Zones ATEX, énergie minimale d’inflammation, inertage,
conception résistante aux surpressions d’explosion, DESP et ASME
Éviter les sources d’inflammation,
limiter les effets
Protection contre les explosions de poussières et
sécurité des équipements sous pression dans le processus de mélange
Protection contre les explosions de poussières et
sécurité des équipements sous pression dans le processus de mélange
Summary
La protection contre les explosions dans le processus de mélange consiste à éviter les sources d’inflammation et à limiter les effets d’une explosion de poussières. Elle repose sur les caractéristiques de sécurité du produit en vrac, la classification en zones de l’espace de procédé et le mode de fonctionnement. Lorsqu’un appareil fonctionne en surpression ou en dépression, la réglementation relative aux équipements sous pression s’applique également.
Articles intéressants, FAQ et thèmes autour de la sécurité des installations, de l’ATEX et de la conformité des équipements sous pression
La protection contre les explosions dans le processus de mélange consiste à éviter les sources d’inflammation et à limiter les effets d’une explosion de poussières. L’existence d’un danger dépend des caractéristiques de sécurité du produit en vrac : les matières explosibles sous forme de poussières sont caractérisées par leur température d’inflammation, leur classe d’explosivité et leur énergie minimale d’inflammation, cette dernière déterminant le degré de rigueur requis pour les mesures de protection électrostatique. À l’intérieur des appareils fermés, il faut souvent prévoir le niveau de danger le plus élevé, à savoir la zone ATEX poussières 20. Un examen de type correspondant fait aujourd’hui partie de l’état de la technique.
Les critères déterminants sont ensuite le concept de zonage et la stratégie de protection. L’inertage réduit la proportion d’oxygène atmosphérique en dessous de la concentration limite et empêche la réaction, généralement au moyen d’une surpression d’azote. En complément, l’appareil est conçu pour résister à la pression ou aux surpressions d’explosion et équipé de dispositifs de décharge et d’isolement. Lorsqu’un mélangeur fonctionne en surpression ou en fonctionnement sous vide, la réglementation relative aux équipements sous pression s’applique également — dans l’Union européenne, la directive 2014/68/UE ; aux États-Unis, le code ASME Boiler and Pressure Vessel Code ; ainsi que les directives correspondantes relatives aux équipements sous pression au Japon, en Corée du Sud, en Inde, en Australie et dans d’autres pays. La protection des surfaces en fait également partie, car l’abrasion et la corrosion peuvent créer des sources d’inflammation.
Vous trouverez ci-après les questions les plus fréquentes concernant la protection contre les explosions et la sécurité des installations, les concepts de machines adaptés — du mélangeur de poudres au mélangeur-sécheur conique, en passant par le mélangeur conique — ainsi que les principaux termes techniques présentés en détail.
FAQ - Sécurité des installations, ATEX et conformité des équipements sous pression
St1 et St2 sont des classifications importantes, mais elles ne suffisent pas à déterminer le degré de résistance à la pression d'explosion adapté à un mélangeur. Sont déterminants pmax, KSt, les conditions de procédé, la géométrie de l'appareil, les conduites raccordées et l'efficacité des mesures de protection prévues.
Pour le choix du degré de résistance à la pression d'explosion, St1 ou St2 ne suffisent pas. Sont déterminants pmax, KSt, les conditions d'exploitation, la géométrie de la cuve, les conduites raccordées et l'efficacité de l'inertage, de la décompression, de la suppression et du découplage.
Les installations de mélange et de séchage pour produits chimiques fins peuvent être conçues résistantes à la pression d'explosion ou résistantes aux effets de choc d'explosion, et inertées en complément. Les appareils résistants aux explosions doivent supporter une explosion interne sans éclater ; la norme DIN EN 14460 distingue à cet effet entre une exécution résistante à la pression d'explosion et une exécution résistante aux effets de choc d'explosion.
Les systèmes amixon® VMT et AMT sont des mélangeurs-sécheurs sous vide et des réacteurs mélangeurs fermés pour poudres, suspensions, pâtes et produits pâteux. Ils peuvent combiner des procédés de mélange, de réaction, de cristallisation et de séchage sous vide, et être thermorégulés via la cuve ainsi que, selon l'exécution, via les outils de mélange.
