Quel gaz pour inerter une cuve de stockage de solvants inflammables ?
Les gaz (azote ou dioxyde de carbone) ont un rôle essentiel dans l'inertage des cuves de solvants inflammables pour prévenir les risques d'explosion. Cet article détaille le choix entre ces deux gaz en fonction de la compatibilité chimique ainsi que des contraintes d'exploitation. Destiné aux responsables HSE des industries, ingénieurs de maintenance, il offre une base technique pour sécuriser les zones de travail, assurer une concentration en oxygène inférieure à la valeur de référence, dans une logique de conformité réglementaire pour la sécurité des sites industriels.
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Points Clés
• Le maintien d'une concentration en oxygène inférieure à la CLO (Concentration Limite en Oxygène) : paramètre principal pour la sécurité des installations industrielles.
• L'azote : gaz de référence pour l'inertage industriel grâce à son inertie chimique.
• Le dioxyde de carbone : solution technique possible, mais qui introduit des risques de réactions chimiques ainsi que de condensation dans certaines conditions.
• Le choix du gaz : dépend des caractéristiques du solvant, des conditions de stockage ainsi que des normes de sécurité applicables.
L'inertage consiste à remplacer une atmosphère oxydante dans une cuve par un gaz inerte, afin d'éliminer tout risque de combustion. Dans un stockage de solvants inflammables, cette mesure a un caractère indispensable, car elle permet de prévenir la formation d'atmosphères explosives. Le choix du gaz se réfère à ses propriétés chimiques pour éviter la réaction avec le produit stocké ainsi que des exigences de sécurité. Cet article décrit les solutions industrielles pour protéger de manière optimale des installations industrielles, ainsi que la pérennité des actifs.
L'azote est le standard industriel de la profession
Pourquoi favoriser l'azote en milieu industriel ?
Il s’agit du gaz utilisé pour inerter les stockages le plus répandu en raison de sa neutralité chimique quasi totale avec un presque tous les solvants. Additionnellement, la logistique de livraison dans des stockages liquide ou la production On-site par un générateur (PSA ou membranes) représente une flexibilité logistique indéniable. Son faible point de rosée empêche toute introduction d'humidité dans le produit stocké. Avec une surpression constante, il permet d’empêcher toute intrusion d'air, ce qui garantit ainsi l'intégrité de la couche de protection gazeuse dans les réservoirs de stockage.
Quelles contraintes industrielles présente l’azote ?
L’azote présente le risque d’anoxie en cas de fuite dans des espaces clos, pour des atmosphères appauvries en oxygène. Ce risque implique le déploiement d’un plan de prévention des risques liés à l’anoxie. Son utilisation oblige l’installation d’une détection d’oxygène avec des procédures strictes d’utilisation.
Utilisation du dioxyde de carbone ou de l’argon pour l’inertage
Est-ce que le CO2 peut être utilisé pour inerter des cuves chimiques ?
Le dioxyde de carbone présente des propriétés dites “extinctrices” en rapport avec sa densité élevée. Par contre, il peut se dissoudre dans certains produits, influencer leur pH ou leurs propriétés chimiques. L’installation a pour obligation de respecter certaines règles essentielles pour ne pas que les frottements des cristaux de CO2 créent des décharges d’électricité électrostatique qui déclencheraient une explosion en présence d’une atmosphère explosive.
Quelles applications pour l’argon dans le cadre de l’inertage ?
L'argon, le gaz inerte par excellence, s'utilise lorsque l’azote risque de réagir avec le contenu de la cuve. Plus dense que l'air, il offre une excellente protection. Par contre, son prix de production élevé le contraint à des applications particulières telles que le stockage de produits ultra purs ou des composés organométalliques hautement réactifs. Pour un stockage standard de produits inflammables, l'argon ne présente aucun avantage par rapport aux solutions d’inertage à l’azote.
Paramètres techniques pour la sélection du gaz d’inertage
Quelles influences ont les caractéristiques chimiques du solvant ?
La sélection du gaz doit impérativement intégrer la compatibilité avec le solvant. En effet, certains composés peuvent absorber le gaz inerte, ce qui entraîne une consommation excessive ou une altération de la pureté du produit. Par exemple, le CO2 ne s’utilise pas pour les solvants basiques ou les amines avec lesquels il peut réagir.
