L’inertage expliqué : Comment contrôler les risques d’explosion avec des gaz inertes
Les explosions représentent un risque majeur dans de nombreuses industries. Les entreprises des secteurs chimique, pétrochimique et des produits chimiques fins travaillent quotidiennement avec des gaz, des vapeurs et des substances inflammables. Dans de nombreux processus, il n’est pas possible d’éviter ces substances ou de les maintenir en dessous des concentrations sûres. C’est pourquoi l’inertage est souvent la seule solution pour prévenir les explosions et éviter la formation de mélanges explosifs.
Mais l’inertage ne sert pas seulement à prévenir les explosions. Il empêche également les réactions chimiques indésirables, la combustion non souhaitée, l’oxydation, la décoloration et l’absorption d’humidité par des produits sensibles et des matériaux fragiles. De plus, il assure un environnement de travail sûr pendant les périodes de maintenance, notamment dans les espaces confinés où les niveaux d’oxygène doivent être contrôlés.
Dans cet article, nous expliquons ce qu’est l’inertage, quand il est nécessaire, quelles techniques sont utilisées et comment il s’intègre dans la réglementation ATEX.
Qu’est-ce que l’inertage ?
L’inertage, également appelé inertisation, est le processus consistant à réduire la concentration d’oxygène dans un espace fermé en y ajoutant un gaz inerte tel que de l’azote, du dioxyde de carbone ou de l’argon. L’objectif est de prévenir la formation d’une atmosphère explosive, d’éviter la combustion indésirable et de protéger les produits sensibles contre l’oxygène et l’humidité.
Les substances combustibles ne peuvent s’enflammer que si suffisamment d’oxygène est présent pour maintenir la combustion. Chaque mélange de substance combustible, d’air et de gaz inerte a une valeur critique d’oxygène, la Concentration Limite d’Oxygène (LOC). L’inflammation est impossible en dessous de cette valeur. Pour les gaz et les solvants, la LOC se situe généralement entre 8 et 10 % d’oxygène, pour les explosions de poussières entre 10 et 14 %.
Quand l’inertage est-il nécessaire ?
L’inertage est nécessaire lorsque les risques d’explosion ne peuvent pas être éliminés par d’autres moyens.
L’élimination du combustible est souvent impossible.
Parfois, les substances inflammables peuvent être remplacées par des alternatives moins inflammables. Mais dans de nombreux processus, comme dans l’industrie chimique et pharmaceutique, les gaz, liquides ou substances inflammables sont tout simplement essentiels. Dans le cas des liquides, travailler en dessous du point d’éclair peut être une solution, mais ce n’est pas toujours faisable. Le gaz inerte est alors introduit pour déplacer l’oxygène et contrôler le risque.
Travailler en dehors de la plage inflammable est souvent peu fiable
Une autre méthode consiste à s’assurer que la concentration de la substance inflammable reste toujours en dessous des valeurs limites d’explosivité. Par exemple, en utilisant la ventilation pour maintenir la concentration en dessous de la Limite Inférieure d’Explosivité (LIE). Mais dans la pratique, cela n’est souvent pas garanti. Avec les poussières, l’accumulation peut encore conduire à un mélange explosif.
L’inertage est la seule solution viable
Si le combustible ne peut être évité et que les concentrations ne peuvent pas être maintenues sous contrôle de manière fiable, l’inertage est la seule méthode efficace. Cela permet non seulement de prévenir les explosions, mais aussi de :
• Éviter des réactions indésirables avec l’oxygène ou l’humidité.
• Protéger la qualité du produit (contre la décoloration, la polymérisation ou l’oxydation).
• Effectuer des travaux de maintenance en toute sécurité sur les installations et les tuyaux.
Applications de l’inertage
L’inertage est utilisé dans tous types de processus où des substances inflammables ou des produits sensibles sont présents. Les applications les plus importantes sont :
• Réservoirs de stockage et fûts : Pour empêcher la formation de vapeurs inflammables et un mélange explosif.
• Réacteurs et cuves de mélange : Pour prévenir les réactions indésirables avec l’oxygène ou l’humidité.
• Tuyaux et pipelines : Pour le transport sûr de liquides et de gaz inflammables, où les systèmes d’inertage garantissent la sécurité.
• Installations de séchage et silos : Pour protéger les poudres et solides contre l’humidité et l’oxydation.
• Centrifugeuses et filtres : Pour la séparation et le nettoyage sûrs des substances.
• Équipements de broyage et de mélange : Pour prévenir les explosions de poussière pendant la réduction et le mélange des poudres.
