signalement interne des incendies, des déversements, des rejets et des urgences
• exigences de signalement des incidents liés aux processus aux organismes gouvernementaux appropriés
• arrêt d'urgence, évacuation, procédures de comptabilisation du personnel, procédures d'évacuation d'urgence, retrait de véhicules et d'équipements et affectations d'itinéraires
• procédures, tâches et capacités d'intervention d'urgence et de sauvetage, y compris les employés, la sécurité publique, les entrepreneurs et les organisations d'entraide
• procédures de manipulation de petits déversements ou rejets de produits chimiques dangereux
• procédures de fourniture et de protection de l'alimentation et des services publics de secours
• plans de poursuite des activités, sources de personnel et d'équipement
• conservation des documents et des dossiers, sécurité du site, nettoyage, sauvetage et restauration.

Audits de sécurité périodiques

De nombreuses installations de traitement utilisent des audits de gestion de la sécurité des processus d'auto-évaluation pour mesurer les performances de l'installation et assurer la conformité aux exigences de sécurité des processus internes et externes (réglementation, entreprise et industrie). Les deux principes de base de la réalisation d'audits d'auto-évaluation sont : rassembler toute la documentation pertinente couvrant les exigences de gestion de la sécurité des processus dans une installation spécifique et déterminer la mise en œuvre et l'efficacité du programme en suivant leur application dans un ou plusieurs processus sélectionnés. Un rapport sur les conclusions de l'audit et les recommandations est élaboré et la direction de l'établissement conserve une documentation indiquant comment les lacunes ont été corrigées ou atténuées et, dans le cas contraire, les raisons pour lesquelles aucune mesure corrective n'a été prise.

Les programmes d'audit de conformité dans les installations de traitement des hydrocarbures couvrent les domaines suivants :

• établissement des objectifs, du calendrier et des méthodes de vérification des constatations avant l'audit
• détermination de la méthodologie (ou du format) à utiliser pour la réalisation de l'audit et élaboration de listes de contrôle ou de formulaires de rapport d'audit appropriés
• être prêt à certifier la conformité aux exigences du gouvernement, de l'industrie et de l'entreprise
• affectation d'équipes d'audit compétentes (expertise interne et/ou externe)
• réponses rapides à toutes les conclusions et recommandations et documentation des mesures prises
• conservation d'une copie d'au moins le rapport d'audit de conformité le plus récent au dossier.

Des listes de contrôle spécifiques aux installations et aux unités de traitement sont souvent élaborées pour être utilisées lors de la réalisation d'audits de sécurité des processus qui couvrent les éléments suivants :

• aperçu du programme d'orientation et de gestion de la sécurité des procédés
• visite préliminaire de la raffinerie ou de l'installation de traitement du gaz
• examen de la documentation de l'installation de traitement
• « incidents antérieurs » et quasi-accidents (dans l'installation de traitement ou une unité spécifique)
• détermination et examen des unités de processus sélectionnées à auditer
• construction de l'unité de traitement (modifications initiales et ultérieures)
• risques chimiques de l'unité de procédé (matières premières, catalyseurs, produits chimiques de procédé, etc.)
• opérations unitaires de processus
• commandes, décharges et systèmes de sécurité de l'unité de traitement
• maintenance, réparation, test et inspection de l'unité de traitement
• formation liée à l'unité de processus et implication des employés
• processus facilité gestion du programme de changement, mise en œuvre et efficacité
• traiter la protection contre les incendies et les procédures de notification et d'intervention en cas d'urgence.

Étant donné que les objectifs et la portée des audits peuvent varier, l'équipe d'audit de conformité doit comprendre au moins une personne connaissant bien le processus audité, une personne ayant une expertise en matière de réglementation et de normes applicables et d'autres personnes ayant les compétences et les qualifications nécessaires pour effectuer l'audit. La direction peut décider d'inclure un ou plusieurs experts externes dans l'équipe d'audit en raison du manque de personnel ou d'expertise de l'établissement, ou en raison d'exigences réglementaires.

Enquête sur les incidents de processus

Les installations de traitement ont mis en place des programmes pour enquêter et analyser en profondeur les incidents et les quasi-accidents liés au processus, traiter et résoudre rapidement les conclusions et les recommandations et examiner les résultats avec les travailleurs et les sous-traitants dont les tâches sont pertinentes pour les conclusions de l'incident. Les incidents (ou quasi-accidents) font l'objet d'une enquête approfondie dès que possible par une équipe qui comprend au moins une personne connaissant bien le fonctionnement du procédé concerné et d'autres ayant les connaissances et l'expérience appropriées.

Normes et réglementations

Les installations de traitement sont soumises à deux formes distinctes et séparées de normes et de réglementations.

1. Les codes, normes et réglementations externes applicables à la conception, à l'exploitation et à la protection des installations de traitement et des employés comprennent généralement des réglementations gouvernementales et des normes et pratiques d'associations et de l'industrie.
2. Les politiques, directives et procédures internes, élaborées ou adoptées par l'entreprise ou l'établissement pour compléter les exigences externes et couvrir des processus distincts ou uniques, sont revues périodiquement et modifiées si nécessaire, conformément au système de gestion du changement de l'établissement.

Secrets commerciaux

La gestion des installations de traitement doit fournir des informations sur le processus, sans tenir compte d'éventuels secrets commerciaux ou accords de confidentialité, aux personnes qui sont :

• responsable de la collecte et de la compilation des informations sur la sécurité des procédés
• effectuer des analyses des risques liés aux procédés et des audits de conformité
• élaborer des procédures d'entretien, d'exploitation et de sécurité au travail
• impliqué dans les enquêtes sur les incidents (quasi-accidents)
• responsable de la planification et de l'intervention d'urgence.

Les installations exigent généralement que les personnes à qui les informations sur le processus sont mises à disposition s'engagent à ne pas divulguer les informations.

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Adapté de NIOSH 1984.

Les peintures et les revêtements comprennent les peintures, les vernis, les laques, les teintures, les encres d'imprimerie et plus encore. Les peintures traditionnelles consistent en une dispersion de particules de pigment dans un véhicule composé d'un agent filmogène ou liant (généralement une huile ou une résine) et d'un diluant (généralement un solvant volatil). De plus, il peut y avoir une grande variété de charges et d'autres additifs. Un vernis est une solution d'huile et de résine naturelle dans un solvant organique. Des résines synthétiques peuvent également être utilisées. Les laques sont des revêtements dans lesquels le film sèche ou durcit entièrement par évaporation du solvant.

Les peintures traditionnelles contenaient moins de 70 % de solides, le reste étant principalement constitué de solvants. Les réglementations sur la pollution de l'air limitant la quantité de solvants pouvant être émis dans l'atmosphère ont entraîné le développement d'une grande variété de peintures de substitution contenant peu ou pas de solvants organiques. Ceux-ci comprennent : les peintures au latex à base d'eau ; peintures catalysées à deux composants (par exemple, systèmes époxy et uréthane); les peintures à haute teneur en solides (plus de 70 % de solides), y compris les peintures plastisol composées principalement de pigments et de plastifiants ; peintures durcies par rayonnement; et revêtements en poudre.

Selon le National Institute for Occupational Safety and Health des États-Unis (NIOSH 1984), environ 60 % des fabricants de peinture employaient moins de 20 travailleurs et seulement 3 % environ avaient plus de 250 travailleurs. Ces statistiques devraient être représentatives des fabricants de peinture du monde entier. Cela indique une prédominance de petits ateliers, dont la plupart n'auraient pas d'expertise interne en matière de santé et de sécurité.

Processus de manufacture

En général, la fabrication de peintures et autres revêtements est une série d'opérations unitaires utilisant des procédés discontinus. Il y a peu ou pas de réactions chimiques ; les opérations sont essentiellement mécaniques. La fabrication implique l'assemblage des matières premières, le mélange, la dispersion, la dilution et l'ajustement, le remplissage des conteneurs et l'entreposage.

Peintures

Les matières premières utilisées pour fabriquer les peintures se présentent sous forme de liquides, de solides, de poudres, de pâtes et de boues. Ceux-ci sont pesés manuellement et prémélangés. Les particules de pigment agglomérées doivent être réduites à la taille de pigment d'origine, et les particules doivent être mouillées avec le liant pour assurer la dispersion dans la matrice liquide. Ce processus de dispersion, appelé broyage, est effectué avec une variété de types d'équipements, y compris des disperseurs à roue à arbre à grande vitesse, des mélangeurs de pâte, des broyeurs à boulets, des broyeurs à sable, des broyeurs à trois cylindres, des broyeurs à carlin, etc. Après un premier cycle, qui peut prendre jusqu'à 48 heures, de la résine est ajoutée à la pâte et le processus de broyage est répété pendant une période plus courte. Le matériau dispersé est ensuite transféré par gravité vers un réservoir de décharge où un matériau supplémentaire tel que des composés de teinture peut être ajouté. Pour les peintures à base d'eau, le liant est généralement ajouté à ce stade. La pâte est ensuite diluée avec de la résine ou du solvant, filtrée puis à nouveau transférée par gravité vers la zone de remplissage des bidons. Le remplissage peut se faire manuellement ou mécaniquement.

Après le processus de dispersion, il peut être nécessaire de nettoyer les réservoirs et les broyeurs avant d'introduire un nouveau lot. Cela peut impliquer des outils manuels et électriques, ainsi que des nettoyants alcalins et des solvants.

Laques

La production de laque est généralement effectuée dans un équipement fermé tel que des réservoirs ou des mélangeurs afin de minimiser l'évaporation du solvant, ce qui entraînerait des dépôts d'un film de laque sèche sur l'équipement de traitement. Sinon, la production de laque se déroule de la même manière que la production de peinture.

Vernis

La fabrication de vernis oléorésineux consiste à cuire l'huile et la résine pour les rendre plus compatibles, développer des molécules ou polymères de haut poids moléculaire et augmenter la solubilité dans le solvant. Les usines plus anciennes peuvent utiliser des bouilloires portables et ouvertes pour le chauffage. La résine et l'huile ou la résine seule sont ajoutées à la bouilloire, puis chauffées à environ 316 °C. Les résines naturelles doivent être chauffées avant d'ajouter les huiles. Les matériaux sont versés sur le dessus de la bouilloire. Pendant la cuisson, les marmites sont recouvertes de hottes réfractaires. Après la cuisson, les bouilloires sont déplacées dans des pièces où elles sont refroidies rapidement, souvent par pulvérisation d'eau, puis des diluants et des siccatifs sont ajoutés.

Les usines modernes utilisent de grands réacteurs fermés d'une capacité de 500 à 8,000 XNUMX gallons. Ces réacteurs sont similaires à ceux utilisés dans l'industrie des procédés chimiques. Ils sont équipés d'agitateurs, de hublots, de conduites de remplissage et de vidange des réacteurs, de condenseurs, d'appareils de mesure de température, de sources de chaleur, etc.

Dans les usines anciennes et modernes, la résine amincie est filtrée comme dernière étape avant l'emballage. Cela se fait normalement pendant que la résine est encore chaude, généralement à l'aide d'un filtre-presse.

Revêtements en poudre

Les revêtements en poudre sont des systèmes sans solvant basés sur la fusion et la fusion de résine et d'autres particules d'additifs sur les surfaces d'objets chauffés. Les revêtements en poudre peuvent être soit thermodurcissables soit thermoplastiques, et comprennent des résines telles que des époxydes, du polyéthylène, des polyesters, du chlorure de polyvinyle et des acryliques.

La méthode de fabrication la plus courante implique le mélange à sec des ingrédients en poudre et le mélange à l'état fondu par extrusion (voir figure 1). La résine sèche ou le liant, le pigment, la charge et les additifs sont pesés et transférés dans un prémélangeur. Ce processus est similaire aux opérations de mélange à sec dans la fabrication du caoutchouc. Après mélange, le matériau est placé dans une extrudeuse et chauffé jusqu'à ce qu'il fonde. Le matériau fondu est extrudé sur une bande transporteuse de refroidissement puis transféré vers un granulateur grossier. Le matériau granulé est passé dans un broyeur fin puis tamisé pour obtenir la granulométrie souhaitée. Le revêtement en poudre est ensuite conditionné.

Figure 1. Organigramme pour la fabrication de revêtements en poudre par la méthode d'extrusion-mélange à l'état fondu

Les dangers et leur prévention

En général, les principaux risques associés à la fabrication de peintures et de revêtements impliquent la manipulation des matériaux ; substances toxiques, inflammables ou explosives ; et des agents physiques tels que les chocs électriques, le bruit, la chaleur et le froid.

La manutention manuelle des caisses, fûts, conteneurs, etc. qui contiennent les matières premières et les produits finis sont des sources majeures de blessures dues à un soulèvement incorrect, des glissades, des chutes, des chutes de conteneurs, etc. Les précautions comprennent des contrôles techniques/ergonomiques tels que des aides à la manutention (rouleaux, crics et plates-formes) et des équipements mécaniques (convoyeurs, palans et chariots élévateurs), des sols antidérapants, des équipements de protection individuelle (EPI) tels que des chaussures de sécurité et une formation appropriée. en levage manuel et autres techniques de manutention.

Les risques chimiques comprennent l'exposition à des poussières toxiques telles que les pigments de chromate de plomb, qui peuvent survenir pendant la pesée, le remplissage des trémies du mélangeur et du broyeur, les opérations d'équipement non fermé, le remplissage de contenants de peinture en poudre, le nettoyage de l'équipement et les déversements de contenants. La fabrication de revêtements en poudre peut entraîner de fortes expositions à la poussière. Les précautions comprennent la substitution de pâtes ou de bouillies pour les poudres ; ventilation par aspiration locale (LEV) pour l'ouverture des sacs de poudres (voir figure 2) et pour l'équipement de traitement, l'enceinte de l'équipement, les procédures de nettoyage des déversements et la protection respiratoire si nécessaire.

Figure 2. Système de contrôle des sacs et de la poussière

Une grande variété de solvants volatils sont utilisés dans la fabrication de peintures et de revêtements, notamment des hydrocarbures aliphatiques et aromatiques, des alcools, des cétones, etc. Les solvants les plus volatils se trouvent généralement dans les laques et les vernis. L'exposition aux vapeurs de solvant peut se produire lors de la dilution dans la fabrication de peinture à base de solvant ; lors du chargement des récipients de réaction (en particulier les anciens types de bouilloire) dans la fabrication de vernis ; pendant le remplissage de tous les revêtements à base de solvants ; et lors du nettoyage manuel de l'équipement de traitement avec des solvants. L'enceinte d'équipements tels que les réacteurs de vernis et les mélangeurs de laque implique généralement des expositions aux solvants plus faibles, sauf en cas de fuites. Les précautions comprennent l'enceinte de l'équipement de traitement, la LEV pour les opérations de dilution et de remplissage des canettes, la protection respiratoire et les procédures en espace confiné pour le nettoyage des récipients.

D'autres risques pour la santé comprennent l'inhalation et/ou le contact cutané avec les isocyanates utilisés dans la fabrication de peintures et de revêtements en polyuréthane ; avec des acrylates, d'autres monomères et des photoinitiateurs utilisés dans la fabrication de revêtements durcissant par rayonnement ; avec de l'acroléine et d'autres émissions gazeuses provenant de la cuisson du vernis ; et avec des agents de durcissement et d'autres additifs dans les revêtements en poudre. Les précautions comprennent l'enceinte, le LEV, les gants et autres vêtements et équipements de protection individuelle, la formation sur les matières dangereuses et les bonnes pratiques de travail.

