Inertage
Mesa, votre expert en inertage
Qu’est-ce que l’inertage ?
L’inertage industriel est un procédé qui consiste à remplacer l’oxygène ou les vapeurs inflammables dans une installation (cuves, réservoirs, conduites) par un gaz inerte tel que l’azote, l’argon ou le dioxyde de carbone.
Quels sont les objectifs de l’inertage ?
L’inertage poursuit plusieurs objectifs clés :
- Sécurité – Prévention des explosions et des incendies en zone ATEX : En éliminant l’oxygène ou d’autres gaz réactifs d’un environnement, l’inertage réduit considérablement le risque de formation d’atmosphères explosives ou inflammables.
- Qualité – Protection contre l’oxydation ou l’humidité : Certains produits sont sensibles à l’oxygène (O2) ou l’humidité (H20), ce qui peut entraîner une dégradation de leur qualité. L’inertage permet de préserver ces produits des risques de détérioration.
- Qualité – Maintien de la pureté des produits : Dans des secteurs tels que l’agroalimentaire ou la pharmaceutique, l’inertage empêche la contamination des produits en les isolant de l’air ambiant et de ses impuretés.
6 techniques d’inertage sont couramment utilisées :
Quels sont les modes opératoires d’inertage ?
Couverture gazeuse (blanketing)
Principe
On maintient en permanence une couche protectrice de gaz inerte au-dessus du liquide ou du produit stocké.
Mode opératoire :
- Injection contrôlée de gaz inerte dans la partie gazeuse de la cuve.
- Le système de régulation maintient une pression constante de gaz inerte.
- Lors des variations de volume (remplissage/vidange), l’injection ou l’évacuation du gaz ajuste automatiquement la couverture
Usage
Méthode continue et permanente, surtout pour protéger les produits sensibles (solvants, hydrocarbures, huiles, vins, médicaments).
Caractéristique
Consommation de gaz faible, permet aussi d’éviter l’oxydation du produit.
Balayage (Sweeping)
Principe
On injecte un débit relativement fort de gaz inerte (souvent azote) dans la cuve ou la canalisation pour chasser l’air et l’oxygène vers l’extérieur. Dans le cas des cuves de stockage de liquides inflammables, l’injection et l’évent par lequel s’échappe le gaz sont positionnés à distance l’un de l’autre.
Mode opératoire :
- Ouverture d’une entrée de gaz inerte et d’une sortie pour l’air.
- Le gaz inerte circule en continu jusqu’à ce que la concentration d’oxygène ou d’humidité soit suffisamment basse.
- Une fois l’atmosphère sécurisée, on peut fermer la cuve.
Usage :
Méthode ponctuelle, par exemple avant un remplissage ou une opération de maintenance.
Caractéristique :
Consommation de gaz élevée, mais mise en sécurité rapide.
Inertage par remplissage d’eau
Principe :
On remplace l’air d’un réservoir en le remplissant d’eau puis en vidangeant. L’eau chasse l’air (et donc l’oxygène) de la cuve. Ensuite, un gaz inerte est injecté pour occuper le volume libéré.
Mode opératoire :
- Remplissage complet ou partiel de la cuve avec de l’eau.
- Vidange de l’eau, ce qui expulse l’air résiduel.
- Injection de gaz inerte pour occuper l’espace.
Usage :
- Cuves de grande taille (pétrochimie, stockage hydrocarbures).
- Réservoirs difficilement purgeables par balayage, notamment du fait de limites de montée en pression.
- Installations où l’eau est facilement disponible.
Caractéristique :
- Très efficace pour évacuer presque tout l’air d’une cuve.
- Coût élevé en logistique (besoin d’eau, traitement des effluents).
- Peu adapté aux produits sensibles à l’humidité.
Inertage par pression différentielle
Principe :
On crée une légère surpression permanente de gaz inerte par rapport à l’extérieur, ce qui empêche l’air (et donc l’oxygène) d’entrer dans l’installation. Permet de réguler une pression d’inertage alors même que la pression du ciel gazeux peut être amenée à être ajustée manuellement ou automatiquement. On utilise alors une consigne ou une commande externe à celle du point de consigne.
