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LES UTILITÉS LE GAZ INERTE

MANUEL DE FORMATION COURS EXP-PR-UT100 Revision 0.1

Exploration et Production Les Utilités Le gaz inerte

LES UTILITÉS LE GAZ INERTE SOMMAIRE

1. OBJECTIFS .....................................................................................................................4 2. LA FONCTION DU GAZ INERTE ....................................................................................5 3. LA PRODUCTION DU GAZ INERTE...............................................................................8 3.1. PRODUCTION D’UN GAZ INERTE CO2 ..................................................................8 3.1.1. Introduction........................................................................................................8 3.1.2. Le bac de stockage ...........................................................................................9 3.1.3. La chambre de combustion ...............................................................................9 3.1.4. La soufflante....................................................................................................10 3.1.5. La pompe de Diesel ........................................................................................10 3.1.6. La garde hydraulique (Deck water seal) ..........................................................11 3.1.7. Le dispositif anti surpression (P/V breaker). ....................................................11 3.1.8. Auxiliaires ........................................................................................................11 3.2. PRODUCTION D’AZOTE........................................................................................12 3.2.1. Unités à membranes .......................................................................................12 3.2.1.1. Filtres déshuileurs. .....................................................................................13 3.2.1.2. Filtres à particules. .....................................................................................14 3.2.1.3. Membranes. ...............................................................................................14 3.2.1.4. Ballon de stockage d'azote ........................................................................14 3.2.1.5. Réseau de distribution. ..............................................................................15 3.2.1.6. Auxiliaires...................................................................................................15 3.2.2. Unites à tamis moleculaires (Pressure Switch Absorber) ................................16 3.3. AVANTAGES ET INCONVENIENTS DES DIFFERENTS TYPES ..........................17 3.3.1. Unités produisant un Gaz inerte avec CO2 ......................................................17 3.3.2. Unités de production d’azote pur.....................................................................18 3.4. EXERCICES ...........................................................................................................18 4. REPRESENTATION ET DONNEES..............................................................................19 4.1. REPRESENTATION SUR PFD (PROCESS FLOW DIAGRAM) .............................19 4.2. REPRESENTATION SUR P&ID (PIPING & INSTRUMENTATION DIAGRAM)......22 4.3. DIMENSIONNEMENT ET CAPACITÉ DES UNITES ..............................................25 4.4. EXERCISES............................................................................................................25 5. LE GAZ INERTE ET LE PROCESS...............................................................................26 5.1. CRITICITÉ DE LA GÉNÉRATION DE CO2 .............................................................26 5.2. CRITICITÉ DE LA FONCTION AZOTE...................................................................26 5.3. EXERCICES ...........................................................................................................26 6. PARAMETRES DE FONCTIONNEMENT .....................................................................27 6.1. GENERATION DE CO2 ...........................................................................................27 6.2. GENERATION D’AZOTE ........................................................................................28 7. CONDUITE DE LA PRODUCTION DES GAZ INERTES...............................................29 7.1. CONDUITE PRODUCTION CO2 .............................................................................29 7.1.1. Démarrage du générateur de gaz inerte..........................................................29 Support de Formation: EXP-PR-UT100-FR Dernière Révision: 18/04/2007

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7.1.2. Arret du générateur CO2 ..................................................................................32 7.2. CONDUITE PRODUCTION AZOTE........................................................................34 7.2.1. Démarrage de la production d’azote ...............................................................34 7.2.2. Arret de la production d’azote..........................................................................36 7.3. LES GAZ INERTES ET LA SECURITE...................................................................37 7.3.1. Les risques liés à l'atmosphère .......................................................................37 7.3.1.1. La sous-oxygénation ..................................................................................37 7.3.1.2. Atmosphère toxique ...................................................................................38 7.3.2. Prévention .......................................................................................................38 7.3.3. Equipements de protections individuelle et collective......................................39 7.4. MAINTENANCE 1° DEGRÉ ....................................................................................41 7.5. EXERCICES ...........................................................................................................41 8. TROUBLESHOOTING...................................................................................................42 8.1. RETOUR D’EXPERIENCE......................................................................................42 9. GLOSSAIRE ..................................................................................................................43 10. SOMMAIRE DES FIGURES ........................................................................................44

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1. OBJECTIFS

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2. LA FONCTION DU GAZ INERTE L’objectif est de: Produire du gaz inerte pour maintenir une atmosphère non explosive à l’intérieur des capacités de l’installation comme les citernes d’huile stabilisée et slop tanks et / ou des citernes de méthanol pour éviter l’entrée d’air. Ventiler les capacités (balayage au gaz inerte) avant une opération de maintenance sur une citerne. Remplacer l’air contenu dans les capacités avant la mise sous hydrocarbures des installations

Figure 1: Génerateur de gaz inerte CO2

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Figure 2: Unité de production d'azote par tamis moléculaires

Deux types d’unités de production de gaz inertes peuvent être utilisées sur les installations : Les unités produisant un gaz riche en CO2 et en azote Les unités produisant de l’azote pur.

