L’emballement thermique correspond à la perte de contrôle de la température d’un milieu réactionnel due à une réaction exothermique. Cette perte de contrôle de la température peut conduire à l’explosion thermique qui est caractérisée par une libération brutale d’une quantité importante d’énergie, souvent accompagnée de forte émission de gaz et/ou vapeur qui peuvent être inflammables et/ou toxiques. L’éclatement du réacteur ainsi que la combustion explosive des gaz émis peut alors entraîner, par effet de souffle, la destruction des bâtiments et la formation d’incendies secondaires pouvant aggraver les conséquences globales par effet domino.

Nos compétences en matière de sécurité des procédés chimiques s’appuient sur des outils méthodologiques rigoureux, une recherche active et des moyens expérimentaux.
Parmi les outils spécifiquement développés pour la prévention du risque chimique, l’analyse calorimétrique est sans doute l’une des techniques les plus utilisées à l’heure actuelle. Elle correspond à différentes méthodes donnant accès à des informations utiles au regard de la sécurité des procédés chimiques :

• comportement et évolution des milieux réactionnels en fonctionnements normaux et dégradés,
• stabilité des milieux réactionnels aux températures obtenues lors d’un fonctionnement dégradé.

Prestation proposée par l’INERIS

Nous réalisons des prestations techniques afin d’évaluer les dangers liés à la mise en œuvre de produits et de réactions chimiques et prévenir les phénomènes dangereux (décomposition, emballement thermique, …).

Nos outils expérimentaux sont quatre appareils, complémentaires tant par la taille que par la nature des informations obtenues :

• Des essais de « screening » sont réalisés en micro-calorimétrie DSC sur des échantillons de quelques milligrammes afin d'étudier en toute sécurité leur stabilité thermique,
• Avec une plus grande sensibilité et des quantités de produits plus importantes, le calorimètre isotherme C80 offre une gamme de cellules variées permettant de quantifier les flux thermiques dégagés pour différentes configurations : réaction, mélange, circulation de gaz, haute pression,
• Après l'obtention de données préliminaires, la marche globale d’un procédé peut être testée à l'aide d'un calorimètre de réaction. Ce pilote permet de reconstituer à l'échelle du litre les conditions requises dans un réacteur batch industriel, son instrumentation donnant accès à la mesure de nombreux paramètres opératoires au cours du temps.
• Les paramètres thermiques et cinétiques dans les phases d’emballement thermique sont quant à eux accessibles par des essais dans le calorimètre pseudo-adiabatique RSST.

Notre laboratoire utilise également des logiciels de simulation afin de comparer, compléter et extrapoler les résultats issus des campagnes d’expérimentation. En outre, notre étroite collaboration avec les autres laboratoires de l’INERIS permet dans certains cas d’élargir notre champ d’action (mécanismes d’auto-inflammation, cinétiques de combustion,…).