Mode opératoire :
- Injection contrôlée de gaz inerte dans la cuve.
- Maintien d’une pression supérieure à la pression atmosphérique.
- Compensation automatique lors des variations de volume (remplissage, vidange).
Usage :
- Stockage et conditionnement (trémie doseuse) de produits sensibles à l’oxydation (solvants, huiles, produits alimentaires).
- Réservoirs de produits inflammables.
- Installations pharmaceutiques (protection stérile).
Caractéristique :
- Consommation de gaz relativement faible.
- Protection continue et fiable.
- Efficacité dépend de la bonne étanchéité du réservoir.
Pressurisation / Dépressurisation
Principe :
Réduire progressivement la concentration en oxygène dans une cuve ou un réacteur par une succession de cycles de mise sous pression avec du gaz inerte, suivis de dégazages (dépressurisation).
Mode opératoire :
- Injection de gaz inerte sous pression dans le volume.
- Détente du mélange air-gaz vers l’extérieur.
- Répétition des cycles jusqu’à atteindre une atmosphère pauvre en oxygène.
Usage :
- Réacteurs chimiques fermés.
- Procédés pharmaceutiques sensibles.
- Installations nécessitant une atmosphère hautement sécurisée avant démarrage.
Caractéristique :
- Très efficace pour obtenir une atmosphère quasi totalement inerte.
- Consommation de gaz optimisée par rapport au balayage.
- Demande des équipements résistants à la pression.
Pressurisation / Dépressurisation avec vide préalable
Principe :
Avant de procéder aux cycles classiques d’injection/détente, on réalise une mise sous vide de l’enceinte pour évacuer un maximum d’air. Ensuite, on injecte le gaz inerte et on alterne avec des cycles de pressurisation/dépressurisation.
Mode opératoire :
- Étape de vide : l’installation est mise sous vide partiel ou complet pour éliminer la majeure partie de l’air et de l’oxygène.
- Injection de gaz inerte (azote, argon, etc.) jusqu’à la pression définie.
- Détente (dépressurisation) pour évacuer le mélange air/gaz résiduel.
- Répétition de plusieurs cycles jusqu’à obtention d’une atmosphère quasi totalement inerte.
Usage :
- Industrie pharmaceutique (stérilisation et préparation aseptique).
- Réacteurs chimiques hautement sensibles.
- Procédés où l’on exige une quasi-absence d’oxygène (< 1 %).
Caractéristique :
- Méthode la plus efficace pour obtenir une atmosphère inerte (quasi 100 %).
- Consommation de gaz réduite par rapport au balayage.
- Nécessite un système de mise sous vide, donc plus coûteuse et contraignante en maintenance.
- L’équipement à inerter doit supporter des pressions positives et négatives
On peut considérer cette variante comme une version premium de la pressurisation/dépressurisation classique : plus coûteuse, mais beaucoup plus performante, surtout dans les industries à haute exigence (pharmaceutique, chimie fine, électronique).
Les systèmes d’inertage
Vannes de Régulation et Capteurs
La pression du ciel gazeux est mesurée en continu par un capteur/transmetteur de pression (sortie analogique 4-20 mA). Cette information est transmise à un automate local ou centralisé, chargé de piloter l’ouverture ou la fermeture de deux vannes de régulation : l’une dédiée à l’introduction de l’azote, l’autre à l’évacuation d’une éventuelle surpression.
Ce système d’inertage est particulièrement intéressant lorsqu’il est nécessaire de faire varier la pression du ciel gazeux dans la cuve (par exemple dans le cadre de cycles de pression). Toutefois, dans la majorité des cas, l’inertage de cuves de stockage ne requiert pas de modification de la pression de tarage des équipements.
Comparés à de simples détendeurs ou déverseurs mécaniques, ces dispositifs sont plus coûteux à l’achat et à l’installation, notamment en raison du câblage électrique. Ils nécessitent également une expertise avancée pour la programmation de l’automate.
