L'azote est largement utilisé dans tous les secteurs industriels pour des applications telles que l'inertage, la purge et la protection des produits et des procédés contre l'exposition à l'oxygène. En fonction de l'application, les entreprises peuvent avoir besoin d'azote présentant différents niveaux de pureté, de débit et de pression.

L'azote peut être fourni sous forme de bouteilles, de faisceaux de bouteilles ou de systèmes de stockage en vrac, ou encore être produit directement sur site à l'aide d'un générateur d'azote. La production d'azote sur site permet aux installations de produire de l'azote à partir d'air comprimé et de l'acheminer directement jusqu'au point d'utilisation.

Mais qu'est-ce qu'un générateur d'azote, et comment fonctionne-t-il ? Nous allons vous l'expliquer en détail dans cet article de blog.

Qu'est-ce qu'un générateur d'azote ?

Un générateur d'azote est un appareil qui sépare l'azote (N₂) de l'air comprimé afin de produire de l'azote gazeux destiné à des procédés industriels. Il ne crée pas d'azote à partir de rien. Il utilise plutôt l'air comme matière première et isole l'azote des autres gaz à l'aide de technologies telles que la Pressure Swing Adsorption (PSA) ou la séparation par membrane.

Un générateur d'azote sur site peut donc fournir de l'azote directement au point d'utilisation, ce qui réduit la dépendance vis-à-vis des bouteilles livrées, des faisceaux de bouteilles ou des approvisionnements en vrac.

La pureté requise de l'azote dépend de l'application. Par exemple, certains procédés nécessitent de l'azote pour l'inertage ou le gonflage de pneus, tandis que d'autres requièrent de l'azote de haute pureté pour la découpe laser, le conditionnement en alimentation, l'électronique ou les applications produits pharmaceutiques. Il convient donc de choisir un système de production d'azote adapté en fonction de la pureté, du débit, de la pression, du cycle de service, de la qualité de l'air et des conditions d'exploitation requis.

Comment fonctionne un générateur d'azote ?

L'air comprimé est traité, séparé et contrôlé avant que l'azote n'atteigne le point d'utilisation.

1. Prise d'air comprimé

Un générateur d'azote utilise de l'air comprimé comme gaz d'alimentation. Un compresseur fournit de l'air à la pression requise par le générateur, après quoi l'air passe par les étapes de prétraitement et de séparation.

C'est pourquoi la qualité de l'air d'alimentation est importante. En fonction de la conception du compresseur et du générateur, l'air peut nécessiter une filtration des particules et une filtration par coalescence, une déshuilage, une séparation des condensats et un séchage avant d'entrer dans l'étape de séparation. Ce prétraitement contribue à protéger les médias de séparation et favorise une production d'azote constante.

2. Filtration et séchage

Avant de séparer l'azote de l'air, les impuretés telles que l'humidité, l'huile, l'eau et les particules sont éliminées par filtration et séchage.

L'efficacité de l'étape de séparation dépend entièrement de la qualité de l'air qui y est introduit. Une mauvaise qualité de l'air peut nuire au processus de séparation et à la qualité de l'Azote produit.

3. Étape de séparation : PSA ou membrane

Pour de nombreux générateurs d'azote sur site, les deux principales méthodes de séparation non cryogéniques sont la séparation par PSA et la séparation par membrane.

• Pressure Swing Adsorption (PSA) : Dans un générateur d'azote de type PSA, l'air comprimé traverse un tamis moléculaire au carbone (CMS), qui adsorbe préférentiellement l'oxygène et d'autres gaz tout en laissant passer l'azote, qui constitue le gaz produit.
• Séparation par membrane : Un générateur d'azote à membrane repose sur le principe de la perméation sélective. L'air comprimé traverse des membranes à fibres creuses, où l'oxygène, la vapeur d'eau et d'autres composants à perméation plus rapide traversent la membrane plus facilement que l'azote.

4. Contrôle de la pureté

La qualité de l'azote produit est contrôlée afin de s'assurer qu'il répond aux spécifications requises. La méthode de contrôle de la pureté de l'azote peut varier d'un système à l'autre. Certains générateurs peuvent utiliser un analyseur d'oxygène pour mesurer la teneur en oxygène résiduel dans le flux d'azote.

NITROGAS NG, par exemple, utilise un analyseur d'oxygène à base d'oxyde de zirconium pour mesurer en continu la teneur en oxygène résiduel dans le flux d'azote.

5. Apport d'azote à la demande

En fonction de la conception du système, un réservoir tampon peut stocker une réserve d'azote et contribuer à gérer les variations de demande à court terme, tandis que le générateur continue de produire de l'azote conformément aux spécifications requises.

Cela permet de mettre en place un processus contrôlé de production d'azote gazeux sur site, dont le débit est adapté aux besoins de l'installation.

