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RÉSUMÉ
L'azote est intéressant à la fois comme gaz inerte et comme liquide de refroidissement et de surgélation. Il facilite une multitude d'applications commerciales et techniques, et permet d'améliorer leurs rendements, optimiser leurs performances, préserver la qualité des produits et sécuriser leurs procédés de production. Choisir le bon mode d'approvisionnement en azote n'est cependant pas toujours aisé. La production non cryogénique d'azote par un système PSA (Pressure Swing Adsorption) peut dans de nombreuses applications offrir des avantages significatifs. La demande en flux d'azote est un autre facteur important à prendre en considération. Si la pureté d'azote et le profil de flux se prêtent à l'adoption d'un système PSA, choisir cette solution de production d'azote sur site peut permettre de réduire l'investissement en capital et les coûts d'exploitation.
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Svetlana IVANOVA : Division des gaz marchands d'Air Products
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Robert LEWIS : Division gaz marchands d'Air Products
INTRODUCTION
L'azote gazeux est un produit de base pour l'industrie chimique. Gaz inerte, il est ainsi utilisable dans une large gamme d'applications couvrant divers aspects de la production, des procédés, des manipulations et de l'expédition de produits chimiques. Comme il ne réagit pas avec la plupart des matériaux, c'est par exemple un excellent gaz de couverture et de purge employé pour protéger des produits de valeur contre tout contaminant nocif. Il permet également de stocker et d'utiliser en toute sécurité des produits inflammables comme il protège aussi des explosions de poussières combustibles. On peut encore s'en servir pour éliminer des contaminants en cours de process par décapage ou barbotage.
L'usage de plus en plus répandu de l'azote dans l'industrie chimique a incité les entreprises de gaz industriels à améliorer sans cesse leurs méthodes de production et de fourniture afin de les rendre plus efficaces, rentables et pratiques pour leurs clients. Il existe de ce fait aujourd'hui de multiples techniques et modes de fournitures susceptibles de répondre à un large éventail d'exigences, qu'il s'agisse de pureté, de type d'utilisation, de portabilité, d'empreinte au sol ou de coût local de l'électricité. Faire son choix parmi toutes les solutions proposées peut donc être difficile. Les générateurs d'azote, comme les unités membranaires PSA (Pressure swing adsorption) ou AMP (adsorption modulée en pression), constituent une option rentable pour un large spectre de flux et de pureté.
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2. Quand opter pour un système PSA ?
Avec les différentes options de fourniture d'azote et les technologies actuellement disponibles sur le marché, effectuer le bon choix pour une application spécifique peut sembler compliqué. Si on s'interroge sur la justesse de l'utilisation d'un système PSA, d'un système membranaire, de distillation cryogénique ou de livraisons d'azote liquide, il est important de considérer plusieurs facteurs, dont deux plus particulièrement. Il faut tout d'abord déterminer le niveau de pureté d'azote requis afin de conserver les normes de sécurité et de qualité du produit final. Puis, il faut comprendre les consommations de l'usine en azote au jour le jour. Ces facteurs permettent de déterminer la meilleure solution technique (figure 3).
2.1 Spécifications de pureté de l'azote
Dans l'industrie chimique, l'azote est utilisé principalement pour deux raisons : la sécurité et la qualité. Gaz inerte, l'azote sert à protéger les matériaux sensibles et à prévenir les incendies et explosions. Selon l'application, les niveaux de pureté requis diffèrent. Un système PSA peut produire de l'azote à différents niveaux de pureté. Plus la pureté est faible, plus le coût de l'unité est bas (figure 4). La qualité de certaines huiles végétales peut par exemple être préservée en utilisant de l'azote pur à 99,5 % comme gaz de couverture et/ou de barbotage, un gaz facile à obtenir avec un système PSA.
Quand on utilise des matériaux inflammables, la pureté d'azote requise est déterminée en se basant sur la concentration limite en oxygène CLO. Les valeurs CLO pour beaucoup de produits chimiques (tableau 1) se trouvent dans les manuels d'ingénierie chimique et de chimie ou par exemple les standards tels que la NFPA69 (National Fire Protection Association) sur les systèmes de prévention d'explosion.
Ces manuels recommandent que l'on travaille à 60 % de la CLO.
Cela signifie que pour des matériaux inflammables...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - LINDE (C.) - Process of producting low temperatures, the liquefaction of gases, and the separation of the constituents of gaseous mixtures. - US Patent, 727, p. 650 (1903).
-
(2) - Standard on Explosion Prevention Systems. - NFPA, 69, Quincy, MA (2008).
-
(3) - International Chemical Safety Cards - n-BUTYL-MERCAPTAN. - National Institute for Occupational Safety and Health (2000) http://www.cdc.gov:niosh/ipcsneng/neng0018.html
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(4) - Hazards of inert gases and oxygen depletion (Risques des gaz inertes et de l'appauvrissement en oxygène). - Document IGC 44/09/E de l'Association Européenne des Gaz Industriels (EIGA).
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