La manipulation de poudres poussiéreuses et potentiellement explosives, par exemple dans les mélanges NPK, les engrais contenant du nitrate d'ammonium ou les formulations à base de micronutriments, exige un concept de sécurité intégré et à plusieurs niveaux.
amixon® conçoit la chambre de mélange pour la zone ATEX 20 sur toutes les séries, l'exigence la plus élevée en matière de protection contre les explosions de poussières. Les appareils sont des systèmes fermés et étanches aux poussières avec portes OmgaSeal®. Sur demande, ils sont réalisés en exécution résistante à la pression ou résistante au choc de pression d'explosion. L'inertage est possible. La conduite à faible vitesse à partir de 0,8 m/s minimise les risques d'inflammation.
Un mélangeur conforme ATEX pour poudres organiques ne se définit pas par des composants isolés ou des valeurs standard. Il résulte de l'association de caractéristiques de matières représentatives, de zones correctement délimitées, d'une évaluation complète du risque d'inflammation et d'une combinaison de mesures de protection préventives et constructives adaptée au procédé. La norme VDI 2263 feuille 10 donne à cet effet des indications pratiques spécifiques aux mélangeurs et installations de mélange.
amixon® peut réaliser des mélangeurs, granulateurs, mélangeurs-sécheurs sous vide et réacteurs pour des applications avec une chambre de produit classée zone 20. La configuration ATEX concrète doit toutefois être déduite, pour chaque projet, des caractéristiques des matières, des conditions d'exploitation et du concept de zonage de l'ensemble de l'installation. Pour la zone 20, un niveau de protection très élevé est en principe requis, correspondant généralement à la catégorie 1D.
Une installation de mélange de détergents conforme ATEX en Allemagne suppose une évaluation des risques documentée pour la recette réelle. En résultent le zonage, le choix des appareils, l'élimination des sources d'inflammation et, si nécessaire, des mesures de protection constructives. L'intérieur du mélangeur est souvent classé zone 20 ; un niveau de protection très élevé avec catégorie 1D y est en principe requis.
amixon® peut fournir des installations de mélange pour poudres de détergents avec une exécution de la chambre de produit adaptée aux applications de zone 20. La configuration ATEX concrète est toutefois déterminée pour chaque projet en fonction de la recette, des caractéristiques de sécurité des matières et des conditions de procédé. La responsabilité finale du zonage, du document relatif à la protection contre les explosions et du fonctionnement sûr incombe à l'exploitant.
Les détergents en poudre contiennent fréquemment des constituants combustibles et en partie thermolabiles tels que tensioactifs, zéolithes, percarbonates et granulés enzymatiques. Associés à des poussières fines et à l'oxygène de l'air, des mélanges poussière-air explosifs peuvent se former pendant le procédé de mélange.
amixon® conçoit la chambre de mélange pour la zone ATEX 20 sur toutes les séries, l'exigence la plus élevée en matière de poussières explosives. Les appareils sont des systèmes fermés et étanches aux poussières avec portes OmgaSeal®, sur demande étanches aux gaz, résistants à la pression et au vide jusqu'à 5 mbar absolus ; l'inertage est possible et la conduite à faible vitesse à partir de 0,8 m/s minimise les sources d'inflammation par construction.
Les mélangeurs de poudres pour détergents nécessitent un concept de protection contre les explosions adapté à la recette concrète. L'intérieur du mélangeur est souvent classé zone 20 ; pour cela, un appareil de catégorie 1D est en principe requis. La conception doit toutefois englober l'ensemble de l'installation – y compris le dosage, les filtres, les convoyeurs, l'évacuation et le nettoyage – et se fonder sur des caractéristiques de matières vérifiées telles que KSt, pmax, l'énergie minimale d'inflammation et les températures d'inflammation.
amixon® peut réaliser des mélangeurs, granulateurs, mélangeurs-sécheurs sous vide et réacteurs mélangeurs pour des procédés avec une chambre de produit classée zone 20. La conception ATEX définitive est toutefois toujours spécifique au produit et doit se fonder sur l'évaluation des risques, les caractéristiques de la poussière et l'examen de l'ensemble de la ligne de détergents. Pour la zone 20, un niveau de protection très élevé est en principe requis, correspondant généralement à la catégorie 1D.