Les solvants inflammables, les poudres combustibles (en particulier la nitrocellulose utilisée dans la production de laques) et les huiles présentent tous des risques d'incendie ou d'explosion s'ils sont enflammés par une étincelle ou des températures élevées. Les sources d'inflammation peuvent inclure un équipement électrique défectueux, la fumée, la friction, les flammes nues, l'électricité statique, etc. Les chiffons imbibés d'huile peuvent être une source de combustion spontanée. Les précautions comprennent la liaison et la mise à la terre des conteneurs lors du transfert de liquides inflammables, la mise à la terre d'équipements tels que les broyeurs à boulets contenant des poussières combustibles, la ventilation pour maintenir les concentrations de vapeur en dessous de la limite inférieure d'explosivité, la couverture des conteneurs lorsqu'ils ne sont pas utilisés, l'élimination des sources d'inflammation, l'utilisation de outils en métaux non ferreux à proximité de matériaux inflammables ou combustibles et bonnes pratiques d'entretien ménager.

Les risques liés au bruit peuvent être associés à l'utilisation de broyeurs à billes et à galets, de disperseurs à grande vitesse, de tamis vibrants utilisés pour le filtrage, etc. Les précautions comprennent des isolateurs de vibrations et d'autres contrôles techniques, le remplacement de l'équipement bruyant, un bon entretien de l'équipement, l'isolement de la source de bruit et un programme de conservation de l'ouïe en cas de bruit excessif.

Parmi les autres dangers, citons la protection inadéquate des machines, une source courante de blessures autour des machines. Les risques électriques sont un problème particulier s'il n'y a pas de programme de verrouillage/étiquetage approprié pour l'entretien et la réparation de l'équipement. Les brûlures peuvent résulter de récipients de cuisson de vernis chauds et de matériaux éclaboussants et de colles thermofusibles utilisées pour les emballages et les étiquettes.

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Cet article présente des informations sur l'équipement de traitement de base, le stockage, l'aménagement de l'usine et les considérations d'exploitation dans les industries de traitement chimique, y compris les principaux éléments et concepts largement applicables dans l'ensemble de l'industrie chimique. Cependant, une grande partie de l'équipement requis dans le traitement chimique est hautement spécialisé et ne peut pas être généralisé à grande échelle. Des informations plus détaillées sur la toxicité et les matières dangereuses et la sécurité des procédés sont examinées ailleurs dans ce Encyclopédie.

Il existe deux catégories de base d'agencement dans les industries de transformation chimique : l'agencement de l'usine, qui couvre toutes les unités de traitement, les services publics, les zones de stockage, les zones de chargement/déchargement, les bâtiments, les ateliers et l'entreposage, et l'agencement de l'unité ou du procédé, qui ne couvre que le placement de l'équipement pour un processus spécifique, également appelé bloc de processus.

Aménagement de l'usine

Implantation

La localisation ou l'implantation d'une usine globale est basée sur un certain nombre de facteurs généraux, comme indiqué dans le tableau 1 (CCPS 1993). Ces facteurs varient considérablement selon les lieux, les gouvernements et les politiques économiques. Parmi ces divers facteurs, les considérations de sécurité sont une préoccupation extrêmement importante et, dans certains endroits, elles peuvent être le principal facteur qui régit l'emplacement de l'usine.

Tableau 1. Quelques facteurs généraux de sélection du site

• Densité de population autour du site
• Catastrophe naturelle (tremblement de terre, inondation, etc.)
• Vents dominants et données météorologiques
• Disponibilité de l'électricité, de la vapeur et de l'eau
• Considérations de sécurité
• La réglementation de l'air, de l'eau et des déchets et leur complexité
• Accessibilité aux matières premières et aux marchés
• Transports
• Permis d'implantation et complexité de leur obtention
• Exigences d'interaction dans les développements industriels
• Disponibilité et coûts de la main-d'œuvre
• Incitations à l'investissement

Un aspect important de la sécurité de l'usine dans l'implantation est la définition d'une zone tampon entre une usine avec des processus dangereux et les usines, habitations, écoles, hôpitaux, autoroutes, voies navigables et couloirs d'avion à proximité. Certaines considérations générales de sécurité sont présentées dans le tableau 2. La zone tampon est importante parce que la distance tend à réduire ou à atténuer les expositions potentielles à divers accidents. La distance nécessaire pour réduire les concentrations toxiques à des niveaux acceptables par l'interaction atmosphérique et la dispersion des matières toxiques provenant d'un rejet accidentel peut être définie. De plus, le délai entre un rejet toxique et l'exposition du public créé par une zone tampon peut être utilisé pour avertir la population par le biais de programmes d'intervention d'urgence pré-planifiés. Étant donné que les usines ont divers types d'installations contenant des matières toxiques, des analyses de dispersion doivent être effectuées sur les systèmes potentiellement dangereux pour s'assurer que la zone tampon est adéquate dans chaque zone entourant le périmètre de l'usine.

Tableau 2. Considérations relatives à la sécurité de l'emplacement de l'usine

• Zone tampon
• Localisation d'autres installations dangereuses à proximité
• Inventaire des matières toxiques et dangereuses
• Adéquation de l'approvisionnement en eau de lutte contre l'incendie
• Accès aux équipements d'urgence
• Disponibilité du soutien d'intervention d'urgence des industries adjacentes et de la communauté
• Conditions météorologiques extrêmes et vents dominants
• Localisation des autoroutes, des voies navigables, des voies ferrées et des corridors aériens
• Restrictions environnementales et d'élimination des déchets en cas d'urgence
• Drainage et talus
• Maintenance et inspection

Le feu est un danger potentiel dans les usines et les installations de traitement. Les grands incendies peuvent être une source de rayonnement thermique qui peut également être atténué par la distance. Les torchères surélevées peuvent également être une source de rayonnement thermique lors d'une opération d'urgence ou de démarrage/arrêt. Une torchère est un dispositif qui brûle automatiquement les gaz d'échappement ou les dégagements de vapeur d'urgence à des positions élevées ou à des emplacements au sol spéciaux. Ceux-ci doivent être situés loin du périmètre de l'usine (pour la protection de la communauté) et une zone à la base de la torche doit être interdite aux travailleurs. S'il n'est pas utilisé correctement, le transfert de liquide dans la torche peut entraîner la combustion de gouttelettes de liquide. En plus du feu, il peut y avoir des explosions à l'intérieur de l'équipement ou un nuage de vapeur qui produit des ondes de choc. Bien que la distance réduise quelque peu l'intensité de l'explosion au-dessus de la zone tampon, l'explosion aura toujours un effet sur la communauté voisine.

Le potentiel de rejets accidentels ou d'incendies provenant d'installations existantes susceptibles de se trouver à proximité du site proposé doit également être pris en compte. Les incidents potentiels doivent être modélisés et évalués pour déterminer l'effet possible sur l'aménagement proposé de l'usine. Les réponses d'urgence à un événement externe doivent être évaluées et les réponses coordonnées avec d'autres usines et communautés affectées.

Autres considérations

Dow Chemical Company a développé une autre approche de l'aménagement de l'usine basée sur un niveau acceptable de dommages matériels maximum probables (MPPD) et de risque d'interruption d'activité (B1) (Dow Chemical Company 1994a). Ces considérations sont importantes pour les usines nouvelles et existantes. L'indice Dow d'incendie et d'explosion est utile dans les nouveaux aménagements d'usines ou dans l'ajout d'équipements aux usines existantes. Si les risques calculés à partir de l'indice s'avèrent inacceptables, les distances de séparation doivent être augmentées. Alternativement, les changements de disposition peuvent également réduire le potentiel de risque.

Disposition générale

Dans une configuration globale d'usine, les vents dominants sont une considération importante. Les sources d'inflammation doivent être situées en amont des sources potentielles de fuite. Les appareils de chauffage à combustion, les chaudières, les incinérateurs et les torches font partie de cette catégorie (CCPS 1993). L'emplacement des réservoirs de stockage sous le vent des unités de traitement et des services publics est une autre recommandation (CCPS 1993). Les réglementations environnementales ont permis de réduire considérablement les fuites des réservoirs (Lipton et Lynch, 1994).

Les distances de séparation minimales ont été décrites dans diverses publications pour les unités de traitement, l'équipement et les différentes fonctions de l'usine (CCPS 1993; Dow Chemical Company 1994a; IRI 1991). Les installations générales qui ont normalement des séparations de distance recommandées dans les dispositions générales de l'usine sont indiquées dans le tableau 3. Les recommandations de distance réelles doivent être soigneusement définies. Bien que les appareils de chauffage à combustion et les fours de procédé ne soient pas indiqués dans le tableau 3, ils constituent un élément important et les distances de séparation recommandées doivent être incluses dans une configuration de procédé unitaire.

Tableau 3. Installations généralement séparées dans l'agencement général de l'usine

• Unités de processus
• Fermes de réservoir
• Installations de chargement et de déchargement
• Fusées
• Électricité, chaudières et incinérateurs
• Les tours de refroidissement
• Sous-stations, grands chantiers de commutation électrique
• Maisons de contrôle central
• Les entrepôts
• Laboratoires analytiques
• Systèmes de comptage et de blocage des services publics entrants
• Tuyaux d'incendie, moniteurs fixes, réservoirs et pompes à incendie de secours
• Zones de traitement des déchets
• Bâtiments et aires de maintenance
• Bâtiments administratifs

De plus, des routes sont nécessaires pour l'accès des véhicules ou de l'équipement d'urgence et d'entretien et doivent être placées avec soin entre les unités de traitement et dans les différentes sections de l'usine. Des dégagements acceptables pour les supports de tuyaux suspendus et autres équipements suspendus doivent être établis ainsi que des dégagements latéraux aux carrefours et aux entrées de toutes les installations.

Les exigences d'aménagement peuvent être fondées sur les distances de séparation minimales recommandées (CCPS 1993; NFPA 1990; IRI 1991; Mecklenburgh 1985) ou déterminées par une analyse des risques (Dow Chemical Company 1994a).

Disposition de l'unité de processus

Le tableau 3 présente un résumé général de la disposition des séparations de l'usine. Les unités de processus sont contenues dans le bloc spécifique indiqué dans la disposition générale. Le processus chimique est généralement illustré en détail dans des diagrammes de processus et de mise en œuvre (P&ID). Une disposition de processus nécessite des considérations au-delà des distances de séparation d'équipement spécifiques, dont certaines sont présentées dans le tableau 4.

Tableau 4. Considérations générales dans une disposition d'unité de procédé

• Définition de la zone pour l'expansion future et l'accessibilité de l'unité
• Accessibilité des équipements de réparation pour un entretien fréquent
• Exigences d'espace pour la réparation d'équipement individuel (par exemple, zone nécessaire pour tirer le faisceau d'échangeurs de chaleur ou l'accessibilité pour la vanne de régulation)
• Barrières pour équipements haute pression ou réacteurs à potentiel explosif
• Exigences mécaniques et d'espace pour le chargement/déchargement de réacteurs ou de tours remplis de solides
• Espace pour évacuer les explosions de poussière
• Séparation des équipements fréquemment ouverts ou entretenus des tuyauteries, cuves, etc. à haute température.
• Bâtiments ou structures spéciaux et dégagement nécessaire (par exemple, une salle de compression avec un pont roulant interne ou une grue externe)

L'assemblage d'équipements dans une unité de traitement particulière variera considérablement, selon le procédé. La toxicité et les caractéristiques dangereuses des flux et des matériaux dans les unités varient également considérablement. Malgré ces différences, des normes de distance minimale ont été élaborées pour de nombreux éléments d'équipement (CCPS 1993; NFPA 1990; IRI 1991; Mecklenburgh 1985). Des procédures de calcul des fuites potentielles et des expositions toxiques des équipements de traitement qui peuvent également affecter la distance de séparation sont disponibles (Dow Chemical Company 1994b). De plus, l'analyse de la dispersion peut être appliquée lorsque les estimations de fuite ont été calculées.

Équipement et distance de séparation

Une technique matricielle peut être utilisée pour calculer l'espace nécessaire pour séparer l'équipement (CCPS 1993; IRI 1991). Les calculs basés sur des conditions de traitement spécifiques et une évaluation des risques de l'équipement peuvent entraîner des distances de séparation qui diffèrent d'un guide de matrice standard.

Des listes étendues pour une matrice peuvent être développées en affinant les catégories individuelles et en ajoutant de l'équipement. Par exemple, les compresseurs peuvent être divisés en plusieurs types, tels que ceux manipulant des gaz inertes, de l'air et des gaz dangereux. Les distances de séparation pour les compresseurs à moteur peuvent différer de celles des machines à moteur ou à vapeur. Les distances de séparation dans les installations de stockage qui abritent des gaz liquéfiés doivent être analysées en fonction de l'inertie du gaz.

Les limites de la batterie de processus doivent être soigneusement définies. Ce sont les lignes de démarcation ou les limites de parcelle pour une unité de traitement (le nom dérive de l'utilisation précoce d'une batterie de fours dans le traitement). D'autres unités, routes, services publics, canalisations, fossés de ruissellement, etc. sont tracés en fonction des limites de la batterie. Bien que l'emplacement de l'équipement de l'unité ne s'étende pas aux limites de la batterie, les distances de séparation de l'équipement par rapport aux limites de la batterie doivent être définies.

Salles de contrôle ou maisons de contrôle

Dans le passé, chaque unité de traitement était conçue avec une salle de contrôle qui assurait le contrôle opérationnel du processus. Avec l'avènement de l'instrumentation électronique et du traitement contrôlé par ordinateur, les salles de contrôle individuelles ont été remplacées par une salle de contrôle centrale qui contrôle un certain nombre d'unités de traitement dans de nombreuses opérations. La salle de contrôle centralisée est économiquement avantageuse en raison de l'optimisation des processus et de l'augmentation de l'efficacité du personnel. Des unités de traitement individuelles existent toujours et, dans certaines unités spécialisées, des maisons de contrôle plus anciennes qui ont été supplantées par des salles de contrôle centralisées peuvent encore être utilisées pour la surveillance locale des processus et pour le contrôle d'urgence. Bien que les fonctions et les emplacements de la salle de contrôle soient généralement déterminés par l'économie du procédé, la conception de la salle de contrôle ou de la salle de contrôle est très importante pour maintenir le contrôle d'urgence et pour la protection des travailleurs. Certaines considérations pour les maisons de contrôle centrales et locales incluent :

• pressuriser la salle de contrôle pour empêcher l'entrée de vapeurs toxiques et dangereuses
• conception de la salle de contrôle pour la résistance au souffle et à l'explosion
• établir un emplacement à risque minimal (basé sur la distance de séparation et la probabilité de rejets de gaz)
• purifier tout l'air d'admission et installer un emplacement de cheminée d'admission qui minimise l'admission de vapeurs toxiques ou dangereuses
• sceller toutes les sorties d'égout de la maison de contrôle
• installation d'un système d'extinction d'incendie.

Réduction des stocks

La quantité de matières toxiques et dangereuses dans l'inventaire global, y compris l'équipement, est un élément important à prendre en compte dans l'aménagement des processus et des usines. Les conséquences d'une fuite sont d'autant plus graves que le volume de matière augmente. Par conséquent, l'inventaire doit être réduit autant que possible. Un traitement amélioré qui réduit le nombre et la taille des pièces d'équipement réduit l'inventaire, réduit le risque et entraîne également une baisse des investissements et une amélioration de l'efficacité opérationnelle.

Certaines considérations potentielles de réduction des stocks sont présentées dans le tableau 6. Lorsqu'une nouvelle installation de traitement sera installée, le traitement doit être optimisé en tenant compte de certains des objectifs indiqués dans le tableau 5.