Figure 3: Schéma d’une production de gaz inerte CO2 Support de Formation: EXP-PR-UT100-FR Dernière Révision: 18/04/2007

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Figure 4: Schéma d'une production d'azote à membranes

Figure 5: Unité de production d'azote à membranes

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3. LA PRODUCTION DU GAZ INERTE 3.1. PRODUCTION D’UN GAZ INERTE CO2 3.1.1. Introduction Un générateur de gaz inerte est constitué de: Un bac tampon de stockage de diesel Une chambre de combustion. Une soufflante. Une pompe Diesel. Une garde hydraulique (Deck water seal). Un dispositif anti surpression (PV breaker).

Figure 6: Fonctionnement de la génération de CO2 Support de Formation: EXP-PR-UT100-FR Dernière Révision: 18/04/2007

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3.1.2. Le bac de stockage Le bac tampon de diesel commun aux deux unités de génération de gaz inerte est installé en amont des pompes de diesel. Le gazole purifié du bac est à pression atmosphérique et à température ambiante. Le bac est isolable grâce à des vannes automatiques ou par des joints à lunette (sauf l’évent). Le bac est protégé par un évent muni lui-même d’un arrête flamme. En cas de travaux sur le ballon, le gazole est drainé vers le ballon de drains fermés. Le bac est un ballon vertical en acier carbone .Il est équipé d’un anti vortex et d’un tranquilliseur qui couvre la zone de piquage de mesure de niveaux

3.1.3. La chambre de combustion La chambre de combustion permet de réaliser la combustion du diesel ou du fuel gaz avec de l’air. Le gaz inerte, majoritairement constitué de N2 et de CO2, est dans un premier temps refroidi grâce une circulation d’eau de refroidissement de la chambre de combustion. Dans un deuxième temps, le gaz inerte est lavé et refroidi par contact direct eau/gaz. Cette opération permet aussi d’éliminer les oxydes de soufre. Le gaz inerte ainsi produit est saturé en eau. La combustion est réalisée par le brûleur principal qui assure le mélange stœchiométrique de l’air et du combustible (Fuel gaz ou Diesel). L’allumage est réalisé par l’intermédiaire du brûleur pilote. La pression à l’intérieur de la chambre de combustion est contrôlée par une vanne de régulation de pression située sur la ligne de sortie de la chambre de combustion L’eau de refroidissement alimente le générateur de gaz inerte à une pression de 2 bars en batterie limite. La pression de l’eau de refroidissement est ajustée par le fournisseur grâce à des orifices de restriction. Notes: La mesure du taux d’O2 encore présent dans le gaz inerte produit est réalisée en continu par un analyseur en ligne. La température de l’eau de refroidissement à la sortie, la température du gaz inerte produit, la pression de l’eau à l’entrée de la chambre de combustion sont entre autre mesurés. Il existe aussi une détection de flamme dans la chambre de Support de Formation: EXP-PR-UT100-FR Dernière Révision: 18/04/2007

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combustion ainsi qu’une détection de Limite Inférieure d’Explosivité (LIE) par des analyseurs situés sur les lignes d’entrée d’air de chaque chambre de combustion.

3.1.4. La soufflante. La soufflante alimente la chambre de combustion en air. La soufflante a un débit fixe. La quantité d’air nécessaire est ajustée par la vanne de régulation située à l’entrée de la chambre de combustion (au niveau du brûleur principal). L’excès d’air est rejeté à l’atmosphère. La ligne d’alimentation d’air est équipée d’un arrête flamme, de deux silencieux, de capteurs de pression, température ainsi que d’un analyseur pour la détection de la Limite Inférieure d'Explosivité (LIE).