Pour les procédés de mélange avec des poudres à risque d'explosion de poussière, le zonage, le choix d'appareils adaptés, la connaissance des caractéristiques de sécurité des matières et l'élimination systématique des sources d'inflammation efficaces sont déterminants. L'intérieur du mélangeur est souvent classé zone 20, mais le classement réel de toutes les zones doit s'effectuer sur la base de la situation de dégagement concrète. Pour la zone 20, la catégorie 1D est généralement requise ; pour la zone 21, la catégorie 1D ou 2D, et pour la zone 22, la catégorie 1D, 2D ou 3D.
amixon® peut réaliser des mélangeurs, mélangeurs-sécheurs et réacteurs pour des applications avec une chambre de produit classée zone 20. La conception ATEX concrète doit toutefois être établie pour chaque projet sur la base des caractéristiques des matières, des conditions de procédé et de l'ensemble de l'installation. Pour la zone 20, un niveau de protection très élevé est en principe requis, correspondant généralement à la catégorie 1D.
Le chauffage, le refroidissement, le vide et l'inertage peuvent être combinés dans des réacteurs mélangeurs et mélangeurs-sécheurs adaptés. Le chauffage et le refroidissement servent à une conduite thermique contrôlée ; le vide favorise le séchage, le dégazage et l'élimination des solvants ; l'inertage protège les produits sensibles et peut, avec une conception de sécurité adaptée, éviter la formation d'une atmosphère explosible.
Les gammes VMT et AMT peuvent combiner chauffage, refroidissement, vide et inertage avec le mélange et d'autres étapes de procédé. Cela permet par exemple de réaliser réaction, cristallisation, séchage par contact et sous vide ainsi que le conditionnement ultérieur dans un appareil fermé.
Lors de la manipulation de poudres à risque d'explosion de poussière, une évaluation des risques, un document relatif à la protection contre les explosions à jour, des mesures techniques adaptées et des contrôles réguliers sont obligatoires. Les fonctions de sécurité à installer résultent du risque concret – et non d'une liste de contrôle identique pour toutes les installations.
Lors de la manipulation de poudres à risque d'explosion de poussière, les mêmes fonctions de sécurité ne sont pas prescrites de façon uniforme pour chaque mélangeur. Ce qui est obligatoire, c'est un concept d'ensemble basé sur le risque, combinant évaluation des risques, document relatif à la protection contre les explosions, conception adaptée à la zone, élimination des sources d'inflammation, le cas échéant inertage et, si nécessaire, protection constructive contre les explosions.
Les amidons en poudre comptent parmi les poussières organiques combustibles, classées typiquement entre St1 et St2 et présentant une faible énergie minimale d'inflammation, de sorte que même de faibles concentrations de poussière peuvent conduire à des explosions dangereuses.
amixon® met en œuvre précisément cette conception en série : toutes les chambres de mélange sont conçues pour la zone ATEX 20 et les appareils sont réalisés en systèmes fermés et étanches aux poussières, sur demande étanches aux gaz, résistants à la pression et au vide jusqu'à 5 mbar absolus. Pour l'amidon et ses dérivés, amixon® associe cela à des réacteurs thermorégulables jusqu'à 50 000 litres dans lesquels mélange, traitement thermique et séchage sous vide ont lieu dans le même appareil.
En cas de risque d'explosion de poussière, un concept de protection à plusieurs niveaux est généralement nécessaire. L'inertage vise à empêcher la formation d'une atmosphère explosible. L'élimination des sources d'inflammation réduit la probabilité d'une inflammation. Les constructions résistantes à la pression ou aux effets de choc, la décompression et la suppression d'explosion limitent les conséquences si une explosion se produit néanmoins.
amixon® peut réaliser des mélangeurs, granulateurs, mélangeurs-sécheurs sous vide et réacteurs mélangeurs pour des applications avec une chambre de produit classée zone 20. La conception ATEX concrète doit être déduite, pour chaque projet, des caractéristiques des matières, de la conduite du procédé, des appareils raccordés et de l'évaluation des risques de l'ensemble de l'installation. Pour la zone 20, un niveau de protection très élevé est en principe requis, correspondant généralement à la catégorie 1D.