Tableau 5. Étapes pour limiter l'inventaire

• Réduire la réduction des stocks des réservoirs de stockage grâce à un meilleur contrôle des processus, à l'exploitation et au contrôle des stocks juste à temps
• Éliminer ou minimiser l'inventaire des réservoirs sur site grâce à l'intégration des processus
• Utilisation de l'analyse et du développement des variables de réaction pour la réduction du volume du réacteur
• Remplacement des réacteurs discontinus par des réacteurs continus, ce qui réduit également la rétention en aval
• Réduction de la rétention de la colonne de distillation grâce à des réductions de volume de fond et à la rétention des plateaux avec des plateaux ou des garnitures plus avancés
• Remplacement des rebouilleurs de chaudière par des rebouilleurs à thermosiphon
• Minimisation des volumes des tambours aériens et des fonds de tambour tampon
• Amélioration de la disposition et du dimensionnement des tuyaux pour minimiser la rétention
• Là où des matériaux toxiques sont produits, minimisant la rétention de la section toxique

Installations de stockage

Les installations de stockage d'une usine de traitement chimique peuvent contenir des aliments liquides et solides, des produits chimiques intermédiaires, des sous-produits et des produits de transformation. Les produits stockés dans de nombreuses installations servent d'intermédiaires ou de précurseurs pour d'autres processus. Le stockage peut également être nécessaire pour les diluants, les solvants ou d'autres matériaux de traitement. Tous ces matériaux sont généralement stockés dans des cuves de stockage hors sol (AST). Les réservoirs souterrains sont encore utilisés à certains endroits, mais leur utilisation est généralement limitée en raison de problèmes d'accès et d'une capacité limitée. De plus, les fuites potentielles de ces réservoirs de stockage souterrains (UST) présentent des problèmes environnementaux lorsque les fuites contaminent les eaux souterraines. La contamination générale du sol peut entraîner des expositions atmosphériques potentielles avec des fuites de matériaux à pression de vapeur plus élevée. Les matériaux qui fuient peuvent constituer un problème d'exposition potentiel lors des efforts de restauration du sol. Les fuites UST ont entraîné des réglementations environnementales strictes dans de nombreux pays, telles que les exigences relatives aux réservoirs à double paroi et à la surveillance souterraine.

Les réservoirs de stockage hors sol typiques sont illustrés à la figure 1. Les AST verticaux sont des réservoirs à toit conique ou en dôme, des réservoirs à toit flottant couverts ou non couverts ou des réservoirs à toit flottant externe (EFRT). Les réservoirs à toit converti ou fermé sont des EFRT avec des couvercles installés sur les réservoirs qui sont souvent des dômes de type géodésique. Comme les EFRT ne conservent pas dans le temps une forme parfaitement circulaire, l'étanchéité du toit flottant est difficile et un revêtement est installé sur le réservoir. Une conception de dôme géodésique élimine les fermes de toit nécessaires pour les réservoirs à toit conique (FRT). Le dôme géodésique est plus économique qu'un toit conique et, en plus, le dôme réduit les pertes de matériaux dans l'environnement.

Figure 1. Réservoirs de stockage hors sol typiques

Normalement, les réservoirs sont limités au stockage de liquide où la pression de vapeur liquide ne dépasse pas 77 kPa. Lorsque la pression dépasse cette valeur, des sphéroïdes ou des sphères sont utilisés puisque les deux sont conçus pour un fonctionnement sous pression. Les sphéroïdes peuvent être assez grands mais ne sont pas installés là où la pression peut dépasser certaines limites définies par la conception mécanique. Pour la plupart des applications de stockage à haute pression de vapeur, les sphères sont normalement le conteneur de stockage et sont équipées de soupapes de surpression pour éviter une surpression. Un problème de sécurité qui s'est développé avec les sphères est le renversement, qui génère une vapeur excessive et entraîne des décharges de la soupape de décharge ou dans des situations plus extrêmes telles que la rupture de la paroi de la sphère (CCPS 1993). En général, le contenu liquide se stratifie et si un matériau chaud (moins dense) est chargé dans le fond de la sphère, le matériau chaud monte à la surface avec le matériau de surface plus froid et de densité plus élevée roulé vers le bas. Le matériau de surface chaud se vaporise, augmentant la pression, ce qui peut entraîner une décharge de la soupape de décharge ou une surpression de la sphère.

Disposition du réservoir

La disposition des réservoirs nécessite une planification minutieuse. Il existe des recommandations sur les distances de séparation des réservoirs et d'autres considérations (CCPS 1988; 1993). Dans de nombreux endroits, les distances de séparation ne sont pas spécifiées par le code, mais les distances minimales (OSHA 1994) peuvent être le résultat de diverses décisions applicables aux distances de séparation et aux emplacements. Certaines de ces considérations sont présentées dans le tableau 6. De plus, le service des réservoirs est un facteur de séparation des réservoirs pour les réservoirs sous pression, réfrigérés et atmosphériques (CCPS 1993).

Tableau 6. Considérations relatives à la séparation et à l'emplacement des réservoirs

• La séparation basée sur les distances coque à coque peut être basée sur des références et soumise au calcul de la distance de rayonnement thermique en cas d'incendie dans un réservoir adjacent.
• Les réservoirs doivent être séparés des unités de traitement.
• Un emplacement du réservoir, de préférence sous le vent d'autres zones, minimise les problèmes d'inflammation dans le cas où un réservoir libère une quantité importante de vapeur.
• Les réservoirs de stockage doivent avoir des digues, qui sont également requises par la loi dans la plupart des régions.
• Les réservoirs peuvent être regroupés pour l'utilisation de digues communes et d'équipements de lutte contre l'incendie.
• Les digues doivent avoir une capacité d'isolation en cas d'urgence.

Des digues sont nécessaires et sont nominalement dimensionnées volumétriquement pour contenir le contenu d'un réservoir. Lorsque plusieurs réservoirs se trouvent dans une digue, la capacité volumétrique minimale de la digue équivaut à la capacité du plus grand réservoir (OSHA 1994). Les murs de la digue peuvent être construits en terre, en acier, en béton ou en maçonnerie solide. Cependant, les digues en terre doivent être impénétrables et avoir un sommet plat d'une largeur minimale de 0.61 m. De plus, le sol à l'intérieur de la zone endiguée doit également avoir une couche impénétrable pour empêcher toute fuite de produits chimiques ou d'huile dans le sol.

Fuite de réservoir

Un problème qui s'est développé au fil des ans est la fuite du réservoir en raison de la corrosion au fond du réservoir. Souvent, les réservoirs ont des couches d'eau dans le fond du réservoir qui peuvent contribuer à la corrosion, et une corrosion électrolytique peut se produire en raison du contact avec la terre. En conséquence, des exigences réglementaires ont été instituées dans diverses régions pour contrôler les fuites au fond des réservoirs et la contamination des sols et de l'eau souterrains par des contaminants dans l'eau. Diverses procédures de conception ont été élaborées pour contrôler et surveiller les fuites (Hagen et Rials 1994). De plus, des doubles fonds ont également été installés. Dans certaines installations, une protection cathodique a été installée pour mieux contrôler la détérioration du métal (Barletta, Bayle et Kennelley 1995).

Prélèvement d'eau

L'évacuation manuelle périodique de l'eau du fond du réservoir peut entraîner une exposition. L'observation visuelle pour déterminer l'interface par le biais d'un drainage manuel ouvert peut entraîner une exposition des travailleurs. Une décharge fermée peut être installée avec un capteur d'interface et une vanne de contrôle minimisant les expositions potentielles des travailleurs (Lipton et Lynch 1994). Une variété de capteurs sont disponibles dans le commerce pour ce service.

Trop remplir les réservoirs

Souvent, les réservoirs sont trop remplis, ce qui crée des risques potentiels pour la sécurité et l'exposition des travailleurs. Cela peut être évité avec des instruments redondants ou à double niveau contrôlant les vannes d'arrêt d'entrée ou les pompes d'alimentation (Bahner 1996). Pendant de nombreuses années, des conduites de trop-plein ont été installées sur les réservoirs de produits chimiques, mais elles se terminaient à une courte distance au-dessus d'une ouverture de vidange pour permettre l'observation visuelle de la décharge de trop-plein. De plus, le drain devait être dimensionné pour un taux de remplissage supérieur au maximum afin d'assurer un bon drainage. Cependant, un tel système est une source d'exposition potentielle. Ceci peut être éliminé en connectant la ligne de trop-plein directement au drain avec un indicateur de débit dans la ligne pour montrer le trop-plein. Bien que cela fonctionne de manière satisfaisante, cela entraîne une surcharge du système de vidange avec un très grand volume de contaminants et des problèmes potentiels de santé et de sécurité.

Inspection et nettoyage du réservoir

Périodiquement, les réservoirs sont retirés du service pour inspection et/ou nettoyage. Ces procédures doivent être soigneusement contrôlées pour éviter l'exposition des travailleurs et minimiser les risques potentiels pour la sécurité. Après la vidange, les réservoirs sont fréquemment rincés à l'eau pour éliminer les traces de liquide de traitement. Historiquement, les réservoirs ont ensuite été nettoyés manuellement ou mécaniquement si nécessaire. Lorsque les réservoirs sont vidangés, ils sont remplis de vapeurs qui peuvent être toxiques et se trouver dans une plage de combustible. Le rinçage à l'eau peut ne pas affecter de manière significative la toxicité des vapeurs, mais il peut réduire les problèmes de combustion potentiels. Avec les toits flottants, le matériau sous le toit flottant peut être rincé et drainé, mais certains réservoirs peuvent encore contenir du matériau dans le puisard. Ce matériau de fond doit être enlevé manuellement et peut présenter des problèmes d'exposition potentiels. Le personnel peut être tenu de porter un équipement de protection individuelle (EPI).

Normalement, les réservoirs fermés et tout volume sous les toits flottants sont purgés avec de l'air jusqu'à ce qu'un niveau de concentration d'oxygène spécifié soit atteint avant que l'entrée ne soit autorisée. Cependant, les mesures de concentration doivent être obtenues en permanence pour s'assurer que les niveaux de concentration toxique sont satisfaisants et ne changent pas.

Evacuation des vapeurs et contrôle des émissions

Pour les réservoirs à toit fixe ou à toit flottant converti (CFRT), la ventilation dans l'atmosphère peut ne pas être acceptable dans de nombreux endroits. L'évent sous pression-vide (PV) (illustré à la figure 2, ces réservoirs sont retirés et les vapeurs s'écoulent à travers un conduit fermé vers un dispositif de contrôle où les contaminants sont détruits ou récupérés. Pour les deux réservoirs, une purge inerte (par exemple, de l'azote) peut être injecté pour éliminer l'effet de vide diurne et maintenir une pression positive pour le dispositif de récupération. Dans le réservoir CFRT, l'azote élimine l'effet diurne et réduit les éventuelles vapeurs dans l'atmosphère par un évent PV. Cependant, les émissions de vapeur ne sont pas éliminées. un grand nombre de dispositifs et de techniques de contrôle sont disponibles, y compris la combustion, les absorbeurs, les condenseurs et l'absorption (Moretti et Mukhopadhyay 1993 ; Carroll et Ruddy 1993 ; Basta 1994 ; Pennington 1996 ; Siegall 1996). La sélection d'un système de contrôle est fonction des objectifs finaux d'émission et les coûts d'exploitation et d'investissement.

Dans les réservoirs à toit flottant, à la fois externes et internes, les joints et les contrôles des raccords auxiliaires minimisent efficacement les pertes de vapeur.

Dangers pour la sécurité

L'inflammabilité est une préoccupation majeure dans les réservoirs et les systèmes de lutte contre l'incendie sont nécessaires pour aider au contrôle et à la prévention des zones d'incendie étendues. Des systèmes d'eau d'incendie et des recommandations d'installation sont disponibles (CCPS 1993; Dow Chemical Company 1994a; NFPA 1990). L'eau peut être pulvérisée directement sur un feu dans certaines conditions et est essentielle pour refroidir les réservoirs ou équipements adjacents afin d'éviter la surchauffe. De plus, la mousse est un agent anti-incendie efficace et des équipements à mousse permanente peuvent être installés sur les réservoirs. L'installation d'équipements à mousse sur les équipements mobiles de lutte contre l'incendie doit être examinée avec un fabricant. Des mousses écologiquement acceptables et à faible toxicité sont maintenant disponibles qui sont efficaces et comparables à d'autres mousses pour éteindre rapidement les incendies.

Equipment de développement 

Une grande variété d'équipements de traitement est nécessaire dans le traitement des produits chimiques en raison des nombreux processus, des exigences de processus spécialisés et des variations de produits. Par conséquent, tous les équipements chimiques utilisés aujourd'hui ne peuvent pas être passés en revue ; cette section se concentrera sur les équipements les plus largement appliqués trouvés dans les séquences de traitement.

Réacteurs

Il existe un grand nombre de types de réacteurs dans l'industrie chimique. La base de la sélection du réacteur est fonction d'un certain nombre de variables, en commençant par classer si la réaction est une réaction discontinue ou continue. Fréquemment, les réactions discontinues sont converties en opérations continues à mesure que l'expérience avec la réaction augmente et que certaines modifications, telles que des catalyseurs améliorés, deviennent disponibles. Le traitement par réaction continue est généralement plus efficace et produit un produit plus homogène, ce qui est souhaitable pour atteindre les objectifs de qualité du produit. Cependant, il existe encore un grand nombre d'opérations par lots.

Réaction

Dans toutes les réactions, les classifications d'une réaction comme exothermique ou endothermique (produisant de la chaleur ou nécessitant de la chaleur) sont nécessaires afin de définir les exigences de chauffage ou de refroidissement nécessaires pour contrôler la réaction. De plus, des critères de réaction d'emballement doivent être établis pour installer des capteurs et des commandes d'instruments qui peuvent empêcher une réaction de devenir incontrôlable. Avant l'exploitation à pleine échelle d'un réacteur, des procédures d'urgence doivent être étudiées et élaborées pour s'assurer que la réaction d'emballement est contenue en toute sécurité. Certaines des diverses solutions potentielles sont un équipement de contrôle d'urgence qui est automatiquement activé, l'injection d'un produit chimique qui arrête la réaction et des installations de ventilation qui peuvent accueillir et contenir le contenu du réacteur. Le fonctionnement de la soupape de sécurité et de l'évent est extrêmement important et nécessite un équipement bien entretenu et fonctionnel à tout moment. Par conséquent, plusieurs soupapes de sécurité verrouillées sont fréquemment installées pour s'assurer que l'entretien d'une soupape ne réduira pas la capacité de décharge requise.

En cas de décharge d'une soupape de sécurité ou d'un évent en raison d'un dysfonctionnement, l'effluent de décharge doit être contenu dans pratiquement toutes les circonstances afin de minimiser les risques potentiels pour la sécurité et la santé. En conséquence, la méthode de confinement de la décharge d'urgence par la tuyauterie ainsi que la disposition finale de la décharge du réacteur doivent être soigneusement analysées. En général, le liquide et la vapeur doivent être séparés, la vapeur étant envoyée à une torche ou récupérée et le liquide recyclé si possible. L'élimination des solides peut nécessiter une étude.

Lot

Dans les réacteurs impliquant des réactions exothermiques, une considération importante est l'encrassement des parois ou des tubes internes par les fluides de refroidissement utilisés pour maintenir la température. L'élimination des matériaux encrassés varie considérablement et la méthode d'élimination est fonction des caractéristiques des matériaux encrassés. Le matériau encrassé peut être éliminé avec un solvant, un jet de buse à haute pression ou, dans certains cas, manuellement. Dans toutes ces procédures, la sécurité et l'exposition doivent être soigneusement contrôlées. Le mouvement des matières entrant et sortant du réacteur ne doit pas permettre l'entrée d'air, ce qui peut entraîner la formation d'un mélange de vapeurs inflammables. Les vides doivent être rompus avec un gaz inerte (par exemple, de l'azote). L'entrée d'un navire à des fins d'inspection ou de travail peut être considérée comme une entrée dans un espace confiné et les règles de cette procédure doivent être respectées. La toxicité des vapeurs et dermique doit être comprise et les techniciens doivent connaître les risques pour la santé.