3.1.5. La pompe de Diesel La pompe de diesel est alimentée par le ballon de gazole. La pompe de Diesel délivre du Diesel toujours en excès à la chambre de combustion. Le débit de Diesel requis est ajusté par la vanne de régulation de pression située à l’entrée de la chambre de combustion (au niveau du brûleur principal). L’excès de Diesel est renvoyé directement au ballon de stockage. La ligne de Diesel est équipée de capteurs de pression (dans le package). Notes: En cas de fonctionnement au Fuel Gaz, la pompe de diesel est seulement utilisée au démarrage du générateur de gaz inerte pour alimenter le brûleur pilote et ainsi réaliser l’allumage. La ligne d’alimentation en Fuel gaz: La pression nécessaire au bon fonctionnement de la chambre de combustion est ajustée par une vanne de contrôle située à l’entrée du package. Sur la ligne de Fuel Gas, en amont de la vanne de contrôle, un coalesceur a été installé en ligne. Les condensats piégés sont envoyés automatiquement au ballon de torche BP (uniquement sur marche Fuel Gas). La ligne de Fuel gaz est aussi équipée d’un autre filtre et de capteurs de pression. Support de Formation: EXP-PR-UT100-FR Dernière Révision: 18/04/2007

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3.1.6. La garde hydraulique (Deck water seal) La garde hydraulique est un organe de sécurité. Ils a pour fonction d’empêcher le retour d’hydrocarbure gazeux dans la chambre de combustion (en cas de surpression). Cette isolation est assurée par un débit d’eau en continu (même quand le générateur de gaz inerte ne fonctionne pas) avec une garde hydraulique (Deck seal) calculée.

3.1.7. Le dispositif anti surpression (P/V breaker). Ce dispositif est un organe de sécurité. Le P/V breaker est rempli d’une quantité prédéfinie d’eau douce. En cas de surpression dans le collecteur de gaz inerte, l’eau est chassée et le collecteur est ainsi mis à l’atmosphère. En cas de dépression, l’eau est aspirée dans le collecteur de gaz inerte et le collecteur est ainsi mis à l’atmosphère.

3.1.8. Auxiliaires Electricité pour: o L’instrumentation o L’alimentation des pompes de Diesel et des soufflantes. o Pour les PLC . Air instrument pour le pilote et le brûleur. Eau de refroidissement pour le générateur. Eau de lavage pour nettoyer la chambre de combustion après chaque utilisation. Note: Cette opération est réalisée automatiquement après chaque arrêt du générateur. En cas de non rinçage de l’enveloppe de la chambre de combustion associée à un arrêt prolongé, il y a un risque important de corrosion de cette enveloppe.

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3.2. PRODUCTION D’AZOTE Deux types d’unités permettent d’obtenir de l’azote pur : Unités à membranes Unités à tamis moléculaires (Pressure switch absorber)

3.2.1. Unités à membranes L'air comprimé préalablement filtré et déshuilé, est dirigé au travers de milliers de fibres creuses (membranes) constituées d'un support et d'une fine couche polymère spéciale procurant la diffusion des différents gaz au travers de la membrane.

Figure 7: Membrane

Certains gaz ont une vitesse de diffusion rapide (Oxygène, vapeur d'eau H2S), d'autre ont une vitesse de diffusion lente (Azote)

Figure 8: Vitesse de diffusion Le long de son passage dans les fibres, l'air va ainsi s'appauvrir en oxygène pour ne laisser place qu'à l'azote. Plus le temps de contact sera important, plus pur sera l'azote, mais plus élevé sera le coût de production. En effet, une partie des molécules d'azote étant également diffusée à travers la membrane, le système consomme alors plus d'air comprimé A la sortie du train de membranes un analyseur d’oxygène mesure la pureté de l’azote produit. Si la pureté de l’azote diminue un dispositif automatique augmentera le nombre de membranes en service.

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Figure 9: Principe de fonctionnement membranes

Une unité à membranes est constituée de Filtres déshuileurs. Filtres a particules. Membranes. Ballon de stockage d'azote. Réseau de distribution. 3.2.1.1. Filtres déshuileurs. Les membranes sont détériorées par la présence d'huile dans l'air. La compression de l'air étant assurée par des compresseurs lubrifiés, il est nécessaire de rajouter une étape de filtration en amont des membranes. Deux 100 % filtres déshuileurs à charbon actif sont installés en parallèle (1 en opération + 1 secours). Le filtre en secours est isolé manuellement en entrée et en sortie.

