Nitrate d'ammonium, des propriétés physico-chimiques de décomposition trop souvent négligées

Nitrate d'ammonium, des propriétés physico-chimiques de décomposition trop souvent négligées

06 août 2020

Le nitrate d’ammonium ou ammonitrate est malheureusement remis à l’honneur dans l’actualité récente. Les risques associés à cette matière sont connus depuis longtemps. Ci-dessous un petit rappel de ses propriétés physico-chimiques et de ses risques de décomposition thermique.

 

Propriétés physico-chimiques du nitrate d’ammonium

  • Le nitrate d‘ammonium pur est un solide cristallin blanc
  • Masse molaire de 80.05 g/mole.
  • Température de fusion : 169,6°C
  • Stabilité : Le nitrate d’ammonium pur est un produit stable à température et à pression ambiantes
  • Corrosion : Du fait de son pouvoir oxydant, le nitrate d’ammonium doit être stocké avec des matériaux inoxydables pour éviter tout risque de corrosion
  • Hygroscopique : le nitrate d’ammonium étant très hygroscopique, il se forme à la surface de ses cristaux un film de solution de nitrate d’ammonium qui peut être absorbé par les matériaux poreux comme le bois ou le béton.
  • Solubilité : 660 g/l à 20°C
  • A pression ordinaire, il présente 5 formes cristallines en fonction des domaines de température (ex : forme orthorhombique entre -18 et 32°C)

 

Rappel sur la décomposition thermique du nitrate d’ammonium

Le nitrate d’ammonium chauffé se vaporise avant sa température de fusion pour donner une vapeur qui est dissociée en ammoniac et acide nitrique :

 Nitrate Ammonium Equation1

Cette réaction est fortement endothermique. Elle est également réversible : les vapeurs d’acide nitrique et d’ammoniac peuvent se recombiner pour former sur une paroi froide des cristaux de nitrate d’ammonium.

A température élevée, le nitrate d’ammonium se décompose de manière complexe suivant différentes voies, les 2 plus communes étant

 Nitrate Ammonium Equation Temperature Elevee

Le nitrate d’ammonium est instable au-dessus de 200°C et une décomposition explosive se produit entre 260 et 300°C.

Nitrate Ammonium Equation Instabilite Thermique

L’énergie libérée est importante, mais inférieure à celles des explosifs usuels (entre 2500 et 6000 kJ/kg).

La présence de certaines impuretés oxydantes ou catalyseurs - chlorures et composés chlorés, bromures, iodures, cuivre, manganèse, cobalt, chrome, matières organiques - catalyse plus ou moins énergétiquement la décomposition du nitrate d’ammonium en abaissant la température de début de décomposition et en augmentant la vitesse de décomposition.

 

Des accidents causés par le nitrate d’ammonium encore trop nombreux

Bien que les propriétés de décomposition du nitrate d’ammonium soient connues et reconnues pour leur dangerosité, les accidents industriels le mettant en cause ne cessent de se répéter.

En effet, après les accidents tristement célèbres de BASF à Oppau en 1921 (561 morts), AZF à Toulouse en 2001 (31 morts), West Fertilizer à Textas City en 2013 (15 morts), la zone portuaire de Tianjin en 2015 (173 morts) et maintenant la zone portuaire de Beyrouth, qu’avons-nous retenu de nos erreurs ?

Que ces sites aient été conformes aux réglementations en vigueur comme la réglementation SEVESO en Europe ou non, force est de constater qu'être conforme ne permet pas de se prémunir d'accidents industriels majeurs.

Par ailleurs, les conséquences de tels accidents sont nombreuses - humaines, environnementales, financières, matériels - et pourtant ce dernier accident en date à Beyrouth souligne encore une fois l'insuffisance de la mise en pratique du retour d'expérience.

C'est pourquoi, DEKRA a élaboré le concept de « Sécurité des Procédés Organisationnelle » (OPS) visant à évaluer le degré de maturité des organisations afin de mettre en place des plans d’actions efficaces visant l’instauration d’une véritable culture de la sécurité des procédés sur le site.

La démarche OPS consiste en un véritable partenariat avec l’industriel pour établir un diagnostic détaillé de la sécurité des procédés du site, une évaluation précise du niveau de maturité en fonction des chapitres du PSM (Process Safety Management) et la définition précise des actions à mener pour améliorer sa sécurité des procédés.

Les consultants DEKRA Process Safety, experts en sécurité des procédés, accompagnent chacun de nos clients dans les diverses actions à mettre en œuvre (formation, établissement de procédures…)