Cyber ​​reconnaissance

Les réacteurs à circulation peuvent être remplis de liquide ou de vapeur et de liquide. Certaines réactions produisent des boues dans les réacteurs. De plus, il existe des réacteurs qui contiennent des catalyseurs solides. Le fluide réactionnel peut être liquide, vapeur ou une combinaison de vapeur et de liquide. Les catalyseurs solides, qui favorisent une réaction sans y participer, sont normalement contenus dans des grilles et sont appelés lits fixes. Les réacteurs à lit fixe peuvent avoir des lits simples ou multiples et peuvent avoir des réactions exotherines ou endothermiques, la plupart des réactions nécessitant une température constante (isotherme) à travers chaque lit. Cela nécessite fréquemment l'injection de courants d'alimentation ou d'un diluant à divers endroits entre les lits pour contrôler la température. Avec ces systèmes de réaction, l'indication de la température et l'emplacement du capteur à travers les lits sont extrêmement importants pour empêcher un emballement de la réaction et des changements de rendement ou de qualité du produit.

Les lits fixes perdent généralement leur activité et doivent être régénérés ou remplacés. Pour la régénération, les dépôts sur le lit peuvent être brûlés, dissous dans un solvant ou, dans certains cas, régénérés par l'injection d'un produit chimique dans un fluide inerte dans le lit, restaurant ainsi l'activité du catalyseur. Selon le catalyseur, l'une de ces techniques peut être appliquée. Lorsque les lits sont brûlés, le réacteur est vidé et purgé de tous les fluides de traitement, puis rempli d'un gaz inerte (généralement de l'azote), qui est chauffé et recirculé, élevant le lit à un niveau de température spécifié. À ce stade, un très petit volume d'oxygène est ajouté au flux inerte pour initier un front de flamme qui se déplace progressivement à travers le lit et contrôle l'augmentation de la température. Des quantités excessives d'oxygène ont un effet néfaste sur le catalyseur.

Élimination du catalyseur à lit fixe

L'élimination des catalyseurs à lit fixe doit être soigneusement contrôlée. Les réacteurs sont vidangés du fluide de traitement, puis le fluide restant est déplacé avec un fluide de rinçage ou purgé avec une vapeur jusqu'à ce que tout le fluide de traitement ait été éliminé. La purge finale peut nécessiter d'autres techniques avant que le récipient puisse être purgé avec un gaz inerte ou de l'air avant d'ouvrir le récipient ou de décharger le catalyseur du récipient sous une couverture inerte. Si de l'eau est utilisée dans ce procédé, l'eau est évacuée par une tuyauterie fermée vers un égout de procédé. Certains catalyseurs sont sensibles à l'air ou à l'oxygène, devenant pyrophoriques ou toxiques. Ceux-ci nécessitent des procédures particulières pour éliminer l'air lors du remplissage ou de la vidange des cuves. La protection personnelle ainsi que les procédures de manipulation doivent être soigneusement définies pour minimiser les expositions potentielles et protéger le personnel.

L'élimination du catalyseur usé peut nécessiter un traitement supplémentaire avant d'être envoyé à un fabricant de catalyseur pour recyclage ou dans une procédure d'élimination acceptable pour l'environnement.

Autres systèmes catalytiques

Le gaz s'écoulant à travers un lit de catalyseur solide lâche dilate le lit et forme une suspension qui est similaire à un liquide et appelée lit fluidisé. Ce type de réaction est utilisé dans divers procédés. Les catalyseurs usés sont éliminés sous forme de flux latéral gaz-solides pour la régénération, puis renvoyés au procédé via un système fermé. Dans d'autres réactions, l'activité du catalyseur peut être très élevée et, bien que le catalyseur soit rejeté dans le produit, la concentration est extrêmement faible et ne pose pas de problème. Lorsqu'une concentration élevée de catalyseurs solides dans la vapeur de produit n'est pas souhaitable, le résidu de solides doit être éliminé avant la purification. Cependant, des traces de solides resteront. Ceux-ci sont retirés pour être éliminés dans l'un des flux de sous-produits, qui à son tour doit être clarifié.

Dans les situations où le catalyseur usé est régénéré par combustion, de vastes installations de récupération des solides sont nécessaires dans les systèmes à lit fluidisé pour répondre aux restrictions environnementales. La récupération peut consister en diverses combinaisons de cyclones, de précipitateurs électriques, de filtres à manches) et/ou d'épurateurs. Lorsque la combustion se produit dans des lits fixes, la préoccupation fondamentale est le contrôle de la température.

Étant donné que les catalyseurs à lit fluidisé se trouvent fréquemment dans la plage respiratoire, des précautions doivent être prises lors de la manipulation des solides pour assurer la protection des travailleurs avec des catalyseurs frais ou récupérés.

Dans certains cas, un vide peut être utilisé pour retirer divers composants d'un lit fixe. Dans ces situations, un jet de vide entraîné par la vapeur est souvent le producteur de vide. Cela produit une décharge de vapeur qui contient fréquemment des matières toxiques bien qu'en très faible concentration dans le courant-jet. Cependant, le rejet d'un jet de vapeur doit être soigneusement examiné pour déterminer les quantités de contaminants, la toxicité et la dispersion potentielle s'il est rejeté directement dans l'atmosphère. Si cela n'est pas satisfaisant, l'évacuation du jet peut nécessiter une condensation dans un puisard où toutes les vapeurs sont contrôlées et l'eau est envoyée au système d'égout fermé. Une pompe à vide rotative fonctionnera dans ce service. Le refoulement d'une pompe à vide alternative peut ne pas être autorisé à se décharger directement dans l'atmosphère, mais peut dans certains cas se décharger dans une ligne de torche, un incinérateur ou un réchauffeur de processus.

Sécurité

Dans tous les réacteurs, les augmentations de pression sont une préoccupation majeure puisque la pression nominale de la cuve ne doit pas être dépassée. Ces augmentations de pression peuvent résulter d'un mauvais contrôle du procédé, d'un dysfonctionnement ou d'un emballement de la réaction. Par conséquent, des systèmes de décompression sont nécessaires pour maintenir l'intégrité de la cuve en empêchant la surpression du réacteur. Les décharges des soupapes de décharge doivent être soigneusement conçues pour maintenir une décharge adéquate dans toutes les conditions, y compris l'entretien de la soupape de décharge. Plusieurs vannes peuvent être nécessaires. Si une soupape de décharge est conçue pour se décharger dans l'atmosphère, le point de décharge doit être élevé au-dessus de toutes les structures voisines et une analyse de dispersion doit être effectuée pour assurer une protection adéquate des travailleurs et des communautés voisines.

Si un disque de rupture est installé avec une soupape de sécurité, la décharge doit également être fermée et l'emplacement de décharge final désigné comme décrit ci-dessus. Étant donné qu'une rupture de disque ne se réinstallera pas, un disque sans soupape de sécurité libérera probablement la majeure partie du contenu du réacteur et de l'air peut pénétrer dans le réacteur à la fin de la libération. Cela nécessite une analyse minutieuse pour s'assurer qu'une situation inflammable n'est pas créée et qu'aucune réaction hautement indésirable ne se produit. De plus, la décharge d'un disque peut libérer du liquide et le système de ventilation doit être conçu pour contenir tous les liquides avec de la vapeur évacuée, comme décrit ci-dessus. Les déclencheurs d'urgence atmosphériques doivent être approuvés par les autorités réglementaires avant l'installation.

Les agitateurs mélangeurs installés dans les réacteurs sont scellés. Les fuites peuvent être dangereuses et si elles se produisent, le joint doit être réparé, ce qui nécessite un arrêt du réacteur. Le contenu du réacteur peut nécessiter une manipulation ou des précautions spéciales et une procédure d'arrêt d'urgence doit inclure l'arrêt de la réaction et l'élimination du contenu du réacteur. L'inflammabilité et le contrôle de l'exposition doivent être soigneusement examinés pour chaque étape, y compris la disposition finale du mélange du réacteur. Étant donné qu'un arrêt peut être coûteux et entraîner une perte de production, des mélangeurs à entraînement magnétique et de nouveaux systèmes de joints ont été introduits pour réduire la maintenance et les arrêts du réacteur.

L'entrée dans tous les réacteurs nécessite le respect des procédures d'entrée en espace confiné en toute sécurité.

Tours de fractionnement ou de distillation

La distillation est un processus par lequel les substances chimiques sont séparées par des méthodes qui tirent parti des différences de points d'ébullition. Les tours familières dans les usines chimiques et les raffineries sont des tours de distillation.

La distillation sous diverses formes est une étape de transformation que l'on retrouve dans la grande majorité des procédés chimiques. Le fractionnement ou la distillation peuvent être trouvés dans les étapes de purification, de séparation, d'extraction, d'azéotropie et d'extraction. Ces applications incluent désormais la distillation réactive, où une réaction se produit dans une section séparée de la tour de distillation.

La distillation est effectuée avec une série de plateaux dans une tour, ou elle peut être effectuée dans une tour remplie de garnissage. Les garnitures ont des configurations spéciales qui permettent facilement le passage de la vapeur et du liquide, mais offrent une surface suffisante pour un contact vapeur-liquide et un fractionnement efficace.

Opération

La chaleur est normalement fournie à une tour avec un rebouilleur, bien que la teneur en chaleur de flux spécifiques puisse être suffisante pour éliminer le rebouilleur. Avec la chaleur du rebouilleur, une séparation vapeur-liquide en plusieurs étapes se produit sur les plateaux et les matériaux plus légers montent à travers la tour. Les vapeurs du plateau supérieur sont entièrement ou partiellement condensées dans le condenseur supérieur. Le liquide condensé est collecté dans le ballon de récupération du distillat, où une partie du liquide est recyclée vers la tour et l'autre partie est retirée et envoyée vers un emplacement spécifique. Les vapeurs non condensées peuvent être récupérées ailleurs ou envoyées vers un dispositif de contrôle qui peut être une chambre de combustion ou un système de récupération.

Pression

Les tours fonctionnent généralement à des pressions supérieures à la pression atmosphérique. Cependant, les tours fonctionnent fréquemment sous vide pour minimiser les températures du liquide qui peuvent affecter la qualité du produit ou dans des situations où les matériaux de la tour deviennent un problème mécanique et économique en raison du niveau de température qui peut être difficile à atteindre. De plus, des températures élevées peuvent affecter le liquide. Dans les fractions pétrolières lourdes, des températures très élevées en fond de tour entraînent fréquemment des problèmes de cokéfaction.

Les vides sont généralement obtenus avec des éjecteurs ou des pompes à vide. Dans les unités de traitement, les charges sous vide consistent en certains matériaux à vapeur légère, des inertes qui peuvent avoir été dans le flux d'alimentation de la tour et de l'air provenant des fuites. Normalement, le système de vide est installé après un condenseur pour réduire la charge organique du système de vide. Le système de vide est dimensionné en fonction de la charge de vapeur estimée, avec des éjecteurs gérant des charges de vapeur plus importantes. Dans certains systèmes, une machine à vide peut être directement connectée à une sortie de condenseur. Un fonctionnement typique du système d'éjecteur est une combinaison d'éjecteurs et de condenseurs barométriques directs où les vapeurs de l'éjecteur sont en contact direct avec l'eau de refroidissement. Les condenseurs barométriques sont de très gros consommateurs d'eau et le mélange vapeur-eau entraîne des températures de sortie d'eau élevées qui ont tendance à vaporiser toute trace de composé organique dans le puisard barométrique atmosphérique, augmentant potentiellement les expositions sur le lieu de travail. De plus, une charge importante d'effluents est ajoutée au système d'eaux usées.

Une grande réduction d'eau est obtenue avec une réduction substantielle de la consommation de vapeur dans les systèmes de vide modifiés. Étant donné que la pompe à vide ne gérera pas une charge de vapeur importante, un éjecteur de vapeur est utilisé dans la première étape en combinaison avec un condenseur de surface pour réduire la charge de la pompe à vide. De plus, un tambour de puisard est installé pour un fonctionnement hors sol. Le système plus simple réduit la charge des eaux usées et maintient un système fermé qui élimine les expositions potentielles aux vapeurs.

Sécurité

Toutes les tours et tous les tambours doivent être protégés contre la surpression pouvant résulter d'un dysfonctionnement, d'un incendie (Mowrer 1995) ou d'une panne des services publics. Un examen des dangers est nécessaire et exigé par la loi dans certains pays. Une approche générale de gestion de la sécurité des procédés qui s'applique au procédé et à l'exploitation de l'usine améliore la sécurité, minimise les pertes et protège la santé des travailleurs (Auger 1995 ; Murphy 1994 ; Sutton 1995). La protection est assurée par des soupapes de surpression (PRV) qui se déchargent dans l'atmosphère ou dans un système fermé. Le PRV est généralement monté au sommet de la tour pour soulager la charge de vapeur importante, bien que certaines installations placent le PRV à d'autres emplacements de la tour. Le PRV peut également être situé sur le ballon de récupération du distillat en tête tant que les vannes ne sont pas placées entre le PRV et le sommet de la tour. Si des vannes d'arrêt sont installées dans les conduites de traitement vers le condenseur, le PRV doit être installé sur la tour.

Lorsque la surpression de la tour de distillation est soulagée, dans certains scénarios d'urgence, la décharge du PRV peut être extrêmement importante. Une charge très élevée dans une conduite d'évent de refoulement d'un système fermé peut être la plus grande charge du système. Étant donné qu'une décharge PRV peut être soudaine et que le temps de soulagement global peut être assez court (moins de 15 minutes), cette charge de vapeur extrêmement importante doit être analysée avec soin (Bewanger et Krecter 1995; Boicourt 1995). Étant donné que cette charge de pointe courte et importante est difficile à traiter dans des dispositifs de contrôle tels que des absorbeurs, des adsorbeurs, des fours, etc., le dispositif de contrôle préférable dans la plupart des situations est une torche pour la destruction des vapeurs. Normalement, un certain nombre de PRV sont connectés à un en-tête de ligne de torche qui à son tour est connecté à une seule torche. Cependant, la torche et le système global doivent être soigneusement conçus pour couvrir un large groupe de contingences potentielles (Boicourt 1995).

Dangers pour la santé

Pour une décharge directe dans l'atmosphère, une analyse détaillée de la dispersion des vapeurs de décharge de la soupape de décharge doit être effectuée pour s'assurer que les travailleurs ne sont pas exposés et que les concentrations de la communauté sont bien en deçà des directives de concentration admissibles. Dans le contrôle de la dispersion, les conduites de décharge des soupapes de décharge atmosphérique peuvent devoir être surélevées pour éviter des concentrations excessives sur les structures voisines. Une cheminée très haute en forme d'évasement peut être nécessaire pour contrôler la dispersion.

Un autre sujet de préoccupation est l'entrée dans une tour pour l'entretien ou des modifications mécaniques lors d'un arrêt. Cela implique d'entrer dans un espace confiné et expose les travailleurs aux risques associés. La méthode de rinçage et de purge avant l'ouverture doit être effectuée avec soin pour garantir des expositions minimales en réduisant toute concentration toxique en dessous des niveaux recommandés. Avant de commencer les opérations de rinçage et de purge, la pression de la tour doit être réduite et tous les raccords de tuyauterie à la tour doivent être obturés (c'est-à-dire que des disques métalliques plats doivent être placés entre les brides de la tour et les brides des tuyaux de raccordement). Cette étape doit être soigneusement gérée pour garantir des expositions minimales. Dans différents processus, les méthodes de nettoyage de la tour des fluides toxiques varient. Fréquemment, le fluide de la tour est déplacé avec un fluide qui a des caractéristiques de toxicité très faibles. Ce fluide de déplacement est ensuite drainé et pompé vers un emplacement sélectionné. Le film liquide restant et les gouttelettes peuvent être vaporisés dans l'atmosphère à travers une bride supérieure dotée d'un aveugle spécial avec une ouverture entre l'aveugle et la bride de la tour. Après la cuisson à la vapeur, l'air pénètre dans la tour par l'ouverture aveugle spéciale pendant que la tour se refroidit. Un trou d'homme au bas de la tour et un au sommet de la tour sont ouverts permettant le soufflage d'air à travers la tour. Lorsque la concentration interne de la tour atteint un niveau prédéterminé, la tour peut être entrée.