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3.2.1.2. Filtres à particules. En traversant le filtre à charbon actif, l'air est susceptible de se charger en poussières. Ces particules étant nocives pour les membranes, il est nécessaire de les éliminer. Deux filtres sont installés en parallèle (1 en opération + 1 secours) en aval des filtres déshuileurs. La perte de charge dans chaque filtre, déshuileur et particule, est mesurée et indiquée localement. 3.2.1.3. Membranes. Les membranes de production d'azote (par perméation de l'air) sont installées en parallèle. Elles sont regroupées en un jeu de deux membranes et un jeu de six. Quelle que soit la pression de l'air instrument entre 7 et 10 bar a en entrée de l'unité, les membranes sont alimentées à pression constante grâce à des détendeurs (1 en opération + 1 secours) situés en amont des membranes. Figure 10: Différents membranes

L'azote est produit à une pression constante d'environ 5.5 bar abs. La teneur en oxygène de l'azote produit varie de 1 à 3 % en fonction du débit de production. Le débit d'azote produit est mesuré en Nm3/h en sortie de l'unité tandis que la teneur en O2 est mesurée à la sortie des membranes. 3.2.1.4. Ballon de stockage d'azote Le ballon de stockage est situé en aval des membranes et est alimenté par leur collecteur de sortie. Du ballon part le collecteur de distribution d'azote basse pression. Le ballon est vertical, il est protégé contre le feu par une soupape déchargeant en zone sûre. Support de Formation: EXP-PR-UT100-FR Dernière Révision: 18/04/2007

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3.2.1.5. Réseau de distribution. Le réseau de distribution est constitué de sous collecteurs Sur chaque sous collecteur sont installés des prises utilités ¾".

Figure 11: Schéma de principe d'une unité à membranes 3.2.1.6. Auxiliaires Electricité pour l’instrumentation Air instrument pour l’alimentation des membranes et les vannes de contrôle et vannes tout ou rien

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3.2.2. Unites à tamis moleculaires (Pressure Switch Absorber) Ce procédé utilise la technique d’adsorption au travers de tamis moléculaires en carbone pour séparer de l’air comprimé en azote et oxygène .Les vitesses de passage de l’azote et de l’oxygène au travers des micro pores de carbone sont différentes; celle de l’oxygène est plus rapide que celle de l’azote . Le procédé comprend généralement 2 capacités ; l’une en adsorption, l’autre en dépressurisation Les unités de production sont généralement livrées prêtes à l’emploi (skids) et équipées de filtres et de contrôles automatiques de durées des cycles et de mise en service.

Figure 12: Cycle de fonctionnement d'une unité à tamis moléculaires

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Figure 13: Courbes de pression

3.3. AVANTAGES ET INCONVENIENTS DES DIFFERENTS TYPES 3.3.1. Unités produisant un Gaz inerte avec CO2 Avantages Gros débits pour ventiler les stockages Facilement décelable (irritation des yeux) Inconvénients : Non disponible en permanence Nécessité de démarrer la production en cas de besoin Production à basse pression Gaz inerte plus lourd que l’air et donc mortel par asphyxie

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3.3.2. Unités de production d’azote pur Avantages Disponibilité permanente Possibilité d’utiliser un réseau à haute pression Inconvénients : Débits limités Gaz inodore plus lourd que l’air et mortel par asphyxie.

3.4. EXERCICES

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4. REPRESENTATION ET DONNEES 4.1. REPRESENTATION SUR PFD (PROCESS FLOW DIAGRAM) Plan de circulation des Fluides (PFD) : ce document édité lors de la phase projet, présente sous format simplifié, les principales lignes et capacités process ainsi que leurs paramètres de fonctionnement principaux. Les exemples de PFD (Process Flow Diagram) ci-dessous montrent un PFD représentant une génération de gaz inerte et un autre représentant une génération d’azote.

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Figure 14: PFD représentant une génération de gaz inerte Support de Formation: EXP-PR-UT100-FR Dernière Révision: 18/04/2007

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Figure 15: PFD représentant une génération d’azote Support de Formation: EXP-PR-UT100-FR Dernière Révision: 18/04/2007

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4.2. REPRESENTATION SUR P&ID (PIPING & INSTRUMENTATION DIAGRAM) Ce document édité lors de la phase projet, présente sous format beaucoup plus complexe que le PFD, toutes les lignes et capacités process ainsi que tous leurs paramètres de fonctionnement. Les exemples de PID (Process Flow Diagram) ci-dessous représentant les mêmes éléments que précédamment sous un format PID.

