A nitrogén számos iparágban széles körben használják olyan alkalmazásokhoz, mint az inertizálás, az öblítés, valamint a termékek és folyamatok oxigénnel való érintkezés elleni védelme. Az alkalmazástól függően a vállalkozásoknak különböző tisztasági fokú, áramlási sebességű és nyomású nitrogénre lehet szükségük.

A nitrogénet palackokban, palackkötegekben vagy ömlesztett rendszerekben lehet szállítani, illetve Nitrogéngenerátor segítségével közvetlenül a létesítményben is előállítható. A helyszíni nitrogénelőállítás lehetővé teszi a létesítmények számára, hogy sűrített levegőből állítsanak elő nitrogént, és azt közvetlenül a felhasználási helyre juttassák.

De mi is az a nitrogéngenerátor, és hogyan működik? Ezt a kérdést fogjuk ma ebben a blogbejegyzésben részletesen elmagyarázni.

Mi az a nitrogéngenerátor?

A nitrogéngenerátor olyan berendezés, amely a sűrített levegőből kiválasztja a nitrogént (N₂), hogy ipari folyamatokhoz nitrogéngázt állítson elő. Nem hoz létre nitrogént a semmiből. Ehelyett a levegőt használja alapanyagként, és olyan technológiák segítségével választja ki a nitrogént a többi gázból, mint például a Pressure Swing Adsorption (PSA) vagy a membránelválasztás.

A helyszíni nitrogéngenerátor így közvetlenül a felhasználási helyen biztosíthat nitrogént, csökkentve ezzel a szállított palackoktól, palackkötegektől vagy ömlesztett szállítmányoktól való függőséget.

A szükséges nitrogén-tisztaság az alkalmazástól függ. Például egyes folyamatokhoz nitrogénre van szükség inertizáláshoz vagy Gumiabroncsok felfújásához, míg másokhoz nagy tisztaságú nitrogénre van szükség lézeres vágáshoz, élelmiszeripari csomagoláshoz, elektronika- vagy gyógyszeripari alkalmazásokhoz. A megfelelő nitrogénelőállító rendszert ezért a szükséges tisztaságnak, áramlásnak, nyomásnak, üzemi ciklusnak, levegőminőségnek és üzemi feltételeknek megfelelően kell kiválasztani.

Hogyan működik egy Nitrogéngenerátor?

A sűrített levegőt tisztítják, szeparálják és ellenőrzik, mielőtt a Nitrogén eljutna a felhasználási helyre.

1. Sűrített levegő-bevezetés

A Nitrogéngenerátor sűrített levegőt használ alapanyagként. A kompresszor a generátor által megkövetelt nyomáson juttatja a levegőt a rendszerbe, majd a levegő az előkezelési és elválasztási szakaszokba kerül.

Éppen ezért fontos a betáplált levegő minősége. A kompresszor és a generátor kialakításától függően előfordulhat, hogy a levegőt – mielőtt az elválasztási szakaszba kerülne – részecskeszűrésnek és koaleszcens szűrésnek kell alávetni, valamint olajeltávolításra, kondenzátum-elválasztásra és szárításra van szükség. Ez az előkezelés hozzájárul az elválasztóanyagok védelméhez és biztosítja az állandó nitrogéntermelést.

2. Szűrés és szárítás

Mielőtt a nitrogént kiválasztanák a levegőből, a szennyező anyagokat – például a nedvességet, az olajat, a vizet és a részecskéket – szűréssel és szárítással eltávolítják.

Az elválasztási szakasz csak annyira hatékony, amennyire a belé áramló levegő minősége jó. A rossz levegőminőség hátrányosan befolyásolhatja az elválasztási folyamatot és az előállított Nitrogén minőségét.

3. Elválasztási szakasz: PSA vagy membrán

Számos helyszíni nitrogéngenerátor esetében a két legfontosabb nem kriogén elválasztási módszer a PSA és a membránelválasztás.