• Systèmes de chargement et points de déchargement : Là où des mélanges explosifs peuvent se produire lors du chargement ou du déchargement.
• Maintenance des équipements et tuyaux : Pour permettre de travailler dans un espace confiné exempt d’oxygène lors des inspections ou réparations.
L’inertage est donc utilisé non seulement pour prévenir les explosions, mais aussi pour maintenir la qualité des produits et pour permettre un travail en toute sécurité pendant la maintenance, tout en contrôlant les niveaux d’oxygène et les dangers potentiels.
Techniques d’inertage
L’inertage est un terme générique pour diverses techniques, en fonction de l’application. Les trois principales méthodes sont :
Purging
Lors du purging, un gaz inerte est utilisé pour expulser l’air ou le gaz de processus des tuyaux, réservoirs ou équipements. Cela se fait souvent avant le démarrage ou la maintenance. L’objectif est de s’assurer qu’aucune atmosphère inflammable ou mélange explosif ne reste.
Blanketing
Le blanketing signifie maintenir une couche continue de gaz inerte au-dessus d’un liquide ou d’un produit, par exemple dans un réservoir de stockage. Cela empêche le contact avec l’oxygène ou l’humidité et protège contre les explosions, la décoloration, la polymérisation ou d’autres réactions indésirables. Le système d’inertage surveille le débit et la pression.
Sparging
Dans le sparging, un gaz inerte est introduit dans un liquide sous forme de petites bulles. Cela élimine l’oxygène ou d’autres gaz indésirables du liquide. Cela est utilisé, par exemple, pour éliminer l’oxygène de l’huile ou des eaux usées.
Chaque technique a sa propre application, mais l’objectif reste le même : garder l’oxygène et parfois l’humidité loin des substances inflammables ou sensibles et prévenir la combustion indésirable.
Choix du gaz inerte
Tous les gaz inertes ne sont pas adaptés à chaque application. Dans la plupart des cas, l’azote (N₂) est utilisé. Il est peu coûteux, polyvalent et largement disponible. Dans certaines situations, le dioxyde de carbone (CO₂) ou l’argon (Ar) sont utilisés.
Azote (N₂)
• Polyvalent et économique.
• Plus léger que l’air (densité relative : 0,97).
• Non réactif, non inflammable.
• Faible solubilité dans l’eau (20 mg/l).
• Disponible sous forme gazeuse (300 bar) ou liquide (-196°C).
Dioxyde de carbone (CO₂)
• Plus lourd que l’air (densité relative : 1,52).
• Éteint également les incendies (utilisé dans les silos et bunkers de déchets).
• Haute solubilité dans l’eau (2 000 mg/l).
• Peut accumuler une charge statique lorsqu’il est injecté rapidement.
• Disponible sous forme gazeuse (55 bar), liquide (-20°C) ou sous forme de glace sèche (-78,5°C).
Argon (Ar)
• Complètement inerte, sans réactions chimiques.
• Plus lourd que l’air (densité relative : 1,38).
• Parfois utilisé dans l’industrie alimentaire car il reste dans le réservoir après ouverture.
• Plus cher que l’azote et le CO₂.
• Disponible sous forme gazeuse (300 bar) ou liquide (-183°C).
Concentration Limite d’Oxygène (LOC) : La Valeur Critique
La Concentration Limite d’Oxygène (LOC) est la quantité maximale d’oxygène à laquelle un mélange combustible ne peut plus s’enflammer. C’est le paramètre le plus important dans l’inertage. Dès que l’oxygène chute en dessous de la LOC, une explosion devient impossible, quel que soit la quantité de matière combustible présente qui pourrait autrement soutenir la combustion.
La LOC dépend de :
• Le type de combustible.
• Le gaz inerte utilisé (par exemple, l’azote ou le dioxyde de carbone).
Le dioxyde de carbone (CO₂) est moins efficace que l’azote : la LOC pour le CO₂ est souvent 25 % plus élevée, ce qui signifie que plus d’oxygène peut être présent avant que la combustion ne cesse. Par conséquent, la fraction volumétrique d’oxygène devient un facteur critique lors de la conception des systèmes d’inertage qui reposent sur le CO₂ comme gaz inerte.
Exemples de valeurs LOC (vol.%) :
En pratique, une marge de sécurité supplémentaire est prise. La limite opérationnelle d’oxygène (MAOC) est souvent maintenue 2 à 4 % en dessous de la LOC pour garantir des conditions sûres et éviter les dangers potentiels liés aux variations de niveaux d’oxygène pendant l’exploitation.
