Comment fonctionne l'inertage?

A quoi sert un inertage ?

La fonction première de l’inertage est de remplacer une atmosphère sous air ou chargée en vapeurs inflammables, particules en suspensions, par une atmosphère inerte.
L’inertage a deux buts principaux :

• Une protection de type qualité d’un produit sensible de la présence d’oxygène (O₂) ou d’humidité (H₂O),
• Une protection obligatoire de type sécurité (en zones ATEX) afin de protéger l’environnement et les installations des risques d'inflammation et éviter les explosions.

L’inertage représente une stratégie industrielle indiscutable pour garantir la protection des actifs, ainsi que la sécurité des personnes dans les industries du secteur de la chimie. Pour l’inertage des cuves à l’azote, les ingénieurs d’applications Air Liquide ont le choix entre deux solutions :

• Livraison d’azote liquide stocké dans un réservoir cryogénique : Azote liquide livré en vrac par un camion citerne puis stocké liquide dans un réservoir cryogénique à double paroi. Selon vos besoins, un échangeur thermique vaporise la quantité utile d'azote liquide pour l'inertage de réacteurs. Il s’agit d’une gestion automatisée par télémétrie.
• La production sur site avec un générateur d'azote (Technologie PSA ou membranaire) utilise l'air comprimé ambiant comme matière première pour produire de l'azote en continu.

Quels sont les critères de choix de solution d’inertage ?

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. 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 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.

Principaux modes d’inertage

Les 4 principaux modes ou systèmes d’inertage et étapes sont :

L’inertage par effet piston

Ce mode d’inertage consiste à injecter un gaz inerte en partie basse du volume à inerter et de chasser l’atmosphère présente par un évent situé en partie haute du même volume.
La mise en œuvre d’un inertage par effet piston demande de respecter des conditions d’injection spécifiques en termes de vitesse et de nature du gaz utilisé. Le but est de remplacer 1 volume d’atmosphère par 1 volume de gaz inerte.
Pour un meilleur effet, l’utilisation de gaz lourds comme l’argon (Ar) ou le dioxyde de carbone (CO₂) sera privilégiée.

L’inertage par dilution

Ce mode d'inertage consiste à injecter le gaz neutre par un orifice et d’évacuer l’atmosphère présente par un second trou d’évacuation (trou d’homme ou évent) généralement situé en partie haute de l’installation.
Le gaz inerte injecté, généralement de l’azote, sera alors dilué avec l’atmosphère à chasser et remplacera progressivement cette atmosphère jusqu’à l’obtention du taux d’oxygène (O₂) résiduel ou de la teneur en H₂O (eau) souhaitée.
Comme exemple, pour l’inertage du ciel gazeux d’une cuve de stockage de liquide inflammable, l’injection et l’évent seront situés sur le haut de la cuve, le plus éloigné possible l’un de l’autre.
Le débit d’injection du gaz de protection définit alors le temps d’injection pour atteindre le taux d’oxygène cible. Plus le débit de gaz sera important, plus la durée d’injection sera réduite.
L'avantage professionnel de cette application d’inertage est sa simplicité de mise en place pour assurer une bonne qualité d’inertage. On utilise souvent ces installations pour l’inertage de cuves de stockage en extérieur dans un environnement soumis aux intempéries.

L’inertage par Compression/Détente (C/D)

Le principe de ce mode d’inertage est de mettre en place un procédé permettant d’effectuer plusieurs cycles de compression (par étapes) avec un gaz neutre suivi d’une détente à la pression atmosphérique de l’équipement à inerter.
La pression de gonflage et le nombre de cycles complets (C/D) définissent les teneurs résiduelles en O₂ ou H₂O.
On réalise ce mode opératoire sur des installations étanches et pouvant supporter des pressions suffisamment élevées pour, entre autres, limiter le nombre de cycles.
Ces deux cycles de compression et détente peuvent être effectués par le même orifice.
Il permet également une meilleure évacuation de l’humidité fixée aux parois internes de l’équipement à purger.

L’inertage Vide/Compression/Détente (V/C/D)

Ce mode d’inertage est similaire au mode (C/D) avec l’ajout d’une phase de mise sous vide de l’équipement.
Pour la mise œuvre de ce mode d’inertage, l’équipement à inerter devra être étanche et supporter les pressions positives et négatives. Les moyens techniques nécessaires pour la mise en œuvre de ces modes opératoires (C/D et V/C/D) sont souvent d’une grande complexité.
Les teneurs résiduelles en O₂ et H₂O seront donc fonction de la pression et de la dépression appliquées ainsi que du nombre de cycles complets (V/C/D) effectués.
Ce mode d’inertage est utilisé à titre d’exemple pour purger des bouteilles de gaz avant leur remplissage.

Exemples d’utilisation de l’inertage

L’inertage qualité ou l’inertage sécurité ne sont pas nouveaux. Ils sont très répandus dans les procédés industriels. Quelques exemples:

• Savez-vous que pour purger l'humidité et l'oxygène à l’intérieur d’un four de traitement thermique pour le recuit de tubes en acier inoxydable à haute température, dans un cadre professionnel, la technique d’inertage est réalisée par dilution avec de l’azote pur ?
• En alimentaire, l’azote (N₂) est utilisé en inertage qualité des cuves de vin, de fioul, d’huiles, de produits de nettoyage… mais aussi comme inertage sécurité des silos de céréales.
• Dans l'industrie pharmaceutique, l’azote permet de protéger les matières premières sensibles à l'oxygène entrant dans la fabrication des médicaments ou d’assurer la sécurité lors de réactions chimiques (Cuves de neutralisation) ou du stockage de produits inflammables ou toxiques.
• Dans l’industrie des boissons, l’inertage représente une technologie de dégazage pour éliminer l’oxygène dissous de certaines boissons.
• Inertage de déchets industriels liquides, dans une logique de recyclabilité des déchets.