Les échangeurs de chaleur

Il existe une grande variété d'échangeurs de chaleur dans l'industrie des procédés chimiques. Les échangeurs de chaleur sont des dispositifs mécaniques pour le transfert de chaleur vers ou depuis un flux de processus. Ils sont sélectionnés en fonction des conditions de process et de la conception des échangeurs. Quelques-uns des types d'échangeurs courants sont illustrés à la figure 2. La sélection de l'échangeur optimal pour un service de processus est quelque peu compliquée et nécessite une enquête détaillée (Woods 1995). Dans de nombreuses situations, certains types ne conviennent pas en raison de la pression, de la température, de la concentration en solides, de la viscosité, du débit et d'autres facteurs. De plus, la conception d'un échangeur de chaleur individuel peut varier considérablement ; plusieurs types d'échangeurs à tubes de direction flottants et à plaques sont disponibles (Green, Maloney et Perry 1984). La tête flottante est normalement sélectionnée là où les températures peuvent provoquer une dilatation excessive des tubes qui, autrement, ne pourrait pas maintenir l'intégrité dans un échangeur à plaque tubulaire fixe. Dans l'échangeur à tête flottante simplifié de la figure 2, la tête flottante est entièrement contenue à l'intérieur de l'échangeur et n'a aucun lien avec la calandre. Dans d'autres conceptions à tête flottante, il peut y avoir un garnissage autour de la plaque tubulaire flottante (Green, Maloney et Perry 1984).

Figure 2. Échangeurs de chaleur typiques

Fuite

La garniture des plaques tubulaires flottantes est en contact avec l'atmosphère et peut être une source de fuite et d'exposition potentielle. D'autres échangeurs peuvent également avoir des sources de fuites potentielles et doivent être examinés attentivement. En raison de leurs caractéristiques de transfert de chaleur, les échangeurs à plaques et cadres sont souvent installés dans l'industrie chimique. Les plaques ont diverses ondulations et configurations. Les plaques sont séparées par des joints qui empêchent le mélange des flux et assurent une étanchéité externe. Cependant, les joints limitent les applications de température à environ 180 ºC, bien que des améliorations des joints puissent surmonter cette limitation. Comme il y a plusieurs plaques, les plaques doivent être comprimées correctement pour assurer une bonne étanchéité entre elles. Par conséquent, une installation mécanique soignée est nécessaire pour éviter les fuites et les dangers potentiels. Puisqu'il existe un grand nombre de phoques, une surveillance attentive des phoques est importante pour minimiser les expositions potentielles.

Les échangeurs refroidis par air sont intéressants sur le plan économique et ont été installés dans un grand nombre d'applications de procédé et à divers endroits au sein des unités de procédé. Pour économiser de l'espace, ces échangeurs sont souvent installés sur des conduites et sont fréquemment empilés. Étant donné que la sélection des matériaux des tubes est importante, une variété de matériaux est utilisée dans l'industrie chimique. Ces tubes sont reliés à la plaque tubulaire. Cela nécessite l'utilisation de matériaux compatibles. Une fuite à travers une fissure de tube ou au niveau de la plaque tubulaire est un problème car le ventilateur fera circuler les vapeurs de la fuite et la dispersion peut entraîner des expositions potentielles. La dilution dans l'air peut réduire considérablement le risque d'exposition potentiel. Cependant, les ventilateurs sont fréquemment arrêtés dans certaines conditions météorologiques et, dans ces circonstances, les concentrations de fuites peuvent augmenter, augmentant ainsi les expositions potentielles. De plus, si les tubes qui fuient ne sont pas réparés, la fissure peut s'aggraver. Avec des liquides toxiques qui ne se vaporisent pas facilement, un égouttement peut se produire et entraîner une exposition cutanée potentielle.

Les échangeurs de chaleur à calandre et à tube peuvent développer des fuites à travers l'une des diverses brides (Green, Maloney et Perry 1984). Étant donné que les échangeurs de chaleur à coque et à tube varient en taille de petites à très grandes surfaces, le diamètre des brides extérieures est généralement beaucoup plus grand que les brides de tuyau typiques. Avec ces grandes brides, les joints doivent non seulement résister aux conditions de process, mais également fournir une étanchéité aux variations de charge des boulons. Divers modèles de joints sont utilisés. Il est difficile de maintenir des contraintes de charge de boulon constantes sur tous les boulons de bride, ce qui entraîne des fuites dans de nombreux échangeurs. La fuite de la bride peut être contrôlée avec des bagues d'étanchéité de bride (Lipton et Lynch 1994).

Des fuites de tube peuvent se produire dans tous les types d'échangeurs disponibles, à l'exception des échangeurs à plaques et de quelques autres échangeurs spécialisés. Cependant, ces derniers échangeurs présentent d'autres problèmes potentiels. Lorsque des tubes fuient dans un système d'eau de refroidissement, l'eau de refroidissement rejette le contaminant dans une tour de refroidissement qui peut être une source d'exposition pour les travailleurs et une communauté voisine. Par conséquent, l'eau de refroidissement doit être surveillée.

La dispersion des vapeurs des tours de refroidissement peut être généralisée en raison des ventilateurs des tours de refroidissement à tirage forcé et induit. De plus, les tours à convection naturelle rejettent des vapeurs dans l'atmosphère qui se dispersent ensuite. Cependant, la dispersion varie considérablement en fonction des conditions météorologiques et de l'élévation du débit. Des matières toxiques moins volatiles restent dans l'eau de refroidissement et le flux de purge de la tour de refroidissement, qui devrait avoir une capacité de traitement suffisante pour détruire les contaminants. La tour de refroidissement et le bassin de la tour doivent être nettoyés périodiquement et les contaminants ajoutent aux dangers potentiels dans le bassin et dans le remplissage de la tour. La protection personnelle est nécessaire pour une grande partie de ce travail.

Nettoyage échangeur

Un problème avec les tubes dans le service d'eau de refroidissement est l'accumulation de matière dans les tubes résultant de la corrosion, des organismes biologiques et du dépôt de solides. Comme décrit ci-dessus, les tubes peuvent également fuir à travers des fissures, ou des fuites peuvent se produire lorsque les tubes sont enroulés en stries dans la plaque tubulaire. Lorsque l'une de ces conditions se produit, une réparation de l'échangeur est nécessaire et les fluides de traitement doivent être retirés de l'échangeur. Cela nécessite une opération complètement confinée, ce qui est nécessaire pour atteindre les objectifs d'exposition en matière d'environnement, de sécurité et de santé.

Généralement, le fluide de traitement est drainé vers un récepteur et le matériau restant est chassé de l'échangeur avec un solvant ou un matériau inerte. Ce dernier matériau est également envoyé vers un récepteur du matériau contaminé par vidange ou pressurisation avec de l'azote. Lorsqu'un matériau toxique se trouvait dans l'échangeur, l'échangeur doit être surveillé pour toute trace de matériau toxique. Si les résultats des tests ne sont pas satisfaisants, l'échangeur peut être vaporisé pour vaporiser et éliminer toute trace de matière. Cependant, l'évent de vapeur doit être connecté à un système fermé pour empêcher la vapeur de s'échapper dans l'atmosphère. Bien que l'évent fermé ne soit pas absolument nécessaire, il peut parfois y avoir plus de matières contaminantes dans l'échangeur, ce qui nécessite une évacuation de la vapeur fermée à tout moment pour contrôler les dangers potentiels. Après la cuisson à la vapeur, un évent à l'atmosphère admet de l'air. Cette procédure générale s'applique au(x) côté(s) échangeur(s) contenant des matières toxiques.

Les produits chimiques ensuite utilisés pour nettoyer les tubes ou le côté calandre doivent circuler dans un système fermé. Normalement, la solution de nettoyage est remise en circulation à partir d'un système de camion-citerne et la solution contaminée dans le système est évacuée vers un camion pour être éliminée.

Pompes

L'une des fonctions de processus les plus importantes est le mouvement des liquides et dans l'industrie chimique, tous les types de matériaux liquides sont déplacés avec une grande variété de pompes. Les pompes noyées et magnétiques sont des pompes centrifuges sans joint. Des pilotes de pompe magnétiques sont disponibles pour une installation sur d'autres types de pompes afin d'éviter les fuites. Les types de pompes utilisées dans l'industrie des procédés chimiques sont répertoriés dans le tableau 7.

Tableau 7. Pompes dans l'industrie chimique

• Centrifuge
• Alternatif (piston)
• En conserve
• Magnétique
• Turbine
• équipement
• Diaphragme
• Écoulement axial
• Vis
• Cavité mobile
• lobe
• Girouette

Scellage

Du point de vue de la santé et de la sécurité, l'étanchéité et la réparation des pompes centrifuges sont des préoccupations majeures. Les joints mécaniques, qui constituent le système d'étanchéité d'arbre le plus courant, peuvent fuir et parfois éclater. Cependant, il y a eu des progrès majeurs dans la technologie des joints depuis les années 1970 qui ont entraîné des réductions significatives des fuites et une durée de vie prolongée de la pompe. Certaines de ces améliorations sont des joints à soufflet, des joints à cartouche, des conceptions de visage améliorées, de meilleurs matériaux de visage et des améliorations dans la surveillance variable de la pompe. De plus, la poursuite des recherches sur la technologie des phoques devrait se traduire par d'autres améliorations technologiques.

Là où les fluides de traitement sont hautement toxiques, des pompes en conserve ou magnétiques sans fuite ou sans joint sont fréquemment installées. Les durées d'exploitation ou le temps moyen entre maintenances (MTBM) se sont nettement améliorés et varient généralement entre XNUMX et XNUMX ans. Dans ces pompes, le fluide de traitement est le fluide de lubrification des paliers du rotor. La vaporisation du fluide interne affecte négativement les roulements et rend souvent nécessaire le remplacement des roulements. Les conditions de liquide dans les pompes peuvent être maintenues en s'assurant que la pression interne dans le système de roulement est toujours supérieure à la pression de vapeur de liquide à la température de fonctionnement. Lors de la réparation d'une pompe sans joint, la vidange complète d'un matériau à volatilité relativement faible est importante et doit être soigneusement examinée avec le fournisseur.

Dans les pompes de process centrifuges typiques, la garniture a été essentiellement remplacée par des joints mécaniques. Ces garnitures sont généralement classées comme garnitures mécaniques simples ou doubles, ce dernier terme couvrant les garnitures mécaniques tandem ou doubles. Il existe d'autres combinaisons de joints doubles, mais elles ne sont pas aussi largement utilisées. En général, des garnitures mécaniques en tandem ou doubles avec des fluides tampons liquides entre les garnitures sont installées pour réduire les fuites d'étanchéité. L'American Petroleum Institute (API 1994) a publié des normes sur les garnitures mécaniques des pompes centrifuges et rotatives couvrant les spécifications et l'installation des garnitures mécaniques simples et doubles. Un guide d'application des garnitures mécaniques est maintenant disponible pour faciliter l'évaluation des types de garnitures (STLE 1994).

Pour éviter les fuites excessives ou l'éclatement d'un joint défectueux, une plaque presse-étoupe est installée après le joint. Il peut avoir un liquide de rinçage de presse-étoupe pour déplacer la fuite dans un système de vidange fermé (API 1994). Étant donné que le système de presse-étoupe n'est pas un joint complet, des systèmes de joints auxiliaires, tels que des bagues d'étranglement, sont disponibles. Ils sont installés dans le presse-étoupe qui contrôle les fuites excessives vers l'atmosphère ou l'éclatement du joint (Lipton et Lynch 1994). Ces joints ne sont pas conçus pour un fonctionnement continu ; après activation, ils fonctionneront jusqu'à deux semaines avant la panne, laissant ainsi le temps aux opérations de changer de pompe ou d'effectuer des ajustements de processus.

Un nouveau système de joint mécanique est disponible qui réduit essentiellement les émissions à un niveau nul. Il s'agit d'un système à double joint mécanique avec un système tampon de gaz qui remplace le tampon liquide dans le système standard à double joint mécanique (Fone 1995 ; Netzel 1996 ; Adams, Dingman et Parker 1995). Dans les systèmes à tampon liquide, les faces d'étanchéité sont séparées par un film lubrifiant extrêmement fin de fluide tampon qui refroidit également les faces d'étanchéité. Bien que légèrement séparés, un certain degré de contact de face existe, ce qui entraîne une usure du joint et un échauffement de la face du joint. Les joints à gaz sont appelés joints sans contact car une face de joint avec des indentations incurvées pompe le gaz à travers les faces de joint et construit une couche de gaz ou un barrage qui sépare complètement les faces de joint. Ce manque de contact se traduit par une très longue durée de vie du joint et réduit également la perte de frottement du joint, diminuant ainsi sensiblement la consommation d'énergie. Étant donné que le joint pompe le gaz, il y a un très faible débit dans le processus et dans l'atmosphère.

Dangers pour la santé

Une préoccupation majeure avec les pompes est la vidange et le rinçage pour préparer la pompe à l'entretien ou à la réparation. La vidange et l'évacuation couvrent à la fois les fluides de procédé et les fluides tampons. Les procédures doivent exiger la décharge de tous les fluides dans un système de vidange à connexion fermée. Dans le presse-étoupe de la pompe où une bague à gorge sépare la roue du presse-étoupe, la bague agit comme un déversoir en retenant du liquide dans le presse-étoupe. Des trous d'évacuation dans la bague ou un drain dans la boîte à garniture permettront l'élimination complète du liquide de procédé par vidange et rinçage. Pour les fluides tampons, il doit y avoir une méthode de vidange de tout le fluide de la zone à double joint. L'entretien nécessite le retrait du joint et si le volume du joint n'est pas complètement vidé et rincé, les joints sont une source potentielle d'exposition pendant la réparation.

Poussières et poudres

La manipulation des poussières et des poudres dans les équipements de traitement des solides est une préoccupation en raison du potentiel d'incendie ou d'explosion. Une explosion à l'intérieur d'un équipement peut éclater à travers un mur ou une enceinte en raison de la pression générée par l'explosion envoyant une pression combinée et une onde de feu dans la zone de travail. Les travailleurs peuvent être à risque et les équipements adjacents peuvent être gravement touchés avec des effets drastiques. Les poussières ou poudres en suspension dans l'air ou dans un gaz contenant de l'oxygène et dans un espace confiné sont susceptibles d'exploser lorsqu'une source d'inflammation suffisamment énergétique est présente. Certains environnements typiques d'équipement explosif sont présentés dans le tableau 8.

Tableau 8. Sources potentielles d'explosion dans l'équipement

Une explosion produit de la chaleur et une expansion rapide du gaz (augmentation de la pression) et entraîne généralement une déflagration, qui est un front de flamme qui se déplace rapidement mais à une vitesse inférieure à la vitesse du son dans ces conditions. Lorsque la vitesse du front de flamme est supérieure à la vitesse du son ou est à une vitesse supersonique, la condition est appelée détonation, qui est plus destructrice que la déflagration. L'explosion et l'expansion du front de flamme se produisent en quelques millisecondes et ne fournissent pas suffisamment de temps pour les réponses de processus standard. Par conséquent, les caractéristiques potentielles d'incendie et d'explosion de la poudre doivent être définies pour déterminer les dangers potentiels qui peuvent exister dans les différentes étapes de traitement (CCPS 1993; Ebadat 1994; Bartknecht 1989; Cesana et Siwek 1995). Ces informations peuvent ensuite servir de base à l'installation de contrôles et à la prévention des explosions.

Quantification du risque d'explosion

Étant donné que les explosions se produisent généralement dans des équipements fermés, divers tests sont effectués dans des équipements de laboratoire spécialement conçus. Bien que les poudres puissent sembler similaires, les résultats publiés ne doivent pas être utilisés car de petites différences dans les poudres peuvent avoir des caractéristiques d'explosion très différentes.