La valeur exacte de la LOC doit toujours être déterminée expérimentalement, car elle peut varier d’une situation à l’autre, surtout lorsqu’il s’agit de mélanges de gaz complexes ou de réservoirs de carburant dans des environnements industriels dynamiques tels que l’industrie chimique et pharmaceutique.
ATEX et l’inertage
L’inertage n’est pas un système de protection officiel selon la directive ATEX 2014/34/EU. Néanmoins, il joue un rôle important au sein des zones ATEX.
Lorsqu’un processus implique des substances inflammables, la zone est classée comme une zone explosive (Zone 0, 1, 2, 20, 21, 22). L’inertage peut réduire la concentration d’oxygène en dessous de la Limite Inférieure d’Explosibilité (LIE), réduisant ainsi considérablement le risque d’explosion et faisant partie d’un système d’inertage plus large conçu pour prévenir les sources d’ignition.
L’inertage peut donc conduire à une classification de zone inférieure. Par exemple :
• De la Zone 20 à la Zone 21.
• Ou de la Zone 21 à la Zone 22.
Cela signifie des exigences moins strictes pour l’équipement et l’installation dans les réservoirs de carburant, les zones de stockage ou les espaces confinés. Par exemple, si l’inertage réduit une zone 1 à la zone 2, des équipements plus rentables peuvent être utilisés, comme le Armadex Ex UAP-AC-PRO, adapté pour les Zones 2 ou 22.
Cependant, il est important de noter que l’atmosphère inerte n’est pas toujours entièrement garantie. Par conséquent, des mesures de sécurité supplémentaires sont toujours nécessaires, telles que :
• Surveillance continue de l’oxygène pour contrôler les niveaux d’oxygène.
• Systèmes d’alarme et de secours en cas de défaillance de l’alimentation en gaz inerte.
En résumé : l’inertage aide à réduire le risque d’explosion dans les environnements ATEX, mais n’exonère pas l’entreprise de l’obligation de se conformer aux normes ATEX. La présence de gaz inertes comme l’azote ou l’argon doit être constamment surveillée pour éviter les défaillances pouvant entraîner un mélange explosif.
Risques et mesures de sécurité
Bien que l’inertage prévienne les explosions, il comporte également des risques.
Asphyxie
Le plus grand danger est le déplacement d’oxygène. Les gaz inertes tels que l’azote et l’argon sont inodores et incolores. En cas de fuite, l’oxygène dans une pièce peut chuter à des niveaux dangereux sans que personne ne s’en aperçoive. Cela entraîne un risque d’asphyxie, notamment dans les espaces confinés où les systèmes d’inertage fonctionnent en continu. C’est pourquoi les oxymètres et les contrôles d’accès stricts sont indispensables dans les zones où l’inertage est utilisé.
Électricité statique
L’injection rapide de gaz comme le dioxyde de carbone peut créer de l’électricité statique. Si l’atmosphère n’est pas encore complètement inerte, une telle étincelle peut encore provoquer une explosion. Ce risque est limité par :
• Injection contrôlée de gaz pour éviter un flux à grande vitesse.
• Mise à la terre adéquate des équipements, en particulier lors de la manipulation de gaz inertes dans des réservoirs de carburant ou le traitement de matériaux sensibles.
Surveillance et secours
Parce qu’une atmosphère inerte complètement garantie est difficile à obtenir, les systèmes d’alarme et de secours sont cruciaux. La mesure continue de la concentration en oxygène permet de détecter immédiatement les écarts. Ces systèmes d’inertage incluent souvent des fonctionnalités d’arrêt automatique si l’oxygène dépasse les limites sûres, évitant ainsi la combustion ou les explosions indésirables.
Conclusion
L’inertage est une mesure essentielle pour prévenir les explosions et protéger les produits sensibles dans l’industrie. Lorsque les substances inflammables ne peuvent pas être évitées et qu’il est impossible de travailler en dehors de la plage inflammable, les systèmes d’inertage sont souvent la seule solution efficace.
En réduisant la concentration en oxygène en dessous de la Concentration Limite d’Oxygène (LOC), l’inflammation devient impossible. En même temps, l’inertage prévient l’oxydation, l’absorption d’humidité et la combustion indésirable.
Le choix du bon gaz inerte, de la bonne technique (comme le purging ou le blanketing) et le respect des directives ATEX sont cruciaux à cet égard. Les risques tels que l’asphyxie et l’électricité statique doivent également être gérés en permanence.