Quelle solution choisir pour la logistique d’azote ?
Le choix de la solution d’inertage avec l’utilisation d’azote liquide ou la production d’azote avec un générateur, représente un choix stratégique. En effet, ce choix influence la sécurité de vos installations, la qualité de vos produits, la flexibilité de votre production. Il s’agit d’un choix qui se réfère essentiellement à des aspects budgétaires. De façon simple, il y a trois critères essentiels :
- La pureté de l’azote utile pour l’inertage de votre produit (Quantités d’humidité, d’oxygène).
- Les débits utiles (volumes requis) pour inerter une ou plusieurs cuves.
- Pression utile dans les cuves par rapport à la régulation des systèmes d’inertage.
- Les variations de débit : régulier ou variable dans le temps.
- Place au sol dans l’usine, contraintes de surface, d’intégration par rapport à la localisation des cuves.
Quels sont les avantages de la génération de l'azote sur site ?
La génération d’azote sur site pour l’inertage de cuves utilise principalement deux technologies : la séparation par membrane ou l'adsorption par inversion de pression (PSA). Les générateurs d’azote on-site offrent l’avantage de fournir un flux continu pour des volumes importants, ce qui optimise de façon remarquable le budget lié aux frais logistique de livraison. De plus, cette solution diminue les émissions de CO2, car elle évite les livraisons par camions semi remorque.
Tableau comparatif des différentes solutions pour inertage
| Gaz | Azote (N₂) | Dioxyde de Carbone (CO₂) | Argon (Ar) |
|---|---|---|---|
| Densité | Densité : 0,967 (plus léger que l'air). Solubilité eau : Très faible (~20 mg/l). | Densité : 1,527 (nettement plus lourd que l'air). Solubilité eau : Élevée (2000 mg/l). | Densité : 1,380 (plus lourd que l'air). Nature : Gaz noble, monoatomique. |
| Avantages | Abondant. Empêche l'oxydation et la décoloration. Inerte avec la plupart des composés. | Crée une couverture lourde. | 100 % inerte, aucune réaction chimique possible. |
| Inconvénients | Aucun. | Corrosif en présence d'humidité. Réagit avec les amines, l'ammoniac anhydre, les bases fortes. Risque d’explosion par le frottement de cristaux solides. | Son prix par rapport à l’azote qui le restreint à quelques produits techniques ultra purs. |
| Applications | Standard industriel pour le "Blanketing" de cuves de stockage, ou les purges de canalisations. | Inertage de silos, ou les cuves de déchets industriels. | Inertage haut de gamme pour garantir la qualité de produits ultra purs pour le secteur de la Chimie de spécialité. |
Sécurité de l’application d’inertage dans un site industriel chimique
Que veut dire CLO ?
La Concentration Limite en Oxygène (CLO) représente la valeur en dessous de laquelle, une explosion ne peut plus se propager, quelle que soit la concentration du solvant inflammable. L'inertage garantit la régularité du taux d'oxygène avec une marge de sécurité selon les normes. Cette valeur varie selon les caractéristiques du solvant stocké dans la cuve à inerter.
Pourquoi le skid d’inertage a un rôle dans la sécurité des installations d’inertage ?
Le skid d’inertage, ou armoire de détente régulation fluide, représente l'interface entre la source d'azote avec la cuve ou le réacteur. Pour un responsable de production, cet équipement ne consiste pas simplement en un ensemble de vannes, mais constitue la pièce stratégique de sécurité pour garantir la stabilité de l'enveloppe gazeuse. Description d’une armoire fluide, un skid pour la pétrochimie intègre :
- Système de détente haute précision : des détendeurs pour avoir une pression d’utilisation constante.
- Vannes de régulation : vannes sélectionnées selon des caractéristiques particulières (Matériaux, pressions nominales, débit).
- Instrumentation de mesure : transmetteurs de pression, débitmètres massiques, mesures d’oxygène (Selon les versions).
- Automatisme de contrôle : intégration possible avec le système numérique de contrôle commande de l'usine.
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