Une variété de tests effectués sur de la poudre peut définir le risque d'explosion et la série de tests doit englober les éléments suivants.

Le test de classification détermine si un nuage de poussière de poudre peut initier et propager des flammes (Ebadat 1994). Les poudres qui présentent ces caractéristiques sont considérées comme des poudres de classe A. Les poudres qui ne s'enflamment pas sont appelées classe B. Les poudres de classe A nécessitent ensuite une nouvelle série de tests pour évaluer leur potentiel d'explosion et de danger.

Le test d'énergie d'allumage minimum définit l'énergie d'étincelle minimum nécessaire pour l'allumage d'un nuage de poudre (Bartknecht 1989).

Dans la gravité et l'analyse des explosions, les poudres du groupe A sont ensuite testées sous forme de nuage de poussière dans une sphère où la pression est mesurée lors d'une explosion d'essai basée sur l'énergie d'allumage minimale. La pression d'explosion maximale est définie avec le taux de changement de pression par unité de temps. À partir de ces informations, la valeur caractéristique spécifique à l'explosion (Kst) en bar mètres par seconde est déterminée et la classe d'explosion est définie (Bartknecht 1989 ; Garzia et Senecal 1996) :

Kst(bar·m/s) Classe d'explosion de poussière Résistance relative

1-200 St 1 Un peu plus faible

201-300 Rue 2 Fort

300+ St 3 Très fort

Un grand nombre de poudres ont été testées et la majorité appartenait à la classe St 1 (Bartknecht 1989 ; Garzia et Senecal 1996).

Lors de l'évaluation des poudres non nuageuses, les poudres sont testées pour déterminer les procédures et les conditions d'exploitation sûres.

Essais de prévention des explosions

Les tests de prévention des explosions peuvent être utiles lorsque les systèmes de suppression des explosions ne peuvent pas être installés. Ils fournissent des informations sur les conditions d'exploitation souhaitables (Ebadat 1994).

Le test d'oxygène minimum définit le niveau d'oxygène en dessous duquel la poussière ne s'enflamme pas (Fone 1995). Le gaz inerte dans le processus empêchera l'inflammation si le gaz est acceptable.

La concentration minimale de poussière est déterminée afin d'établir le niveau de fonctionnement en dessous duquel l'inflammation ne se produira pas.

Essais de danger électrostatique

De nombreuses explosions sont le résultat d'allumages électrostatiques et divers tests indiquent les dangers potentiels. Certains des tests couvrent l'énergie minimale d'allumage, les caractéristiques de charge électrique de la poudre et la résistivité volumique. À partir des résultats des tests, certaines mesures peuvent être prises pour éviter les explosions. Les étapes comprennent l'augmentation de l'humidité, la modification des matériaux de construction, une mise à la terre appropriée, le contrôle de certains aspects de la conception de l'équipement et la prévention des étincelles (Bartknecht 1989; Cesana et Siwek 1995).

Contrôle des explosions

Il existe essentiellement deux méthodes pour empêcher les explosions ou les fronts de se propager d'un endroit à un autre ou de contenir une explosion dans un équipement. Ces deux méthodes sont les suppresseurs chimiques et les vannes d'isolement (Bartknecht 1989 ; Cesana et Siwek 1995 ; Garzia et Senecal 1996). Sur la base des données de pression d'explosion des tests de gravité d'explosion, des capteurs à réponse rapide sont disponibles qui déclencheront un suppresseur chimique et/ou fermeront rapidement les vannes de barrière d'isolement. Les suppresseurs sont disponibles dans le commerce, mais la conception des injecteurs de suppresseurs est très importante.

Évents d'explosion

Dans les équipements où une explosion potentielle peut se produire, des évents d'explosion qui se rompent à des pressions spécifiques sont fréquemment installés. Ceux-ci doivent être soigneusement conçus et le chemin d'échappement de l'équipement doit être défini pour empêcher la présence d'un travailleur dans cette zone de chemin. De plus, l'impact sur l'équipement dans la trajectoire d'explosion doit être analysé pour assurer la sécurité de l'équipement. Une barrière peut être nécessaire.

Chargé et déchargé

Les produits, intermédiaires et sous-produits sont chargés dans des camions-citernes et des wagons. (Dans certains cas, selon l'emplacement des installations et les exigences en matière d'impuretés, des pétroliers et des barges sont utilisés.) L'emplacement des installations de chargement et de déchargement est important. Alors que les matériaux chargés et déchargés sont généralement des liquides et des gaz, les solides sont également chargés et déchargés à des emplacements préférés en fonction du type de solides déplacés, du risque d'explosion potentiel et du degré de difficulté de transfert.

Trappes ouvertes

Lors du chargement de camions-citernes ou de wagons par des trappes à ouverture supérieure, il est très important de minimiser les éclaboussures lors du remplissage du conteneur. Si le tuyau de remplissage est situé bien au-dessus du fond du récipient, le remplissage entraîne des éclaboussures et la génération de vapeur ou un dégagement mixte liquide-vapeur. Les éclaboussures et la génération de vapeur peuvent être minimisées en plaçant la sortie du tuyau de remplissage bien en dessous du niveau de liquide. Le tuyau de remplissage est normalement prolongé à travers le conteneur à une distance minimale au-dessus du fond du conteneur. Étant donné que le remplissage liquide déplace également la vapeur, les vapeurs toxiques peuvent constituer un danger potentiel pour la santé et présenter également des problèmes de sécurité. Par conséquent, les vapeurs doivent être collectées. Des bras de remplissage sont disponibles dans le commerce qui ont des tuyaux de remplissage profonds et s'étendent à travers un couvercle spécial qui ferme l'ouverture de l'écoutille (Lipton et Lynch 1994). De plus, un tuyau de collecte de vapeur s'étend sur une courte distance sous le couvercle de trappe spécial. À l'extrémité amont du bras, la sortie de vapeur est reliée à un dispositif de récupération (p. ex., un absorbeur ou un condenseur), ou la vapeur peut être renvoyée au réservoir de stockage sous forme de transfert d'équilibre de vapeur (Lipton et Lynch, 1994).

Dans le système de trappe ouverte du camion-citerne, le bras est relevé pour permettre la vidange dans le camion-citerne et une partie du liquide dans le bras peut être mise sous pression avec de l'azote lorsque le bras est retiré, mais les tuyaux de remplissage pendant cette opération doivent rester à l'intérieur de la trappe ouverture. Lorsque le bras de remplissage dégage la trappe, un seau doit être placé sur la sortie pour recueillir les gouttes du bras.

Wagons de chemin de fer

De nombreux wagons ont des écoutilles fermées avec des jambes de remplissage profondes très près du fond du conteneur et une sortie de collecte de vapeur séparée. Grâce à un bras qui s'étend jusqu'à la trappe fermée, le liquide est chargé et la vapeur collectée d'une manière similaire à la méthode du bras à trappe ouverte. Dans les systèmes de chargement de wagons, après la fermeture de la vanne à l'entrée du bras, de l'azote est injecté dans le côté conteneur des bras pour souffler le liquide restant dans le bras dans le wagon avant que la vanne de remplissage du wagon ne soit fermée (Lipton et Lynch 1994) .

Camions-citernes

De nombreux camions-citernes sont remplis par le bas pour minimiser la génération de vapeur (Lipton et Lynch 1994). Les conduites de remplissage peuvent être des flexibles spéciaux ou des bras manoeuvrables. Des coupleurs à coupure sèche sont placés sur les extrémités des flexibles ou des bras et sur les raccords inférieurs du camion-citerne. Lorsque le camion-citerne est rempli et que la ligne est automatiquement bloquée, le bras ou le tuyau est déconnecté au niveau du raccord à sec, qui se ferme automatiquement lorsque les raccords sont séparés. Les raccords plus récents ont été conçus pour se déconnecter avec presque aucune fuite.

Lors du chargement par le bas, la vapeur est collectée par un évent supérieur et la vapeur est conduite par une conduite externe qui se termine près du fond du conteneur (Lipton et Lynch 1994). Cela permet aux travailleurs d'accéder aux raccords de couplage de vapeur. La vapeur collectée, qui est à une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique, doit être collectée et envoyée vers un dispositif de récupération (Lipton et Lynch 1994). Ces dispositifs sont sélectionnés en fonction du coût initial, de l'efficacité, de la maintenance et de l'opérabilité. Généralement, le système de récupération est préférable à une torche qui détruit les vapeurs récupérées.

Contrôle de chargementl

Dans les camions-citernes, des capteurs de niveau sont installés en permanence dans la carrosserie du camion pour indiquer quand le niveau de remplissage a été atteint et signaler une vanne de sectionnement à distance qui arrête le débit vers le camion. (Lipton et Lynch 1994). Il peut y avoir plus d'un capteur dans le camion-citerne en tant que sauvegarde pour s'assurer que le camion n'est pas trop rempli. Un remplissage excessif peut entraîner de graves problèmes de sécurité et d'exposition à la santé.

Les wagons en service chimique dédié peuvent avoir des capteurs de niveau montés à l'intérieur de la voiture. Pour les wagons non dédiés, un totalisateur de débit contrôle la quantité de liquide envoyée au wagon et ferme automatiquement la vanne de sectionnement à distance à un réglage prédéterminé (Lipton et Lynch 1994). Les deux types de conteneurs doivent être examinés pour déterminer s'il reste du liquide dans le conteneur avant le remplissage. De nombreux wagons ont des indicateurs de niveau manuels qui peuvent être utilisés pour ce service. Cependant, lorsque le niveau est indiqué en ouvrant un petit évent de niveau vers l'atmosphère, cette procédure ne doit être effectuée que dans des conditions correctement contrôlées et approuvées en raison de la toxicité de certains des produits chimiques chargés.

Déchargement

Lorsque les produits chimiques ont une pression de vapeur très élevée et que le wagon ou le camion-citerne a une pression relativement élevée, le produit chimique est déchargé sous sa propre pression de vapeur. Si la pression de vapeur chute à un niveau qui interfère avec la procédure de déchargement, de l'azote gazeux peut être injecté pour maintenir une pression satisfaisante. La vapeur d'un réservoir du même produit chimique peut également être comprimée et injectée pour augmenter la pression.

Pour les produits chimiques toxiques qui ont une pression de vapeur relativement faible, comme le benzène, le liquide est déchargé sous pression d'azote, ce qui élimine le pompage et simplifie le système (Lipton et Lynch 1994). Les camions-citernes et les wagons pour ce service ont des pressions de conception capables de gérer les pressions et les variations rencontrées. Cependant, des pressions plus basses après le déchargement d'un conteneur sont maintenues jusqu'à ce que le camion-citerne ou le wagon soit rempli; la pression se reconstitue pendant le chargement. De l'azote peut être ajouté si une pression suffisante n'a pas été atteinte pendant le chargement.

L'un des problèmes des opérations de chargement et de déchargement est la vidange et la purge des conduites et des équipements dans les installations de chargement/déchargement. Des drains fermés et des drains particulièrement bas sont nécessaires avec des purges d'azote pour éliminer toute trace de produits chimiques toxiques. Ces matériaux peuvent être recueillis dans un baril et retournés à une installation de réception ou de récupération (Lipton et Lynch 1994).

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Adapté de la 3e édition, Encyclopaedia of Occupational Health and Safety

L'industrie des plastiques est divisée en deux grands secteurs, dont l'interrelation est visible sur la figure 1. Le premier secteur comprend les fournisseurs de matières premières qui fabriquent des polymères et des composés de moulage à partir d'intermédiaires qu'ils peuvent également avoir eux-mêmes produits. En termes de capital investi, c'est généralement le plus important des deux secteurs. Le deuxième secteur est composé de transformateurs qui transforment les matières premières en articles commercialisables en utilisant divers procédés tels que l'extrusion et le moulage par injection. D'autres secteurs comprennent les fabricants de machines qui fournissent des équipements aux transformateurs et aux fournisseurs d'additifs spéciaux à utiliser dans l'industrie.

Figure 1. Séquence de production dans le traitement des plastiques

Fabrication de polymères

Les matières plastiques se divisent en deux grandes catégories distinctes : les matières thermoplastiques, qui peuvent être ramollies à plusieurs reprises par l'application de chaleur et les matières thermodurcissables, qui subissent une modification chimique lorsqu'elles sont chauffées et façonnées et ne peuvent ensuite pas être remodelées par l'application de chaleur. Plusieurs centaines de polymères individuels peuvent être fabriqués avec des propriétés très différentes, mais seulement 20 types constituent environ 90 % de la production mondiale totale. Les thermoplastiques constituent le groupe le plus important et leur production augmente à un rythme supérieur à celui des thermodurcissables. En termes de quantité de production, les thermoplastiques les plus importants sont le polyéthylène et le polypropylène haute et basse densité (les polyoléfines), le chlorure de polyvinyle (PVC) et le polystyrène.

Les résines thermodurcissables importantes sont le phénol-formaldéhyde et l'urée-formaldéhyde, à la fois sous forme de résines et de poudres à mouler. Les résines époxy, les polyesters insaturés et les polyuréthanes sont également importants. Un plus petit volume de «plastiques techniques», par exemple, les polyacétals, les polyamides et les polycarbonates, ont une valeur élevée dans les applications critiques.

L'essor considérable de l'industrie plastique dans le monde de l'après-Seconde Guerre mondiale a été grandement facilité par l'élargissement de la gamme des matières premières de base qui l'alimentent ; la disponibilité et le prix des matières premières sont cruciaux pour toute industrie en développement rapide. Les matières premières traditionnelles n'auraient pas pu fournir d'intermédiaires chimiques en quantités suffisantes à un coût acceptable pour faciliter la production commerciale économique de matières plastiques de gros tonnage et c'est le développement de l'industrie pétrochimique qui a rendu la croissance possible. Le pétrole en tant que matière première est disponible en abondance, facilement transportable et manipulable et était, jusqu'à la crise pétrolière des années 1970, relativement bon marché. Ainsi, partout dans le monde, l'industrie de la plasturgie est principalement liée à l'utilisation d'intermédiaires issus du craquage du pétrole et du gaz naturel. Les matières premières non conventionnelles comme la biomasse et le charbon n'ont pas encore eu d'impact majeur sur l'approvisionnement de l'industrie des plastiques.

L'organigramme de la figure 2 illustre la polyvalence des charges d'alimentation de pétrole brut et de gaz naturel comme points de départ pour les matériaux thermodurcissables et thermoplastiques importants. Après les premiers processus de distillation du pétrole brut, la charge de naphta est soit craquée soit reformée pour fournir des intermédiaires utiles. Ainsi, l'éthylène produit par le procédé de craquage est d'une utilité immédiate pour la fabrication de polyéthylène ou pour une utilisation dans un autre procédé qui fournit un monomère, le chlorure de vinyle, base du PVC. Le propylène, qui apparaît également lors du processus de craquage, est utilisé soit par la voie du cumène, soit par la voie de l'alcool isopropylique pour la fabrication de l'acétone nécessaire au polyméthacrylate de méthyle ; il est également utilisé dans la fabrication d'oxyde de propylène pour les résines de polyester et de polyéther et peut à nouveau être polymérisé directement en polypropylène. Les butènes trouvent une utilisation dans la fabrication de plastifiants et le 1,3-butadiène est utilisé directement pour la fabrication de caoutchouc synthétique. Les hydrocarbures aromatiques tels que le benzène, le toluène et le xylène sont désormais largement produits à partir des dérivés des opérations de distillation du pétrole, au lieu d'être obtenus à partir de procédés de cokéfaction du charbon ; comme le montre l'organigramme, il s'agit d'intermédiaires dans la fabrication de matières plastiques importantes et de produits auxiliaires tels que les plastifiants. Les hydrocarbures aromatiques sont également un point de départ pour de nombreux polymères nécessaires dans l'industrie des fibres synthétiques, dont certains sont discutés ailleurs dans ce Encyclopédie.

