Come funziona l'inertizzazione?

A cosa serve l'inertizzazione?

Per garantire la sicurezza durante gli interventi sugli impianti, la funzione dell'inertizzazione è sostituire un'atmosfera in aria oppure carica di vapori infiammabili o particelle in sospensione, con un'atmosfera inerte sicura.

L'inertizzazione ha due scopi principali:

• Una protezione affidabile di tipo qualitativo di un prodotto sensibile alla presenza di ossigeno (O₂) o umidità (H₂O),
• Una protezione obbligatoria di tipo sicurezza (in zone ATEX) per proteggere l'ambiente e gli impianti dai rischi di infiammabilità ed evitare le esplosioni.

L'inertizzazione rappresenta una strategia industriale indiscutibile per garantire la protezione degli asset, nonché la sicurezza delle persone nelle industrie del settore chimico. Per l'inertizzazione dei serbatoi ad azoto, gli ingegneri d'applicazione Air Liquide possono scegliere tra due soluzioni:

• Fornitura di azoto liquido stoccato in un serbatoio criogenico: azoto liquido consegnato sfuso tramite autocisterna e poi stoccato allo stato liquido in un serbatoio criogenico a doppia parete. In base alle tue esigenze, uno scambiatore termico vaporizza la quantità necessaria di azoto liquido per l'inertizzazione dei reattori. Si tratta di una gestione automatizzata tramite telemetria.
• La produzione on-site con un generatore di azoto (tecnologia PSA o a membrana) che richiede aria compressa ambiente come materia prima per produrre azoto in continuo.

Quali sono i criteri di scelta della soluzione di inertizzazione?

La scelta della soluzione di inertizzazione tramite l'utilizzo di azoto liquido o la produzione di azoto con un generatore in loco rappresenta una scelta strategica. Questa scelta, pur riferendosi essenzialmente ad aspetti economici, garantisce una produzione sicura e flessibile, determinando in modo diretto l'eccellenza e la qualità dei tuoi prodotti. In parole povere, vi sono dei criteri fondamentali:

• La purezza dell'azoto necessaria per l'inertizzazione del tuo prodotto (quantità di umidità, di ossigeno).
• Le portate richieste per inertizzare uno o più serbatoio.
• La pressione necessaria nei serbatoi rispetto alla regolazione dei sistemi di inertizzazione.
• Le variazioni di portata: regolare o variabile nel tempo.
• L'ingombro a terra nell'impianto, i vincoli di superficie e di integrazione rispetto alla localizzazione dei serbatoi.

Principali modalità di inertizzazione

Le 4 modalità principali o sistemi di inertizzazione sono:

Inertizzazione per effetto pistone

Questa modalità di inertizzazione prevede di intervenire iniettando un gas inerte nella parte inferiore del volume da inertizzare, espellendo l'atmosfera presente attraverso uno sfiato situato nella parte superiore di tale volume.
L'esecuzione di un'inertizzazione per effetto pistone richiede il rispetto e il controllo di specifiche condizioni di iniezione in termini di velocità e natura del gas utilizzato. L'obiettivo è sostituire 1 volume di atmosfera con 1 volume di gas inerte.
Per un migliore effetto, l'utilizzo di gas pesanti come argon (Ar) o diossido di carbonio (CO₂) è preferibile per questa operazione.

Inertizzazione per diluizione

Questa modalità di inertizzazione consiste nell'iniettare il gas neutro attraverso un orifizio e nella dismissione dell'atmosfera presente tramite un secondo foro di evacuazione (sfiato) generalmente situato nella parte superiore dell'impianto.
Il gas inerte iniettato, di solito azoto, procede quindi diluito con l'atmosfera da espellere e sostituirà progressivamente questa atmosfera fino all'ottenimento del livello di ossigeno (O₂) residuo o del contenuto di H₂O (acqua) desiderato.
A titolo esemplificativo, per l'inertizzazione del cielo gassoso di un serbatoio di accumulo di liquido infiammabile, l'iniezione e lo sfiato saranno situati sulla parte superiore del serbatoio, il più lontano possibile l'uno dall'altro.
La portata di iniezione del gas di protezione definisce quindi il tempo di iniezione per raggiungere il livello di ossigeno target. Maggiore è la portata di gas, più la durata di iniezione sarà ridotta.
Il vantaggio che offre questa applicazione di inertizzazione è la sua semplicità di applicazione per assicurare una buona qualità di inertizzazione. Si utilizzano spesso questi impianti per l'inertizzazione di serbatoi di accumulo all'esterno, in un ambiente soggetto alle intemperie.

Inertizzazione per compressione/decompressione (C/D)

Il principio di questa modalità di inertizzazione si basa su un processo che procede per fasi, effettuando più cicli di compressione con un gas neutro, seguiti da una decompressione alla pressione atmosferica dell'apparecchiatura da inertizzare.
La pressione di gonfiaggio e il numero di cicli completi (C/D) definiscono il contenuto residuo di O₂ o H₂O.
Si utilizza questa modalità operativa su impianti a tenuta stagna e in grado di sopportare pressioni sufficientemente elevate da limitare, fra l'altro, il numero di cicli.
Questi due cicli di compressione e decompressione possono essere eseguiti attraverso lo stesso orifizio.
Inoltre ciò consente una migliore rimozione dell'umidità attaccata alle pareti interne dell'apparecchiatura da spurgare.

Inertizzazione per vuoto / compressione / decompressione (V/C/D)

Questa modalità di inertizzazione è simile alla modalità (C/D) con l'aggiunta di una fase di messa in sottovuoto dell'apparecchiatura.
Per l'esecuzione di questa modalità di inertizzazione, l'apparecchiatura da inertizzare deve essere a tenuta stagna e resistere a pressioni positive e negative. I mezzi tecnici necessari per l'applicazione di queste modalità operative (C/D e V/C/D) sono spesso di grande complessità.
La rimozione del contenuto residuo di O₂ e H₂O dipenderà quindi dalla pressione e della depressione applicate nonché dal numero di cicli completi (V/C/D) effettuati. Questa particolare modalità di inertizzazione viene utilizzata a titolo esemplificativo, come bonifica, per lo spurgo di bombole di gas prima di riempirle.

Esempi di utilizzo dell'inertizzazione

L'inertizzazione di qualità o l'inertizzazione di sicurezza non sono una novità. Sono molto comuni nei processi industriali. Alcuni esempi:

• Sapevi che per spurgare l'umidità e l'ossigeno all'interno di un forno di trattamento termico per la ricottura di tubi in acciaio inossidabile ad alta temperatura, la tecnica di inertizzazione avviene per diluizione con azoto puro?
• Nell'industria alimentare, l'azoto (N₂) viene utilizzato per l'inertizzazione di qualità di serbatoi di vino o olio... ma anche per l'inertizzazione di sicurezza di silos di cereali.
• Nell'industria farmaceutica, l'azoto permette di proteggere le materie prime sensibili all'ossigeno che rientrano nella produzione di farmaci o di garantire la sicurezza durante reazioni chimiche o stoccaggio di prodotti infiammabili o tossici.
• Nell'industria delle bevande, l'inertizzazione rappresenta una tecnologia di degasaggio per eliminare l'ossigeno disciolto da alcune bevande.
• Inertizzazione e riciclaggio o dimissione dei rifiuti industriali liquidi ai fini della conformità alla normativa ambientale.