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Figure 16: PID représentant une génération de gaz inerte Support de Formation: EXP-PR-UT100-FR Dernière Révision: 18/04/2007

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Figure 17: PID représentant une génération d’azote Support de Formation: EXP-PR-UT100-FR Dernière Révision: 18/04/2007

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4.3. DIMENSIONNEMENT ET CAPACITÉ DES UNITES Exemples de capacités de production de GIRASSOL : GAZ INERTE CO2 La pression de production de gaz inerte à la sortie de l’unité est fixée à 0.12 bar (pression maximale de production). Cette pression est ajustable de 0.05 bar à 0.12 bar. La production minimale de gaz inerte est donc de 940 Nm3/h. En marche normale la capacité du générateur de gaz inerte est alors de 7 500 Nm³/h. AZOTE L'azote est produit à une pression constante d'environ 5.5 bar abs. La teneur en oxygène de l'azote produit varie de 1 à 3 % en fonction du débit de production. Deux membranes en opération permettent de produire 40 m3/h d'azote à 2 % de O2. Huit membranes en opération permettent de produire 120 Nm3/h à 1% de O2 ou 230 Nm³/h à 3 % de O2. La consommation d'air associée, mesurée à l’entrée de l'unité, varie de 105 à 650 Nm³/h.

4.4. EXERCISES 1. Que signifient les initiales PCF ou PFD en anglais ?

2. Que signifient les initiales PID en anglais ?

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5. LE GAZ INERTE ET LE PROCESS 5.1. CRITICITÉ DE LA GÉNÉRATION DE CO2 La génération de gaz inerte est une fonction critique pour la production dans la mesure où la perte de la fonction ne permet plus de réaliser la fonction enlèvement et provoque ainsi l’arrêt de la production quand toutes les citernes de stockage sont pleines. Pour cette raison, les consommateurs électriques du package (pompes, soufflantes et automates) sont prévus d’être alimenté sur le réseau électrique de secours.

5.2. CRITICITÉ DE LA FONCTION AZOTE La fonction azote est critique pour la production d'huile. Sa perte conduit à l'interruption de la compression HP donc à la réduction par l'OCWR de la production d'huile. La fonction azote est également critique du point de vue sécurité. En effet, elle permet d'assurer le balayage des nez de torche en cas d'arrêt de la purge de gaz de manière à empêcher une entrée d'air et une éventuelle explosion dans le réseau de torche.

5.3. EXERCICES

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6. PARAMETRES DE FONCTIONNEMENT Le fonctionnement des générateurs de gaz inerte est entièrement automatisé. L’opérateur intervient seulement dans les opérations de démarrage et d’arrêt du générateur. Les paramètres à surveiller sont: Les paramètres contrôlés Les signaux de sortie des contrôleurs Les paramètres généraux

6.1. GENERATION DE CO2 Les paramètres contrôlés. Pression de gaz inerte à la sortie du package (géré par le package). Pression de gaz inerte dans la chambre de combustion (géré par le package). Pression de gaz inerte dans le collecteur de ventilation. Pression de gaz inerte dans le collecteur de respiration. Les signaux de sortie des contrôleurs, représentatifs de l’état des organes de régulation. (Pourcentage d’ouverture des vannes de contrôle) Vanne de contrôle sur la ligne de purge (dans package). Vanne de contrôle sur la ligne de production de gaz inerte (dans package). Les paramètres généraux. Pression du collecteur de respiration. Pression du collecteur de respiration. Pression du collecteur de ventilation (si utilisé). Niveau du Diesel dans le bac tampon.

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6.2. GENERATION D’AZOTE Les paramètres contrôlés. Teneur en O2 de l'azote produit. Pression du ballon tampon d'azote. Les signaux de sortie des contrôleurs, représentatifs de l'état des organes de régulation (% d'ouverture des vannes de contrôle). Vanne de contrôle de débit en sortie des membranes. La position des vannes opérant en ON/OFF. Nombre de membranes en opération. Rejet de l’azote hors spécification à l'atmosphère. Les paramètres de fonctionnement non régulés. Perte de charge à travers les filtres. Température de l'air en entrée des membranes. Débit d'air en entrée des membranes. Débit d'azote produit.

