5.4.32. L'AZOTE

Cette fiche concerne l'azote utilisable en inertage, en purge et en extinction automatique à gaz.

Propriétés physiques et chimiques

L'azote (N₂) est un gaz « permanent », sa température critique étant extrêmement basse : - 147 °C. Au-dessus, il n'existe qu'à l'état gazeux. Sa masse molaire est de 28.

Ses propriétés physiques sont très voisines de celles de l'air, dont il est le constituant principal : 79 %. Les canalisations de distribution d'azote peuvent donc être calculées selon les mêmes critères.

La densité de l'azote par rapport à l'air est de 0,97 aux conditions normales de température et de pression.

Revenu à ces mêmes conditions, un litre d'azote liquide donne environ 600 litres de gaz.

L'azote est insoluble aussi bien dans l'eau que dans les liquides organiques.

Incompatibilités

Sa seule affinité chimique est avec les métaux, à partir de quelques centaines de °C, conduisant à la formation de nitrures. Le lithium et le titane sont même susceptibles de brûler dans l'azote, à partir d'une certaine température. Les nitrures de certains métaux s'enflamment spontanément à l'air.

Propriétés extinctrices

Les propriétés physiques et chimiques de l'azote en font l'agent idéal pour la prévention des risques d'explosion par purge ou inertage ; hormis les incompatibilités précitées, il ne détériore pas les produits avec lesquels il est mis en contact et, dans certains cas, il évite leur oxydation lente au contact de l'air.

L'azote est principalement utilisé en inertage ou en purge :

- sur des équipements de génie chimique : réacteurs, essoreuses, fours de séchage, etc. ; - sur des équipements électriques : pressurisation des armoires de contrôle, ... ; - pour des opérations de transfert ou d'homogénéisation de liquides tels les solvants ou les hydrocarbures dont les domaines d'inflammabilité sont extrêmement étendus ; - pour le transport pneumatique de produits pulvérulents.

En extinction, il est utilisé pour combattre un feu naissant dans des espaces confinés.

Inertage

La teneur en oxygène de l'air doit être abaissée au-dessous de la valeur limite d'oxygène donnée dans le tableau ci-après pour l'azote (aux conditions ordinaires de température et de pression).

Ces valeurs moyennes peuvent être utilisées directement pour traiter un problème d'inertage de réservoir, d'essoreuse, de réacteur à température et pression modérées, ou de purge d'un réservoir initialement plein d'air avant remplissage par un gaz combustible.

 

Gaz ou vapeurs inflammables (inertage)	Valeur de Lo (N2)
Acétone	12 à 13 %
Acétylène	6,5 %
Benzène	11 à 12 %
Butadiène	10,5 %
Essence, kérosène	11,5 à 12 %
Éthane	11 à 11,5 %
Éthanol	10,5 %
Éther éthylique	10,5 %
Éthylène	10 à 10,5 %
Hydrogène	5 %
Méthane	12 à 13 %
Méthanol	10 %
Monoxyde de carbone	6 à 6,5 %
Sulfure d'hydrogène	7,5 %
Pentanes, hexanes	12 à 12,5 %
Propane, cyclopropane, butanes	11,5 à 12,5 %
Propylène, butylènes	11,5 à 12 %
Sulfure de carbone	5,5 à 6,5 %

 

Un second tableau donne les valeurs-limites concernant les principales poussières inflammables. Elles pourront être utilisées pour traiter l'inertage d'une installation de transport pneumatique, d'un broyeur travaillant à température modérée, etc.

 

Poussières inflammables (inertage)	Valeur de Lo (N2)
Aluminium	6 à 8 %
Charbon	12 à 14 %
Produits organiques en général	> ou = 10 %
Sciure de bois	10 à 11 %
Soufre	8 %
Stéarates métalliques	12 à 13 %
Zinc	9 %

Purge

Les tableaux présentés pour l'inertage ne permettent pas de traiter la purge par balayage à l'azote d'un récipient ayant contenu un gaz ou un liquide combustible. Rappelons que la valeur à connaître dans ce cas est la teneur maximale de gaz combustible dans un mélange avec l'azote pour que ce mélange soit ininflammable. C'est la valeur que nous avons appelée Lc.

 

Gaz ou vapeurs inflammables (purge)	Valeur de Lc (N2)
Acétone	7,8 %
Acétylène	3,7 %
Benzène	4 à 4,5 %
Butadiène	5 %
Butanes	5,5 %
Butylènes	5,5 %
Essence	3,5 à 3,8 %
Éthane	7 à 7,3 %
Éthanol	9,5 %
Éther éthylique	4,5 %
Éthylène	6 %
Hexanes	3,8 %
Hydrogène	5 à 5,5 %
Méthane	14 à 14,5 %
Méthanol	14,5 %
Monoxyde de carbone	20 à 21 %
Pentanes	4 à 4,5 %
Propane, cyclopropane	6,3 à 6,8 %
Propylène	6 à 6,5 %
Sulfure de carbone	2 %
Sulfure d'hydrogène	6,5 %

Extinction automatique à gaz

Les valeurs Lo et Lc ne sont pas applicables au calcul des concentrations d'extinction.

En effet, dans ce cas, le combustible n'est pas dispersé dans l'atmosphère et les conditions ne sont pas les mêmes et varient quand le feu prend de l'extension.

L'azote est proposé comme agent extincteur dans les systèmes d'extinction automatique à gaz.

Stockage

L'azote est obtenu par distillation de l'air préalablement liquéfié, il peut donc être obtenu soit à l'état de liquide cryogénique, soit à l'état gazeux.

L'utilisateur peut donc en disposer sous trois formes différentes :

- en bouteilles de 50 litres environ, où le gaz est comprimé sous 200 bar, contenant donc 10 m ³ de gaz après détente. Ces bouteilles peuvent être groupées en cadres et branchées par des flexibles sur les canalisations ; - à l'état liquide sous faible pression (jusqu'à 15 bar) dans des réservoirs cryogéniques (évaporateurs froids), dont le volume peut atteindre 50 000 litres. Ces réservoirs sont munis du dispositif nécessaire pour délivrer un certain débit d'azote sous la pression de stockage, à l'état gazeux et à température ordinaire ; - à l'état gazeux sous une pression d'au moins 15 bar, à partir d'un réseau de distribution par canalisations métalliques (azoducs) appartenant au fournisseur, à condition que l'installation du client soit proche d'un de ces azoducs.