Figure 2. Production de matières premières en plastiques

De nombreux processus très différents contribuent à la production finale d'un article fini entièrement ou partiellement en plastique. Certains processus sont purement chimiques, certains impliquent des procédures de mélange purement mécaniques tandis que d'autres, en particulier ceux vers l'extrémité inférieure du diagramme, impliquent l'utilisation intensive de machines spécialisées. Certaines de ces machines ressemblent à celles utilisées dans les industries du caoutchouc, du verre, du papier et du textile ; le reste est propre à la plasturgie.

Traitement des plastiques

L'industrie de la plasturgie convertit les matériaux polymères en vrac en articles finis.

Matières premières

La section de transformation de l'industrie des matières plastiques reçoit ses matières premières pour la production sous les formes suivantes :

• matériau polymère entièrement composé, sous forme de pastilles, de granulés ou de poudre, qui est introduit directement dans la machinerie pour le traitement
• polymère non composé, sous forme de granulés ou de poudre, qui doit être mélangé avec des additifs avant de pouvoir être introduit dans des machines
• matériaux polymères en feuilles, tiges, tubes et feuilles qui sont transformés ultérieurement par l'industrie
• matières diverses pouvant être entièrement polymérisées matières sous forme de suspensions ou d'émulsions (généralement appelées latex) ou liquides ou solides pouvant polymériser, ou substances à un état intermédiaire entre les matières premières réactives et le polymère final. Certains d'entre eux sont des liquides et d'autres de véritables solutions de matière partiellement polymérisée dans de l'eau à acidité contrôlée (pH) ou dans des solvants organiques.

Aggravant

La fabrication de compound à partir de polymère implique le mélange du polymère avec des additifs. Bien qu'une grande variété de machines soit utilisée à cette fin, lorsqu'il s'agit de poudres, les broyeurs à boulets ou les mélangeurs à hélice à grande vitesse sont les plus courants, et lorsque des masses plastiques sont mélangées, des malaxeurs tels que les rouleaux ouverts ou les mélangeurs de type Banbury , ou les extrudeuses elles-mêmes sont normalement utilisées.

Les additifs requis par l'industrie sont nombreux et varient largement en type chimique. Sur une vingtaine de classes, les plus importantes sont :

• plastifiants - généralement des esters de faible volatilité
• antioxydants - produits chimiques organiques pour protéger contre la décomposition thermique pendant le traitement
• stabilisants - produits chimiques inorganiques et organiques pour protéger contre la décomposition thermique et contre la dégradation due à l'énergie rayonnante
• lubrifiants
• charges - matière peu coûteuse pour conférer des propriétés spéciales ou pour déprécier les compositions
• colorants - matière inorganique ou organique pour colorer les composés
• agents gonflants - gaz ou produits chimiques qui émettent des gaz pour produire des mousses plastiques.

Processus de conversion

Tous les procédés de transformation font appel au phénomène « plastique » des matériaux polymères et se divisent en deux types. Premièrement, ceux où le polymère est amené par la chaleur à un état plastique dans lequel on lui confère une constriction mécanique conduisant à une forme qu'il conserve lors de la consolidation et du refroidissement. D'autre part, ceux dans lesquels un matériau polymérisable - éventuellement partiellement polymérisé - est totalement polymérisé sous l'action de la chaleur, ou d'un catalyseur ou en agissant ensemble sous une contrainte mécanique conduisant à une forme qu'il conserve lorsqu'il est totalement polymérisé et à froid. . La technologie des plastiques s'est développée pour exploiter ces propriétés afin de produire des biens avec un minimum d'effort humain et la plus grande cohérence dans les propriétés physiques. Les processus suivants sont couramment utilisés.

Moulage par compression

Celle-ci consiste à chauffer une matière plastique, qui peut se présenter sous forme de granulés ou de poudre, dans un moule maintenu dans une presse. Lorsque le matériau devient « plastique », la pression l'oblige à épouser la forme du moule. Si le plastique est du type qui durcit au chauffage, l'article formé est retiré après une courte période de chauffage en ouvrant la presse. Si le plastique ne durcit pas au chauffage, un refroidissement doit être effectué avant de pouvoir ouvrir la presse. Les articles fabriqués par moulage par compression comprennent les bouchons de bouteilles, les fermetures de bocaux, les fiches et prises électriques, les sièges de toilette, les plateaux et les articles de fantaisie. Le moulage par compression est également utilisé pour fabriquer une feuille pour un formage ultérieur dans le processus de formage sous vide ou pour être intégrée dans des réservoirs et de grands conteneurs par soudage ou en doublant des réservoirs métalliques existants.

Moulage par transfert

Il s'agit d'une modification du moulage par compression. Le matériau thermodurcissable est chauffé dans une cavité puis forcé par un piston dans le moule, qui est physiquement séparé et chauffé indépendamment de la cavité chauffante. Il est préféré au moulage par compression normal lorsque l'article final doit porter des inserts métalliques délicats comme dans les petits appareillages électriques, ou lorsque, comme dans les objets très épais, l'achèvement de la réaction chimique ne peut pas être obtenu par un moulage par compression normal.

Moulage par injection

Dans ce processus, les granulés ou poudres de plastique sont chauffés dans un cylindre (appelé baril) qui est séparé du moule. Le matériau est chauffé jusqu'à ce qu'il devienne fluide, tandis qu'il est transporté à travers le canon par une vis hélicoïdale, puis forcé dans le moule où il refroidit et durcit. Le moule est ensuite ouvert mécaniquement et les articles formés sont retirés (voir figure 3). Ce procédé est l'un des plus importants de l'industrie des matières plastiques. Il a été largement développé et est devenu capable de fabriquer des articles d'une grande complexité à très faible coût.

Figure 3. Opérateur retirant un bol en polypropylène d'une machine de moulage par injection.

Bien que le transfert et le moulage par injection soient identiques en principe, les machines utilisées sont très différentes. Le moulage par transfert est normalement limité aux matériaux thermodurcissables et le moulage par injection aux thermoplastiques.

Extrusion

C'est le processus par lequel une machine ramollit un plastique et le force à travers une filière qui lui donne la forme qu'il conserve en refroidissant. Les produits d'extrusion sont des tubes ou des tiges qui peuvent avoir des sections transversales de presque toutes les configurations (voir figure 4). Des tubes à usage industriel ou domestique sont ainsi produits, mais d'autres articles peuvent être fabriqués par des procédés subsidiaires. Par exemple, des sachets peuvent être fabriqués en coupant des tubes et en scellant les deux extrémités, et des sacs à partir de tubes flexibles à paroi mince en coupant et en scellant une extrémité.

Le processus d'extrusion a deux types principaux. Dans l'un, une feuille plate est produite. Cette feuille peut être transformée en produits utiles par d'autres procédés, tels que le formage sous vide.

Figure 4. Extrusion plastique : Le ruban est coupé pour fabriquer des granulés pour les machines de moulage par injection.

Ray Bécasse

Le second est un processus dans lequel le tube extrudé est formé et, lorsqu'il est encore chaud, il est fortement dilaté par une pression d'air maintenue à l'intérieur du tube. Il en résulte un tube qui peut avoir plusieurs pieds de diamètre avec une paroi très mince. Lors de la découpe, ce tube donne un film largement utilisé dans l'industrie de l'emballage pour l'emballage. En variante, le tube peut être plié à plat pour donner une feuille à deux couches qui peut être utilisée pour fabriquer des sacs simples par découpe et scellage. La figure 5 donne un exemple de ventilation locale appropriée sur un procédé d'extrusion.

Figure 5. Extrusion de plastique avec hotte d'extraction locale et bain d'eau à la tête de l'extrudeuse

Ray Bécasse

Calandre

Dans ce procédé, un plastique est acheminé vers deux ou plusieurs rouleaux chauffés et forcé dans une feuille en passant à travers un pincement entre deux de ces rouleaux et en refroidissant ensuite. Une feuille plus épaisse que le film est fabriquée de cette manière. Les feuilles ainsi fabriquées sont utilisées dans des applications industrielles et domestiques et comme matière première dans la fabrication de vêtements et d'articles gonflés tels que les jouets (voir figure 6).

Figure 6. Hottes à auvent pour capter les émissions chaudes des broyeurs de préchauffage sur un processus de calandre

Ray Bécasse

Moulage par soufflage

Ce procédé peut être considéré comme une combinaison du procédé d'extrusion et de thermoformage. Un tube est extrudé vers le bas dans un moule ouvert ; lorsqu'il atteint le fond, le moule est fermé autour de lui et le tube dilaté par la pression de l'air. Ainsi, le plastique est forcé sur les côtés du moule et le haut et le bas scellés. Lors du refroidissement, l'article est sorti du moule. Ce procédé permet de fabriquer des articles creux dont les bouteilles sont les plus importantes.

La résistance à la compression et aux chocs de certains produits plastiques fabriqués par soufflage peut être considérablement améliorée en utilisant des techniques d'étirage-soufflage. Ceci est réalisé en produisant une préforme qui est ensuite expansée par pression d'air et étirée biaxialement. Cela a conduit à une telle amélioration de la résistance à la pression d'éclatement des bouteilles en PVC qu'elles sont utilisées pour les boissons gazeuses.

Rotomoulage

Ce procédé est utilisé pour la production d'articles moulés en chauffant et en refroidissant une forme creuse qui est mise en rotation pour permettre à la gravité de distribuer une poudre ou un liquide finement divisé sur la surface intérieure de cette forme. Les articles produits par cette méthode comprennent des ballons de football, des poupées et d'autres articles similaires.

Casting de film

Outre le processus d'extrusion, des films peuvent être formés en extrudant un polymère chaud sur un tambour métallique hautement poli, ou une solution de polymère peut être pulvérisée sur une bande mobile.

Une application importante de certains plastiques est le revêtement du papier. Dans celui-ci, un film de plastique fondu est extrudé sur du papier dans des conditions dans lesquelles le plastique adhère au papier. Le carton peut être revêtu de la même manière. Le papier et le carton ainsi enduits sont largement utilisés dans l'emballage, et le carton de ce type est utilisé dans la fabrication de boîtes.

Thermoformage

Sous cette rubrique sont regroupés un certain nombre de procédés dans lesquels une feuille d'un matériau plastique, le plus souvent thermoplastique, est chauffée, généralement dans un four, et après serrage sur le pourtour est contrainte à une forme prédéfinie par une pression qui peut être de vérins actionnés mécaniquement ou par air comprimé ou vapeur. Pour les articles très volumineux, la feuille chaude "caoutchouteuse" est malmenée avec des pinces sur les formeurs. Les produits ainsi fabriqués comprennent les luminaires extérieurs, les panneaux publicitaires et directionnels, les baignoires et autres articles de toilette et les lentilles de contact.

Formage sous vide

Il existe de nombreux procédés qui relèvent de cette rubrique générale, qui sont tous des aspects du formage thermique, mais ils ont tous en commun qu'une feuille de plastique est chauffée dans une machine au-dessus d'une cavité, autour du bord de laquelle elle est serrée, et lorsqu'il est pliable, il est forcé par aspiration dans la cavité, où il prend une forme spécifique et se refroidit. Dans une opération ultérieure, l'article est découpé de la feuille. Ces procédés produisent des récipients à parois minces de tous types à très bon marché, ainsi que des articles de présentation et de publicité, des plateaux et des articles similaires, et des matériaux absorbant les chocs pour emballer des produits tels que des gâteaux de fantaisie, des fruits rouges et de la viande découpée.

Laminage

Dans tous les différents procédés de stratification, deux ou plusieurs matériaux sous forme de feuilles sont comprimés pour donner une feuille ou un panneau consolidé aux propriétés spéciales. A un extrême se trouvent des stratifiés décoratifs fabriqués à partir de résines phénoliques et aminées, à l'autre des films complexes utilisés dans les emballages ayant, par exemple, de la cellulose, du polyéthylène et une feuille métallique dans leur constitution.

Processus de la technologie des résines

Celles-ci comprennent la fabrication de contreplaqué, la fabrication de meubles et la construction d'articles volumineux et élaborés tels que des carrosseries de voitures et des coques de bateaux à partir de fibres de verre imprégnées de résines polyester ou époxy. Dans tous ces procédés, une résine liquide est amenée à se consolider sous l'action de la chaleur ou d'un catalyseur et ainsi lier ensemble des particules ou fibres discrètes ou des films ou feuilles mécaniquement faibles, résultant en un panneau robuste de construction rigide. Ces résines peuvent être appliquées par des techniques de pose manuelles telles que le brossage et le trempage ou par pulvérisation.

De petits objets tels que des souvenirs et des bijoux en plastique peuvent également être fabriqués par moulage, où la résine liquide et le catalyseur sont mélangés et versés dans un moule.

Processus de finition

Sous cette rubrique sont inclus un certain nombre de processus communs à de nombreuses industries, par exemple l'utilisation de peintures et d'adhésifs. Il existe cependant un certain nombre de techniques spécifiques utilisées pour le soudage des plastiques. Celles-ci incluent l'utilisation de solvants tels que les hydrocarbures chlorés, la méthyléthylcétone (MEK) et le toluène, qui sont utilisés pour lier ensemble des feuilles de plastique rigides pour la fabrication générale, les présentoirs publicitaires et les travaux similaires. Le rayonnement radiofréquence (RF) utilise une combinaison de pression mécanique et de rayonnement électromagnétique avec des fréquences généralement comprises entre 10 et 100 mHz. Cette méthode est couramment utilisée pour souder des matières plastiques souples dans la fabrication de portefeuilles, porte-documents et poussettes pour enfants (voir l'encadré ci-joint). Les énergies ultrasonores sont également utilisées en combinaison avec la pression mécanique pour une gamme de travail similaire.

Éléments chauffants et scellants diélectriques RF

Les appareils de chauffage et les scellants à radiofréquence (RF) sont utilisés dans de nombreuses industries pour chauffer, fondre ou durcir des matériaux diélectriques, tels que les plastiques, le caoutchouc et la colle, qui sont des isolants électriques et thermiques et difficiles à chauffer à l'aide de méthodes normales. Les radiateurs RF sont couramment utilisés pour sceller le chlorure de polyvinyle (par exemple, la fabrication de produits en plastique tels que les imperméables, les housses de siège et les matériaux d'emballage) ; durcissement des colles utilisées dans le travail du bois; gaufrage et séchage de textiles, papier, cuir et matières plastiques; et le durcissement de nombreux matériaux contenant des résines plastiques.

Les radiateurs RF utilisent un rayonnement RF dans la gamme de fréquences de 10 à 100 MHz avec une puissance de sortie de moins de 1 kW à environ 100 kW pour produire de la chaleur. Le matériau à chauffer est placé entre deux électrodes sous pression, et la puissance RF est appliquée pendant des durées allant de quelques secondes à environ une minute, selon l'utilisation. Les radiateurs RF peuvent produire des champs électriques et magnétiques RF parasites élevés dans l'environnement environnant, en particulier si les électrodes ne sont pas blindées.

L'absorption d'énergie RF par le corps humain peut provoquer un échauffement localisé et global du corps, ce qui peut avoir des effets néfastes sur la santé. La température corporelle peut augmenter de 1 °C ou plus, ce qui peut entraîner des effets cardiovasculaires tels qu'une augmentation de la fréquence cardiaque et du débit cardiaque. Les effets localisés comprennent des cataractes oculaires, une diminution du nombre de spermatozoïdes dans le système reproducteur masculin et des effets tératogènes chez le fœtus en développement.

Les dangers indirects comprennent les brûlures RF dues au contact direct avec les parties métalliques de l'appareil de chauffage qui sont douloureuses, profondes et lentes à guérir ; engourdissement des mains; et les effets neurologiques, y compris le syndrome du canal carpien et les effets sur le système nerveux périphérique.