On retrouve ce type d’équipement principalement dans les secteurs pharmaceutiques et de la chimie fine, où ils permettent de piloter par automate des cycles d’inertage centralisés des réacteurs et autres équipements sous pression.
Vannes TOR et Pressostats
Assez proche des systèmes de régulation par capteur/transmetteur de pression, l’inertage basé sur des vannes TOR et des pressostats a longtemps été répandu en chimie et en pétrochimie.
Le principe reposait sur l’installation d’une vanne TOR pour l’introduction d’azote et d’une autre pour l’évacuation des surpressions du ciel gazeux. Un pressostat à deux seuils (PSH, PSL), généralement associé à un microswitch pneumatique en milieu Atex, pilotait l’ouverture et la fermeture des vannes via un coffret placé au pied des cuves de stockage.
Cette solution, en apparence simple, s’est révélée peu fiable dans la durée et a quasiment disparu.
Coffret d’inertage MesaGaz
Il s’agit d’un coffret inox développé par Mesa et il est destiné à contrôler la pressurisation des cuves ou réservoirs à basse ou très basse pression (de 2 à 20 mbar)
Son principe repose sur l’utilisation d’un relais pneumatique différentiel très sensible (organe de mesure de pression) et d’une vanne de puissance (organe de puissance de débit), le tout protégé des potentiels gaz corrosifs par un répéteur pneumatique à membrane titane de très haute sensibilité.
Le coffret MesaGaz est en conformité avec la directive Atex et étanche IP55; il a été développé pour permettre de venir en lieu et place de matériels obsolètes des années 1990-2000 de coffrets appelé “Stabigaz”, dont on ne trouve plus de pièces de rechanges sur le marché et dont son utilisation est aujourd’hui proscrite du fait qu’il n’est plus conforme aux règles de sécurités actuelles (Atex notamment)
Le coffret MesaGaz possède des caractéristiques équivalentes, soit 300-400 Nm3/h à 2 mbar.
L’intérêt du coffret MesaGaz est qu’il se monte en lieu et place du coffret Stabigaz, sans aucune modification de la tuyauterie..
Détendeur / Régulateur INSTRUM
Les détendeurs autorégulés INSTRUM assurent le maintien d’une pression d’azote faible et constante (quelques millibars) sans pilotage extérieur, en remplacement efficace des vannes « tout ou rien » ou des vannes de régulation classiques. Leur fonctionnement mécanique, simple et autonome, évite le recours à des instruments de mesure, à un automate centralisé et aux câblages coûteux associés.
Les régulateurs de pression permettent une réduction significative de la consommation de gaz de protection. En effet, les régulateurs basse pression INSTRUM maintiennent une pression constante (surpression, dôme ou pression négative), en se basant sur la pression atmosphérique.
Les centrifugeuses ou réservoirs de produits chimiques sont souvent équipés de deux régulateurs INSTRUM : l’un pour l’injection de gaz inerte (détendeur) et l’autre pour le maintien de pression (déverseur)). Cette conception garantit un remplissage et une vidange sécurisés, tout en maintenant en permanence la pression de gaz souhaitée par rapport à la pression atmosphérique.
Vannes et soupapes pilotées CASHCO
Les vannes et soupapes pilotées CASHCO constituent également une solution mécanique autonome, sans besoin d’automate ni de câblage coûteux. Leur spécificité réside dans leur capacité à réguler des pressions extrêmement faibles (de l’ordre du millibar), tout en assurant des débits très élevés, pouvant être supérieurs à 1000 Nm³/h.
Contrairement aux détendeurs INSTRUM (10 à 50 mbar, quelques dizaines ou centaines de Nm³/h), les vannes CASHCO dissocient l’organe de mesure (membrane) de l’organe de puissance (clapet et étage pilote), ce qui permet une régulation précise et stable, même à très faible pression.
Elles sont particulièrement adaptées aux grandes cuves ou réservoirs nécessitant un inertage à très basse pression, et sont couramment utilisées dans les sites pétrochimiques ainsi que dans les stockages de produits pétroliers et chimiques.