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7. CONDUITE DE LA PRODUCTION DES GAZ INERTES 7.1. CONDUITE PRODUCTION CO2 7.1.1. Démarrage du générateur de gaz inerte Avant le démarrage, les opérations suivantes sont à effectuer : Ouverture du circuit d’alimentation d’eau Position Distance (Remote) du générateur de gaz inerte. Sélection du carburant utilisé, diesel ou fuel gaz. Sélection des pompes de diesel, affectation d’une pompe à chaque générateur. Sélection des soufflantes, affection d’une soufflante à chaque générateur. Vérification qu’il n’existe pas d’alarmes sur le générateur avant le démarrage. Pour que l’ordre de démarrage soit donné, il faut que les informations suivantes soient vérifiées: Vanne de distribution fermée Vanne de purge ouverte Brûleur en position de démarrage Vannes des soufflantes en position fermée

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Figure 18: Opérations avant le démarrage

Une fois toutes ces opérations vérifiées, le signal (prêt à démarrer (ready to start) est envoyé au DCS et l’ordre de démarrage du générateur de gaz inerte peut être donné par l’opérateur. La séquence automatique de démarrage est la suivante: Démarrage de la soufflante et purge de la chambre combustion. Démarrage de la pompe de diesel. Ouverture des vannes de diesel et d’air pour alimenter la chambre de combustion au niveau du brûleur pilote et allumage du brûleur pilote. Arrêt de l’allumage du brûleur pilote. Ouverture des vannes de carburant sur le circuit d’alimentation du brûleur principal (fuel gaz ou du diesel) Arrêt du brûleur pilote. Support de Formation: EXP-PR-UT100-FR Dernière Révision: 18/04/2007

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Connexion de la régulation de pression de la chambre de combustion. Régulation de la pression de distribution

Figure 19: Séquence automatique de démarrage Une alarme est alors envoyée au DCS pour indiquer que le taux d’oxygène est supérieur à la quantité d’O2 admissible. Dès que l’alarme disparaît (la quantité d’O2 est inférieur à 4 % volume), le signal Prêt à produire (Ready for delivery) est envoyé au DCS. L’opérateur peut donc donner l’ordre de production (Start delivery) quand il le désire. Une fois cet ordre envoyé: Ouverture de la vanne distribution Fermeture de la vanne de purge

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Figure 20: Production – « Ready for delivery »

7.1.2. Arret du générateur CO2 La séquence d’arrêt normal est pré programmé. L’opérateur déclenche depuis le MMI l’arrêt normal du générateur de gaz inerte. La séquence d’arrêt se déroule comme suit : Fermeture de la vanne de distribution Ouverture de la vanne de purge Fermeture de la vanne d’alimentation du brûleur Arrêt de la pompe de diesel Balayage de la chambre de combustion durant 3 minutes Arrêt de la soufflante et fermeture des vannes Support de Formation: EXP-PR-UT100-FR Dernière Révision: 18/04/2007

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Fermeture de la ROV d’eau de réfrigération Rinçage à l’eau douce de la chambre de combustion durant 20 minutes Ouverture manuelle de la vanne d’évent

Figure 21: Arrêt du générateur de gaz inerte

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7.2. CONDUITE PRODUCTION AZOTE 7.2.1. Démarrage de la production d’azote L'unité doit être démarrée avec deux membranes seulement, la ROV étant fermée et la PV étant forcée en fermeture. La régulation du PT doit être inhibée.

Figure 22: Première étape dedémarrage de la production d'azote

Lorsque le taux d'oxygène atteint une valeur acceptable, vérifier que la ROV est ouverte. Ouvrir progressivement en manuel la PV pour balayer le réseau pour le purger et commencer le gonflage tout en surveillant le taux de O2.

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Figure 23: Deuxième étape de démarrage de la production d'azote Ouvrir la ROV et ajuster l'ouverture de la PV pour maintenir le taux d'oxygène. Note: si l'ouverture de la ROV conduit à une trop importante déstabilisation du système, isoler individuellement les membranes A4 à A8 puis les ouvrir une par une lorsque l'état précédent est stabilisé.

Figure 24: Troisième étape de démarrage de la production d'azote Support de Formation: EXP-PR-UT100-FR Dernière Révision: 18/04/2007

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Lorsque le taux d'oxygène est stabilisé et que la pression du ballon est proche de sa pression nominale (4.5 bar), rétablir la régulation du PIC sur la PV et la ROV Le système est alors dans l'état marche normale.

