Analyse de sensibilité globale appliquée à l'évaluation des risques thermiques

Global sensitivity analysis applied to thermal risk evaluation

• Auteur / Autrice : Elizabeth Antonia Garcia Hernandez
• Direction : Sébastien Leveneur
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance le 06/10/2020
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation : Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (Saint-Etienne-du-Rouvray ; 1985-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de sécurité des procédés chimiques (Saint Etienne du Rouvray, Seine-Maritime ; 1989-....)
• Jury : Président / Présidente : Dimitri Lefebvre
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sébastien Leveneur, Thierry Meyer, Tapio Salmi, Lamiae Vernières-Hassimi, Jean-François Portha
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Thierry Meyer, Tapio Salmi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Thermique

Évaluation du risque

Procédés chimiques

Sensibilité, Théorie de la (mathématiques)

Produits chimiques -- Accidents

Mots clés libres

Risques thermiques

Emballement du risque

Analyse globale de sensibilité

Méthode de Sobol

Thermal risks

Thermal runaway

Global sensitivity analysis

Sobol’ method

Résumé

L'emballement thermique est l'un des principaux évènements critiques des accidents de l'industrie chimique. Pour évaluer le risque de tels évènements, une évaluation du risque thermique doit être effectuée. Néanmoins, sur la base de l'évaluation du risque thermique, il n'est pas possible de connaitre les entrées du modèle les plus influentes sur le risque thermique. L'analyse de sensibilité globale a été proposée comme une nouvelle perspective pour évaluer l'influence et l'interaction des entrées du modèle sur les paramètres de risque thermique. Les paramètres suivants ont été étudiés : température maximale de réaction, élévation de température et temps pour atteindre la température maximale de réaction. La méthode a été appliquée a deux systèmes de réaction : un système en phase homogène avec une seule réaction, l’hydrolyse de l'anhydride acétique et un système en milieu diphasique avec plusieurs réactions, l’époxidation de l'huile de coton.

Thermal runaway is one of the main critical events in chemical industry accidents. To evaluate the risk of such events, thermal risk assessment, must be done. Nevertheless, based on thermal risk assessment, it is not possible to know the most influence model inputs on the thermal risk. Global sensitivity analysis was proposed as a new perspective to evaluate the influence and the interaction of the model inputs on thermal risk parameters. The following parameters were studied: maximum reaction temperature, temperature rise and time to reach the maximum reaction temperature. The method was applied to two reaction systems: a homogeneous phase system with a single reaction, hydrolysis of acetic anhydride, and a two-phase system with several reactions, epoxidation of cottonseed oil.