Risques liés à l'utilisation de l'oxyde d'éthylène, concours technicien de l'industrie et des mines 2009.

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L'oxyde d'éthylène est utilisé dans de nombreuses industries chimiques comme matière première pour la fabrication de produits d'entretien, de peintures, de lubrifiants... C'est un gaz incolore, neurotoxique et irritant. L'oxyde d'éthylène a pour formule C2H4O. Ce gaz comprimé sous une pression P1 = 1,25 105 Pa est stockée à 15 °C dans une cuve cylindrique située dans un atelier de fabrication d'une usine de peinture. Données : dimensions de la cuve de stockage : hauteur H = 3 m ; diamètre D =1,5 m Dimensions de l'atelier : longueur L = 10 m ; largeur l = 6 m ; hauteur H = 5 m. Quel est le volume V2 de la cuve de stockage ? Volume d'un cylindre = surface de base fois hauteur = pi D2/4 H V2 = 3,14*1,52/4 *3 = 5,3 m3. En considérant que l'oxyde d'éthylène est un gaz parfait, calculer le nombre de moles contenu dans la cuve de stockage. Loi des gaz parfaits : PV = n RT  n =PV / (RT) avec T = 273+15 = 288 K et R = 8,314 J mol-1 K-1. n = 1,25 105 *5,3  / (8,314*288) =276,68 ~2,8 102 mol. Quel volume V2 l'oxyde d'éthylène occuperait-il dans les conditions de température et de pression suivantes : 20°C et 1,0 105 Pa ? P V2 = nRT avec T = 273+20 = 293 K V2 = nRT / P = 276,68 *8,314*293 / 105 =6,74 ~6,7 m3. Quel pourcentage représente ce volume V2 par rapport au volume de l'atelier ? Volume de l'atelier : V = L l H = 10*6*5=300 m3. 6,74 / 300 *100 =2,247 ~2,2 %. Mal refermée la cuve laisse entièrement échapper l'oxyde d'éthylène dans l'atelier. L'atelier se trouve à 20 °C sous une pression P2 = 1,0 105 Pa. Les limites inférieure et supérieure d'explosivité avec l'air d'un gaz ou d'une vapeur combustible sont les concentrations limites qui permettent que celui-ci s'enflamme et explose. On donne pour l'oxyde d'éthylène : Sa limite inférieure d'explosivité avec l'air : ¨LIE =3 ; sa limite supérieure d'explosivité avec l'air LSE = 100 %. Y a-t-il explosion ? Non car le rapport entre le volume de l'atelier et celui de la cuve ( 2,2 % )est inférieur à LIE ( 3 %) Des employés doivent intervenir pour une réparation dans cet atelier suite à la fuite. On appelle VLE ( valeur limite d'exposition ) la concentration d'une substance toxique au delà de laquelle des problèmes de santé peuvent survenir. Pour l'oxyde d'éthylène VLE = 10 cm3 m-3. En considérant que le mélange est homogène, calculer  la concentration en cm3 m-3 d'oxyde d'éthylène dans l'ateleir et conclure. 6,74 m3 d'oxyde d'éthylène dans le volume de l'atelier 300 m3. 6,74 m3  = 6,74 106 cm3. Concentration de l'oxyde d'éthylène : 6,74 106 / 300 = 2,2 104 cm3 m-3. Cette valeur est très supérieure à VLE pour l'oxyde d'éthylène. Il y a de sérieux risques de problèmes de santé. ..

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