Figure 25: Quatrième étape de la production d'azote

7.2.2. Arret de la production d’azote Il n'y a pas d'arrêt normal de l'unité d'azote. Son arrêt n'est provoqué que par perte de l'air instrument ou par perte de liaison avec le DCS. Un arrêt sera donc provoqué essentiellement sur ESD de niveau 1 ou supérieur. Les ROV sont dans leur position de sécurité par manque d'air instrument La PICV est fermée par manque d'air Les vannes alimentant les différents consommateurs sont toutes manuelles sauf les vannes permettant la purge des collecteurs de torche qui sont Fail Close (FC) et celles permettant le balayage des nez de torche qui sont Fail Open (FO). Le ballon et le réseau de distribution sont partiellement dépressurisés. Support de Formation: EXP-PR-UT100-FR Dernière Révision: 18/04/2007

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7.3. LES GAZ INERTES ET LA SECURITE Périodiquement l'actualité professionnelle nous rapporte des accidents graves ou des décès survenus lors d'interventions dans des espaces clos. Ceux-ci surviennent principalement lorsque les personnes pénètrent dans un espace clos sans avoir reçu la formation nécessaire ou sans être suffisamment informées des risques. La mise en place d'un code de sécurité ainsi que la formation du personnel permet une sécurisation des opérations. Un espace clos désigne tout espace totalement ou partiellement fermé: qui n'est ni conçu pour être occupé par des personnes, ni destiné à l'être, mais qui à l'occasion peut être occupé pour l'exécution d'un travail qui a des voies d'entrée restreintes qui peut présenter des risques pour toute personne qui y pénètre en raison de sa conception, de son atmosphère ou des matières dangereuses qu'il renferme. Rentrent dans cette définition: les réservoirs, les fours, les silos, les canalisations d'égouts, les cheminées, les puits, les trous d'homme, les espaces de maintenance en sous-sol,… La majorité des accidents sont causés par une atmosphère déficiente en oxygène ou toxique (65% de décès), des explosions ou des incendies. Cinquante pour cents des décès touchent des collègues qui tentent de porter secours.

7.3.1. Les risques liés à l'atmosphère 7.3.1.1. La sous-oxygénation L'air contient normalement 21% d'oxygène. La sous-oxygénation de l'air résulte de différents mécanismes: la consommation de l'oxygène par une réaction de combustion (soudure, incendie,…), l'oxydation d'un métal (rouille dans une citerne) ainsi que la respiration du travailleur le remplacement de l'oxygène par un autre gaz lors d'opérations de purge, de fuite ou d'inertage par l'azote. La sous-oxygénation représente un réel danger pour la vie du travailleur. Support de Formation: EXP-PR-UT100-FR Dernière Révision: 18/04/2007

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A 16% d'oxygène, des difficultés respiratoires apparaissent, la capacité de jugement diminue et l'on s'épuise rapidement. A 12 % d'oxygène c'est l'évanouissement et la mort en absence d'intervention adéquate. A 6% d'oxygène, le décès survient en quelques secondes. L'oxygène de l'air doit être compris entre 19,5% et 23%, en dehors de cette fourchette, il est interdit de pénétrer dans un espace confiné. 7.3.1.2. Atmosphère toxique L'accumulation de substances toxiques liée au procédé de fabrication ou au travail réalisé combinée avec une ventilation déficiente peut être à l'origine d'intoxication aiguë et-ou chronique. Les gaz les plus fréquemment rencontrés sont le monoxyde de carbone (CO), le dioxyde de carbone (CO2), l'hydrogène sulfuré (H2S), le méthane (CH4) et l'anhydride sulfureux (SO2). CO: est un gaz incolore, inodore, insipide, de densité presque identique à l'air , produit par une combustion incomplète et présent dans les gaz d'échappement.La personne surexposée éprouve des bourdonnements, des nausées, des maux de tête, de la somnolence avec évolution, même à faible concentration, vers la mort CO2:ce gaz incolore, inodore émis lors de processus de fermentation provoque à haute dose des maux de tête, des vertiges, une tachycardie avec évolution possible vers une perte de connaissance. TLV: 5000 ppm.