Types de générateurs d'azote

Générateurs d'azote PSA

Un générateur d’azote PSA utilise des cycles alternés d’adsorption et de régénération pour extraire l’azote de l’air comprimé. Dans un système classique à deux lits, une tour adsorbe l’oxygène sous pression tandis que l’autre est dépressurisée et régénérée. Les lits alternent ensuite pour assurer un approvisionnement continu en produit. La Technologie PSA est généralement choisie lorsqu’une application nécessite une plus grande pureté de l’azote, un débit contrôlé ou un flux de produit répondant à des spécifications plus strictes.

Générateurs d'azote à membrane

Un générateur d'azote à membrane permet de produire de l'azote grâce à la membrane elle-même, plutôt que par adsorption. Le système fait passer de l'air comprimé à travers des faisceaux de fibres creuses en polymère. L'oxygène, la vapeur d'eau et d'autres composants à perméabilité plus élevée traversent plus facilement la membrane, tandis que l'azote reste dans le flux de produit. Ces systèmes constituent une solution compacte pour les applications nécessitant un débit continu, une pureté modérée de l'azote et un fonctionnement simple.

Applications des générateurs d'azote

Les générateurs d'azote peuvent être utilisés dans tous les secteurs d'activité où l'azote est nécessaire de manière régulière et doit être fourni de manière contrôlée. Ils peuvent constituer une alternative pratique et économique à l'azote livré, dans la mesure où le gaz requis peut être produit sur place et acheminé directement vers le processus.

Parmi les applications courantes, on peut citer :

Découpe laser

Dans certaines applications de découpe laser, l'azote est utilisé comme gaz d'assistance afin de réduire l'oxydation au niveau du bord de coupe et d'obtenir une finition plus nette.

Emballages alimentaires

L'azote est utilisé dans les emballages sous atmosphère modifiée (MAP) et dans les applications de rinçage afin de chasser l'oxygène et de contribuer à préserver la qualité des produits.

Vinification

L'azote peut être utilisé pour l'inertage et la protection par gaz inerte afin de réduire l'exposition à l'oxygène pendant la production et le stockage.

Production de boissons

L'azote peut être utilisé pour l'inertage des cuves, la purge des conduites, le conditionnement et d'autres applications dans lesquelles l'exposition à l'oxygène doit être maîtrisée.

Industrie des produits chimiques et pharmaceutiques.

L'azote est utilisé pour la purge, l'inertage et le maintien d'atmosphères contrôlées autour des matériaux et des procédés sensibles à l'oxygène.

Fabrication métallique

L'azote est utilisé dans certains procédés de découpe et de Traitement thermique où le contrôle de l'oxydation et la qualité de la surface revêtent une grande importance.

Autres applications

La fabrication de composants électroniques, les processus automobiles et le Gonflage de pneus peuvent également recourir à l'azote lorsque la qualité du gaz doit être contrôlée ou qu'une exposition réduite à l'oxygène est nécessaire.

Avantages de l'utilisation de générateurs d'azote sur site

Pourquoi produire de l'azote sur site ? La réponse dépend de l'installation, mais plusieurs avantages reviennent fréquemment.

• Sécurité : La production sur site peut réduire la nécessité de manipuler et de stocker des bouteilles d'azote à haute pression ou des réservoirs cryogéniques.
• Fiabilité : L'Azote est produit sur place, ce qui réduit la dépendance vis-à-vis des délais de livraison et des fournisseurs externes.
• Réduction des coûts : La production d'azote sur site permet de réduire les coûts liés à la location de bouteilles de gaz, à la livraison et à la manutention du gaz. Les économies réelles dépendent de la consommation et des conditions d'exploitation.
• Évolutivité flexible : Les systèmes modulaires de production d'azote constituent un moyen pratique d'adapter la capacité en fonction de l'évolution de la demande.
• Développement durable : La réduction des besoins logistiques liés à la livraison de gaz peut contribuer à diminuer l'impact environnemental de l'approvisionnement en azote lié au transport.

Pour les installations qui envisagent la production d'azote sur site, le choix du système adapté commence par la compréhension de la pureté, du débit, de la pression, du profil de demande et de l'application requis.

Pourquoi choisir NITROGAS NG ?

Conçu autour de la Technologie PSA, ce système assure une alimentation automatique à la demande, tandis qu'un système de supervision par PLC contrôle les paramètres clés tels que la pureté, la pression et le débit. Un analyseur d'oxygène à base d'oxyde de zirconium mesure en continu la teneur en oxygène résiduel afin de contrôler la pureté de l'azote.

Sa conception compacte et modulaire permet de s'adapter à l'évolution de l'installation, tandis que sa compatibilité avec l'Industrie 4.0, son logiciel propriétaire et une assistance complète à l'installation contribuent à simplifier son fonctionnement au quotidien.

Pour les sites qui s'éloignent des modes d'approvisionnement traditionnels en azote, cela peut également avoir un impact significatif sur le coût de mise à disposition de l'azote. NITROGAS NG permet de réduire les coûts totaux liés à l'azote jusqu'à 90 %, en fonction de l'application et des modalités d'approvisionnement existantes, tout en réduisant la dépendance vis-à-vis des bouteilles, des livraisons et des fournisseurs externes.