Contrôles

Les deux types de commandes de base qui peuvent être utilisés pour réduire les risques liés aux appareils de chauffage RF sont les pratiques de travail et le blindage. Le blindage, bien sûr, est préférable, mais des procédures d'entretien appropriées et d'autres pratiques de travail peuvent également réduire l'exposition. La limitation de la durée d'exposition de l'opérateur, un contrôle administratif, a également été utilisée.

Des procédures d'entretien ou de réparation appropriées sont importantes car le fait de ne pas réinstaller correctement le blindage, les verrouillages, les panneaux de l'armoire et les fixations peut entraîner des fuites RF excessives. De plus, l'alimentation électrique de l'appareil de chauffage doit être déconnectée et verrouillée ou étiquetée pour protéger le personnel d'entretien.

Les niveaux d'exposition de l'opérateur peuvent être réduits en gardant les mains et le haut du corps de l'opérateur aussi loin que possible du radiateur RF. Les panneaux de commande de l'opérateur pour certains appareils de chauffage automatisés sont positionnés à distance des électrodes de chauffage en utilisant des plateaux de navette, des tables tournantes ou des bandes transporteuses pour alimenter l'appareil de chauffage.

L'exposition du personnel opérationnel et non opérationnel peut être réduite en mesurant les niveaux RF. Étant donné que les niveaux RF diminuent avec l'augmentation de la distance par rapport à l'appareil de chauffage, une « zone de risque RF » peut être identifiée autour de chaque appareil de chauffage. Les travailleurs peuvent être avertis de ne pas occuper ces zones dangereuses lorsque le radiateur RF est en marche. Dans la mesure du possible, des barrières physiques non conductrices doivent être utilisées pour maintenir les personnes à une distance de sécurité.

Idéalement, les radiateurs RF devraient avoir un boîtier blindé autour de l'applicateur RF pour contenir le rayonnement RF. Le blindage et tous les joints doivent avoir une conductivité élevée pour les courants électriques intérieurs qui circuleront dans les murs. Il doit y avoir aussi peu d'ouvertures que possible dans le blindage et elles doivent être aussi petites que possible pour le fonctionnement. Les ouvertures doivent être orientées à l'opposé de l'opérateur. Les courants dans le blindage peuvent être minimisés en ayant des conducteurs séparés à l'intérieur de l'armoire pour conduire les courants élevés. Le radiateur doit être correctement mis à la terre, avec le fil de terre dans le même tuyau que la ligne électrique. L'appareil de chauffage doit avoir des verrouillages appropriés pour éviter l'exposition à des tensions élevées et à des émissions RF élevées.

Il est beaucoup plus facile d'intégrer ce blindage dans les nouvelles conceptions de radiateurs RF du fabricant. La rénovation est plus difficile. Les boîtiers peuvent être efficaces. Une mise à la terre appropriée peut également souvent être efficace pour réduire les émissions RF. Les mesures RF doivent être prises avec soin par la suite pour s'assurer que les émissions RF ont effectivement été réduites. La pratique consistant à enfermer l'appareil de chauffage dans une pièce à écran métallique peut en fait augmenter l'exposition si l'opérateur se trouve également dans cette pièce, bien qu'elle réduise les expositions à l'extérieur de la pièce.

Source : ICNIRP sous presse.

Les dangers et leur prévention

Fabrication de polymères

Les risques particuliers de l'industrie des polymères sont étroitement liés à ceux de l'industrie pétrochimique et dépendent dans une large mesure des substances utilisées. Les dangers pour la santé des matières premières individuelles se trouvent ailleurs dans ce Encyclopédie. Le danger d'incendie et d'explosion est un danger général important. De nombreux procédés polymères/résines présentent un risque d'incendie et d'explosion en raison de la nature des matières premières primaires utilisées. Si des mesures de protection adéquates ne sont pas prises, il existe parfois un risque pendant la réaction, généralement à l'intérieur de bâtiments partiellement clos, que des gaz ou des liquides inflammables s'échappent à des températures supérieures à leurs points d'éclair. Si les pressions impliquées sont très élevées, il convient de prévoir une ventilation adéquate dans l'atmosphère. Une accumulation excessive de pression due à des réactions exothermiques rapides et inattendues peut se produire et la manipulation de certains additifs et la préparation de certains catalyseurs peuvent augmenter le risque d'explosion ou d'incendie. L'industrie s'est penchée sur ces problèmes et, en particulier sur la fabrication des résines phénoliques, a produit des notes d'orientation détaillées sur l'ingénierie de conception des usines et les procédures d'exploitation sûres.

Traitement des plastiques

L'industrie de transformation des matières plastiques présente des risques de blessures en raison des machines utilisées, des risques d'incendie en raison de la combustibilité des plastiques et de leurs poudres et des risques pour la santé en raison des nombreux produits chimiques utilisés dans l'industrie.

blessures

Le principal domaine de blessures se situe dans le secteur de la transformation des matières plastiques de l'industrie des matières plastiques. La majorité des processus de conversion des plastiques dépendent presque entièrement de l'utilisation de machines. En conséquence, les principaux risques sont ceux associés à l'utilisation de telles machines, non seulement pendant le fonctionnement normal mais aussi pendant le nettoyage, le réglage et l'entretien des machines.

Les machines de compression, de transfert, d'injection et de soufflage ont toutes des plateaux de presse avec une force de verrouillage de plusieurs tonnes par centimètre carré. Des protections adéquates doivent être installées pour éviter les amputations ou les blessures par écrasement. Ceci est généralement réalisé en enfermant les parties dangereuses et en interverrouillant les protecteurs mobiles avec les commandes de la machine. Un protecteur à verrouillage ne doit pas permettre un mouvement dangereux à l'intérieur de la zone protégée lorsque le protecteur est ouvert et doit arrêter les parties dangereuses ou inverser le mouvement dangereux si le protecteur est ouvert pendant le fonctionnement de la machine.

Lorsqu'il existe un risque grave de blessure sur des machines telles que les plateaux des machines de moulage et un accès régulier à la zone de danger, une norme de verrouillage plus élevée est alors requise. Ceci peut être réalisé par un deuxième dispositif de verrouillage indépendant au niveau du protecteur pour interrompre l'alimentation électrique et empêcher un mouvement dangereux lorsqu'il est ouvert.

Pour les processus impliquant des feuilles de plastique, un danger courant pour les machines est la formation de pièges entre les rouleaux ou entre les rouleaux et la feuille en cours de traitement. Ceux-ci se produisent au niveau des rouleaux tendeurs et des dispositifs de transport dans les usines d'extrusion et les calandres. La sécurisation peut être réalisée en utilisant un déclencheur convenablement placé, qui amène immédiatement les rouleaux à l'arrêt ou inverse le mouvement dangereux.

De nombreuses machines de traitement des matières plastiques fonctionnent à des températures élevées et des brûlures graves peuvent survenir si des parties du corps entrent en contact avec du métal ou du plastique chaud. Dans la mesure du possible, ces pièces doivent être protégées lorsque la température dépasse 50 ºC. De plus, les blocages qui se produisent sur les presses à injecter et les extrudeuses peuvent se libérer violemment. Un système de travail sûr doit être suivi lors d'une tentative de libération de bouchons de plastique gelés, qui doit inclure l'utilisation de gants appropriés et d'une protection faciale.

La plupart des fonctions des machines modernes sont désormais contrôlées par des systèmes de commande électronique programmés ou des systèmes informatiques qui peuvent également contrôler des dispositifs de décollage mécaniques ou sont liés à des robots. Sur les nouvelles machines, un opérateur a moins besoin de s'approcher des zones dangereuses et il s'ensuit que la sécurité sur les machines devrait s'améliorer en conséquence. Il y a cependant un plus grand besoin de poseurs et d'ingénieurs pour aborder ces parties. Il est donc essentiel qu'un programme de verrouillage/étiquetage adéquat soit institué avant que ce type de travail ne soit effectué, en particulier lorsqu'une protection complète par les dispositifs de sécurité de la machine ne peut pas être obtenue. De plus, des systèmes de secours ou d'urgence adéquats devraient être conçus et conçus pour faire face aux situations où la commande programmée tombe en panne pour quelque raison que ce soit, par exemple en cas de perte de l'alimentation électrique.

Il est important que les machines soient correctement disposées dans l'atelier avec de bons espaces de travail dégagés pour chacune. Cela aide à maintenir des normes élevées de propreté et d'ordre. Les machines elles-mêmes doivent également être correctement entretenues et les dispositifs de sécurité doivent être vérifiés régulièrement.

Un bon entretien ménager est essentiel et une attention particulière doit être portée à la propreté des sols. Sans un nettoyage de routine, les sols seront gravement contaminés par l'huile de machine ou les granulés de plastique renversés. Des méthodes de travail comprenant des moyens d'accès sûrs aux zones au-dessus du niveau du sol doivent également être envisagées et fournies.

Un espacement adéquat doit également être prévu pour le stockage des matières premières et des produits finis ; ces zones doivent être clairement désignées.

Les plastiques sont de bons isolants électriques et, à cause de cela, des charges statiques peuvent s'accumuler sur les machines sur lesquelles la feuille ou le film se déplace. Ces charges peuvent avoir un potentiel suffisamment élevé pour provoquer un accident grave ou agir comme source d'inflammation. Des éliminateurs d'électricité statique doivent être utilisés pour réduire ces charges et des pièces métalliques correctement mises à la terre ou mises à la terre.

De plus en plus, les déchets de matières plastiques sont retraités à l'aide de granulateurs et mélangés avec du nouveau stock. Les granulateurs doivent être totalement fermés pour empêcher toute possibilité d'atteindre les rotors par les ouvertures de décharge et d'alimentation. La conception des ouvertures d'alimentation sur les grandes machines doit être telle qu'elle empêche l'entrée du corps entier. Les rotors fonctionnent à grande vitesse et les couvercles ne doivent pas être retirés tant qu'ils ne se sont pas immobilisés. Lorsque des protecteurs de verrouillage sont installés, ils doivent empêcher tout contact avec les lames jusqu'à ce qu'elles soient complètement arrêtées.

Risques d'incendie et d'explosion

Les plastiques sont des matériaux combustibles, bien que tous les polymères ne supportent pas la combustion. Sous forme de poudre finement divisée, beaucoup peuvent former des concentrations explosives dans l'air. En cas de risque, les poudres doivent être contrôlées, de préférence dans un système fermé, avec des panneaux de décharge suffisants évacuant à basse pression (environ 0.05 bar) vers un endroit sûr. Une propreté scrupuleuse est essentielle pour éviter les accumulations dans les locaux de travail qui pourraient être en suspension dans l'air et provoquer une explosion secondaire.

Les polymères peuvent être soumis à une dégradation thermique et à une pyrolyse à des températures pas très supérieures aux températures de traitement normales. Dans ces circonstances, des pressions suffisantes peuvent s'accumuler dans le cylindre d'une extrudeuse, par exemple, pour éjecter du plastique fondu et tout bouchon solide de plastique provoquant un blocage initial.

Les liquides inflammables sont couramment utilisés dans cette industrie, par exemple, comme peintures, adhésifs, agents de nettoyage et dans le soudage au solvant. Les résines de fibre de verre (polyester) dégagent également des vapeurs de styrène inflammables. Les stocks de ces liquides doivent être réduits au minimum dans la salle de travail et stockés dans un endroit sûr lorsqu'ils ne sont pas utilisés. Les zones de stockage doivent comprendre des endroits sûrs à l'air libre ou un magasin résistant au feu.

Les peroxydes utilisés dans la fabrication de résines plastiques renforcées de verre (GRP) doivent être stockés séparément des liquides inflammables et autres matériaux combustibles et non soumis à des températures extrêmes car ils sont explosifs lorsqu'ils sont chauffés.

Dangers pour la santé

Il existe un certain nombre de risques potentiels pour la santé associés au traitement des plastiques. Les plastiques bruts sont rarement utilisés seuls et des précautions appropriées doivent être prises concernant les additifs utilisés dans les différentes formulations. Les additifs utilisés comprennent les savons au plomb dans le PVC et certains colorants organiques et au cadmium.

Il existe un risque important de dermatite à partir de liquides et de poudres généralement issus de « produits chimiques réactifs » tels que les résines phénol-formaldéhyde (avant la réticulation), les uréthanes et les résines de polyester insaturé utilisées dans la production de produits en PRV. Des vêtements de protection appropriés doivent être portés.

Il est possible que des fumées soient générées par la dégradation thermique des polymères lors du traitement à chaud. Les contrôles techniques peuvent minimiser le problème. Des précautions particulières doivent toutefois être prises pour éviter l'inhalation de produits de pyrolyse dans des conditions défavorables, par exemple lors de la purge du cylindre de l'extrudeuse. Des conditions de bon LEV peuvent être nécessaires. Des problèmes sont survenus, par exemple, lorsque des opérateurs ont été submergés par le gaz acide chlorhydrique et ont souffert de la «fièvre des polymères» suite à une surchauffe du PVC et du polytétrafluoréthylène (PTFE), respectivement. L'encadré qui l'accompagne détaille certains produits de décomposition chimique des plastiques.

Norbert Lichtenstein

¹ L'utilisation s'arrête.
² N'a pas pu être détecté avec la technique analytique utilisée (GC/MS) mais est connu de la littérature.

Il existe également un danger d'inhalation de vapeurs toxiques de certaines résines thermodurcissables. L'inhalation d'isocyanates utilisés avec des résines de polyuréthane peut entraîner une pneumonie chimique et un asthme sévère et, une fois sensibilisées, les personnes doivent être transférées vers un autre travail. Un problème similaire existe avec les résines de formaldéhyde. Dans ces deux exemples, un niveau élevé de LEV est nécessaire. Lors de la fabrication d'articles en PRV, des quantités importantes de vapeur de styrène sont dégagées et ce travail doit être effectué dans des conditions de bonne ventilation générale de l'atelier.

Certains risques sont également communs à un certain nombre d'industries. Celles-ci comprennent l'utilisation de solvants pour la dilution ou aux fins mentionnées précédemment. Les hydrocarbures chlorés sont couramment utilisés pour le nettoyage et le collage et sans une ventilation par aspiration adéquate, les personnes peuvent très bien souffrir de narcose.

L'élimination des déchets de plastique par combustion doit se faire dans des conditions soigneusement contrôlées ; par exemple, le PTFE et les uréthanes doivent se trouver dans une zone où les vapeurs sont évacuées vers un endroit sûr.

Des niveaux de bruit très élevés sont généralement obtenus lors de l'utilisation de broyeurs, ce qui peut entraîner une perte d'audition pour les opérateurs et les personnes travaillant à proximité. Ce risque peut être limité en séparant cet équipement des autres zones de travail. De préférence, les niveaux de bruit doivent être réduits à la source. Ceci a été réalisé avec succès en enduisant le granulateur d'un matériau insonorisant et en installant des chicanes à l'ouverture d'alimentation. Il peut également y avoir un danger pour l'ouïe créé par le son audible produit par les machines de soudage par ultrasons en tant qu'accompagnement normal des énergies ultrasonores. Des boîtiers appropriés peuvent être conçus pour réduire les niveaux de bruit reçus et peuvent être verrouillés pour éviter un risque mécanique. Comme norme minimale, les personnes travaillant dans des zones à haut niveau de bruit doivent porter une protection auditive appropriée et il doit y avoir un programme de conservation de l'ouïe adapté, comprenant des tests audiométriques et une formation.

Les brûlures sont également un danger. Certains additifs et catalyseurs pour la production et le traitement des matières plastiques peuvent être très réactifs au contact de l'air et de l'eau et peuvent facilement provoquer des brûlures chimiques. Partout où des thermoplastiques fondus sont manipulés ou transportés, il existe un risque d'éclaboussures de matière chaude et de brûlures et d'échaudures. La gravité de ces brûlures peut être augmentée par la tendance des thermoplastiques chauds, comme la cire chaude, à adhérer à la peau.

Les peroxydes organiques sont irritants et peuvent provoquer la cécité en cas de projection dans les yeux. Une protection oculaire appropriée doit être portée.

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