7.3.2. Prévention Afin d'assurer la sécurité et la santé des travailleurs appelés à intervenir dans un espace clos, une procédure écrite fixant les responsabilités et les moyens à mettre en œuvre est indispensable. L'évaluation par une équipe multidisciplinaire santé/sécurité, des risques propres à chaque espace confiné établira: l'identification des espaces clos de l'entreprise et leurs caractéristiques (entréessorties-conception-…) l'évaluation de l'atmosphère (inflammable-oxygène-toxicité…)et le système de ventilation requis (ventilation artificielle, débit,…), les mesures de contrôle appropriées prévues ainsi que leurs méthodologies. Support de Formation: EXP-PR-UT100-FR Dernière Révision: 18/04/2007

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les autres risques (mécaniques, biologiques, géologiques et autres) et les moyens de prévention préconisés les mesures de cadenassage (électrique-mécanique-chimique-thermique…) et de balisage requis dans la zone de travail les équipements de protection individuels et collectifs obligatoires (détecteurs multi-gaz…) les critères d'aptitude et de suivi médical l'information et la formation nécessaires pour les travailleurs amenés à exécuter les travaux les moyens de communication le plan d'urgence prévu et les premiers secours à administrer Permis de pénétrer Une fiche d'entrée reprenant les contrôles à effectuer avant le début des travaux et à signer par les responsables et le surveillant permettra un travail dans de bonnes conditions. Permis de travail Une fiche contenant les travaux à effectuer, l'équipement utilisé et la procédure de travail à respecter

7.3.3. Equipements de protections individuelle et collective Détecteur multi-gaz Ventilateur Equipement permettant l’évacuation d’un travailleur sans avoir à entrer Protection respiratoire si nécessaire Casque, bottes ou cuissardes, gants, vêtements de travail, lunettes de sécurité Lumière anti-déflagrante

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Veste de sauvetage lorsqu’il y possibilité de noyade Trousse de premiers soins Panneaux de signalisation Garde-corps et col de regard. Moyens de communication (Radiotéléphone, téléphone cellulaire, etc. - anti-déflagrant, si nécessaire)

Figure 26: Pénétration dans un espace clos

1. Trépied et treuil ligne de vie avec anti-chute 2. surveillant toujours sur place 3. moyen de communication 4. ventilateur en fonction tant que le travailleur est à l’intérieur 5. harnais de sécurité et ligne de vie en tout temps 6. Moyen de communication 7. conduits obstrués 8. équipements cadenassés 9. détecteur multigaz en mode alarme et lecture continue

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7.4. MAINTENANCE 1° DEGRÉ Unités de gaz inerte Nettoyage périodique de brûleurs Nettoyage de la vitre de contrôle de flamme Changement de la bougie d’allumage du pilote Unités de production d’azote Changement périodique des cartouches filtrantes Changement des membranes Remplacement des tamis moléculaires (unités PSA)

7.5. EXERCICES

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8. TROUBLESHOOTING

8.1. RETOUR D’EXPERIENCE

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9. GLOSSAIRE

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10. SOMMAIRE DES FIGURES Figure 1: Génerateur de gaz inerte CO2 ..............................................................................5 Figure 2: Unité de production d'azote par tamis moléculaires .............................................6 Figure 3: Schéma d’une production de gaz inerte CO2 ........................................................6 Figure 4: Schéma d'une production d'azote à membranes ..................................................7 Figure 5: Unité de production d'azote à membranes ...........................................................7 Figure 6: Fonctionnement de la génération de CO2 .............................................................8 Figure 7: Membrane ..........................................................................................................12 Figure 8: Vitesse de diffusion.............................................................................................12 Figure 9: Principe de fonctionnement membranes ............................................................13 Figure 10: Différents membranes ......................................................................................14 Figure 11: Schéma de principe d'une unité à membranes.................................................15 Figure 12: Cycle de fonctionnement d'une unité à tamis moléculaires ..............................16 Figure 13: Courbes de pression.........................................................................................17 Figure 14: PFD représentant une génération de gaz inerte ..............................................20 Figure 15: PFD représentant une génération d’azote ........................................................21 Figure 16: PID représentant une génération de gaz inerte ...............................................23 Figure 17: PID représentant une génération d’azote .........................................................24 Figure 18: Opérations avant le démarrage ........................................................................30 Figure 19: Séquence automatique de démarrage..............................................................31 Figure 20: Production – « Ready for delivery »..................................................................32 Figure 21: Arrêt du générateur de gaz inerte .....................................................................33 Figure 22: Première étape dedémarrage de la production d'azote ....................................34 Figure 23: Deuxième étape de démarrage de la production d'azote..................................35 Figure 24: Troisième étape de démarrage de la production d'azote ..................................35 Figure 25: Quatrième étape de la production d'azote ........................................................36 Figure 26: Pénétration dans un espace clos......................................................................40

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