• Pressure Swing Adsorption (PSA): Egy PSA-típusú nitrogéngenerátorban a sűrített levegő áthalad egy szénmolekuláris szitán (CMS), amely elsősorban az oxigént és más gázokat adszorbeálja, míg a nitrogént átengedi, mint végtermékgázt.
• Membránelválasztás: A membrános Nitrogéngenerátor a szelektív permeációt alkalmazza. A sűrített levegő áthalad az üreges szálú membránokon, ahol az oxigén, a vízgőz és más, gyorsabban áteresztő komponensek könnyebben jutnak át a membránon, mint a nitrogén.

4. A tisztaság ellenőrzése

A termelt nitrogén folyamatosan ellenőrzik, hogy megfeleljen-e a megkövetelt előírásoknak. A nitrogén tisztaságának ellenőrzési módszere rendszerenként eltérő lehet. Egyes generátorok oxigénelemzőt használhatnak a nitrogénáramban található maradék oxigén mérésére.

A NITROGAS NG például cirkónium-oxid alapú oxigénelemzőt használ a nitrogénáramban található maradék oxigéntartalom folyamatos mérésére.

5. Igény szerinti Nitrogén-ellátás

A rendszer kialakításától függően egy puffertartály képes tárolni a nitrogénkészletet, és segíthet a kereslet rövid távú ingadozásainak kiegyenlítésében, miközben a generátor továbbra is a kívánt specifikációknak megfelelő nitrogént állít elő.

Ezzel egy szabályozott, helyszíni nitrogén-előállítási folyamat jön létre, amelynek termelése az üzem igényeihez igazodik.

A Nitrogéngenerátorok típusai

PSA nitrogéngenerátorok

A PSA-típusú nitrogéngenerátor az adszorpciós és regenerációs ciklusok váltakozásával nyeri ki a nitrogént a sűrített levegőből. Egy tipikus kétágyas rendszerben az egyik torony nyomás alatt adszorbeálja az oxigént, míg a másik nyomásmentesítésre kerül és regenerálódik. Az ágyak ezután felváltva működnek, hogy biztosítsák a folyamatos termékellátást. A PSA-technológia általában akkor választják, ha az alkalmazás magasabb nitrogén-tisztaságot, szabályozott áramlást vagy szigorúbban meghatározott termékáramot igényel.

Membrános Nitrogéngenerátorok

A membrános nitrogéngenerátor a nitrogén előállítását nem adszorpcióval, hanem közvetlenül a membránon keresztül teszi lehetővé. A rendszer sűrített levegőt vezet át üreges polimer szálakból álló kötegeken. Az oxigén, a vízgőz és más, gyorsabban áteresztő komponensek könnyebben áthaladnak a membránon, míg a nitrogén a termékáramban marad. Ezek a rendszerek kompakt megoldást kínálnak olyan alkalmazásokhoz, amelyek folyamatos áramlást, közepes nitrogéntisztaságot és egyszerű üzemeltetést igényelnek.

Nitrogéngenerátorok alkalmazások

A nitrogéngenerátorok minden olyan iparágban alkalmazhatók, ahol rendszeresen és szabályozott mennyiségben van szükség nitrogénre. Azok a helyeken, ahol a szükséges gáz helyben előállítható és közvetlenül a folyamatba juttatható, praktikus és költséghatékony alternatívát jelenthetnek a szállított nitrogénnel szemben.

A leggyakoribb alkalmazások a következők:

Lézeres vágás

Bizonyos lézeres vágási alkalmazásokban nitrogént használnak segédgázként, hogy csökkentsék a vágási él oxidációját és támogassák a tisztább felületet.

Élelmiszeripar-csomagolás

Nitrogén a módosított légkörű csomagolás (MAP) és az öblítési alkalmazások során használják az oxigén kiszorítására és a termékminőség megőrzésére.