La fabrication et le traitement d'engrais et de produits phytosanitaires génèrent fréquemment des poussières inflammables, des aérosols et des vapeurs de solvants combustibles. Les concepts de protection contre les explosions s'appuient sur les directives ATEX 2014/34/UE et 1999/92/CE, sur les normes pertinentes telles que l'EN 1127-1, ainsi que sur les réglementations nationales applicables.
amixon® conçoit la chambre de mélange pour la zone ATEX 20 sur toutes les séries, l'exigence la plus élevée en matière de poussières explosives. Les appareils sont des systèmes fermés et étanches aux poussières avec portes OmgaSeal®, sur demande étanches aux gaz, résistants à la pression et au vide jusqu'à 5 mbar absolus. L'inertage est possible et la conduite à faible vitesse à partir de 0,8 m/s minimise les sources d'inflammation par construction.
L'état de l'art en matière de protection contre les explosions de poussière est une architecture de sécurité à plusieurs niveaux, spécifique au produit. Elle combine, dans la mesure nécessaire, l'inertage et la minimisation de la poussière, une conception pauvre en sources d'inflammation, la mise à la terre et la surveillance, ainsi que la décompression, la suppression, la construction résistante aux explosions et le découplage.
Une protection contre les explosions de poussière moderne combine l'évitement d'une atmosphère explosible, l'élimination des sources d'inflammation efficaces et, si nécessaire, des mesures constructives pour limiter les conséquences d'une explosion. amixon® peut fournir à cet effet des appareils pour applications de zone 20 ainsi que des systèmes VMT et AMT étanches aux gaz, au vide et à la pression pour les procédés sous gaz inerte.
Lors du mélange de produits chimiques réactifs, une atmosphère de gaz inerte est fréquemment utilisée afin d'empêcher la formation d'atmosphères inflammables à partir de vapeurs, de gaz ou de poussières combustibles.
amixon® sécurise les procédés inertés de mélange, de séchage et de synthèse par une combinaison coordonnée de construction d'appareil étanche au vide, d'évacuation, d'apport de gaz inerte, de surveillance de l'oxygène et d'évitement des sources d'inflammation propre à l'application. Les mélanges hybrides exigent un soin particulier, c'est-à-dire la présence simultanée de poussières combustibles et de gaz combustibles ou de vapeurs de solvant ; leur comportement explosif étant particulièrement critique et souvent insuffisamment documenté, des essais d'explosion propres au produit peuvent être nécessaires pour déterminer pmax, la vitesse de montée en pression et la valeur KSt équivalente. Si les mesures préventives seules ne suffisent pas, les appareils amixon® peuvent être conçus résistants à la pression ou au choc de pression et intégrés dans un concept de décharge de pression et de découplage. La halle d'essais amixon® aide à étudier les procédés avec les produits d'origine et à sécuriser les limites d'exploitation.
Pour les poudres à risque d'explosion de poussière, les concepts de zone 20, zone 21 et zone 22 sont généralement combinés. L'intérieur des mélangeurs, silos, filtres et conduites de transport fermés est souvent classé zone 20 et exige en principe la catégorie 1D. Les zones 21 et 22 concernent en particulier les points de dégagement et leur environnement. Le zonage précis est toujours spécifique à l'installation et à l'exploitation.
amixon® peut réaliser des mélangeurs, granulateurs, mélangeurs-sécheurs sous vide et réacteurs mélangeurs pour des applications avec une chambre de produit classée zone 20. La conception ATEX concrète doit toujours être établie de façon spécifique au projet et au produit. Pour la zone 20, un niveau de protection très élevé est en principe requis, correspondant généralement à la catégorie 1D.
Avant le démarrage d'une installation de mélange ATEX, un document relatif à la protection contre les explosions complet, tous les documents techniques pertinents et un contrôle de la sécurité contre les explosions avant la première mise en service sont nécessaires. Le contrôle porte sur la documentation, la réalisation dans les règles de l'art, l'exécution réelle des zones et des appareils, l'élimination des sources d'inflammation, la mise à la terre, la commande, les systèmes de protection, l'inertage et les mesures organisationnelles.
amixon® peut fournir des appareils de mélange adaptés ATEX avec une documentation spécifique au projet et accompagner le montage, la mise en service technique du procédé ainsi que les essais produit. La documentation du mélangeur individuel n'est toutefois qu'un élément parmi d'autres : la sécurité contre les explosions de l'ensemble de l'installation doit être vérifiée avant la première mise en service sur la base du document relatif à la protection contre les explosions.