Borászat

Nitrogén felhasználható fedőgázként és inertizálásra, hogy csökkentse az oxigénnel való érintkezést a gyártás és a tárolás során.

Italgyártás

Nitrogén alkalmas tartályok gázzal való kitöltésére, vezetékek öblítésére, csomagolásra és egyéb olyan alkalmazásokra, ahol az oxigénnel való érintkezést szabályozni kell.

Vegyipari és gyógyszeripari gyártás.

Nitrogén az oxigénérzékeny anyagok és folyamatok körül történő tisztításra, fedőgázként való alkalmazásra, valamint a szabályozott légkör fenntartására használják.

Fémmegmunkálás

Nitrogénet olyan kiválasztott vágási és hőkezelési folyamatokban alkalmazzák, ahol az oxidáció szabályozása és a felületi minőség fontos szerepet játszik.

Egyéb alkalmazások

Az elektronika gyártása, az autóipari folyamatok és a gumiabroncsok felfújása során is alkalmazható a Nitrogén, amennyiben szabályozott gázminőségre vagy csökkentett oxigénterhelésre van szükség.

A helyszíni nitrogéngenerátorok használatának előnyei

Miért érdemes helyben előállítani a nitrogént? A válasz a létesítménytől függ, de számos előny közös mindegyik esetben.

• Biztonság: A helyszíni előállításnak köszönhetően csökkenhet a nagynyomású nitrogénpalackok vagy kriogén tartályok kezelésének és tárolásának szükségessége.
• Megbízhatóság: A Nitrogént a létesítményben állítják elő, ami csökkenti a szállítási ütemtervektől és a külső beszállítóktól való függőséget.
• Költségmegtakarítás: A helyszíni nitrogénelőállítás csökkentheti a palackbérléssel, a gázszállítással és a kezeléssel járó költségeket. A tényleges megtakarítás a fogyasztástól és az üzemeltetési feltételektől függ.
• Rugalmas méretezhetőség: Az moduláris nitrogénelőállító rendszerei praktikus megoldást kínálnak a kapacitás igényváltozásokhoz való igazítására.
• Fenntarthatóság: A szállított gáz logisztikai folyamatainak csökkentése hozzájárulhat a Nitrogén-ellátás közlekedésből eredő környezeti hatásainak mérsékléséhez.

Azoknál a létesítményeknél, ahol a helyszíni nitrogénelőállítást fontolgatják, a megfelelő rendszer kiválasztása a szükséges tisztasági fok, az áramlás, a nyomás, a fogyasztási profil és az alkalmazás megismerésével kezdődik.

Miért a NITROGAS NG?

A PSA-technológiaára épülő rendszer automatikus, igény szerinti ellátást biztosít, miközben a PLC-vezérlés figyelemmel kíséri a legfontosabb paramétereket, mint például a tisztaságot, a nyomást és az áramlást. Egy cirkónium-oxid alapú oxigénelemző folyamatosan méri a maradék oxigénszintet a Nitrogén tisztaságának ellenőrzése érdekében.

Kompakt, moduláris felépítése lehetővé teszi, hogy a berendezés a létesítmény bővülésével együtt fejlődjön, míg az Ipar 4.0-kompatibilitás, a saját fejlesztésű szoftver és a teljes körű telepítési támogatás hozzájárul ahhoz, hogy a napi üzemeltetés zökkenőmentes legyen.

Azoknál a létesítményeknél, amelyek elmozdulnak a hagyományos nitrogénellátástól, ez jelentős különbséget jelenthet a nitrogén rendelkezésre állásának fenntartási költségeiben is. A NITROGAS® NG az alkalmazásoktól és a meglévő ellátási rendszertől függően akár 90%-kal is csökkentheti a nitrogénnel kapcsolatos összköltségeket, miközben csökkenti a palackoktól, a szállításoktól és a külső beszállítóktól való függőséget.