L’azoto è ampiamente utilizzato in diversi settori industriali per applicazioni quali l’inertizzazione, lo spurgo e la protezione di prodotti e processi dall’esposizione all’ossigeno. A seconda dell’applicazione, le aziende possono necessitare di azoto con diversi livelli di purezza, portata e pressione.

L’azoto può essere fornito in bombole, in pacchi o tramite sistemi di stoccaggio alla rinfusa, oppure può essere prodotto direttamente in loco mediante un Generatore di azoto on-site. La produzione di azoto in loco consente agli impianti di produrre azoto a partire dall’aria compressa e di fornirlo direttamente al punto di utilizzo.

Ma cos’è un generatore di azoto e come funziona? Ve lo spiegheremo in dettaglio in questo blog.

Che cos’è un generatore di azoto?

Un generatore di azoto è un dispositivo che separa l’azoto (N₂) dall’aria compressa per produrre azoto gassoso destinato ai processi industriali. Esso non produce azoto partendo da zero, ma utilizza l’aria come materia prima e separa l’azoto dagli altri gas avvalendosi di tecnologie quali Pressure Swing Adsorption (PSA) o la separazione a membrana.

Un generatore di azoto on-site può quindi fornire azoto direttamente nel punto di utilizzo, riducendo la dipendenza da bombole, pacchi di bombole o forniture sfuse.

La purezza dell’azoto richiesta dipende dall’applicazione. Ad esempio, alcuni processi necessitano di azoto per l’inertizzazione o il Gonfiaggio pneumatici, mentre altri richiedono azoto ad alta purezza per il taglio laser, il confezionamento alimentare, l’Elettronica o le applicazioni dei prodotti farmaceutici. È quindi necessario selezionare un sistema di produzione di azoto adeguato in base alla purezza, alla portata, alla pressione, al ciclo di funzionamento, alla qualità dell’aria e alle condizioni operative richieste.

Come funziona un generatore di azoto?

L'aria compressa viene trattata, separata e monitorata prima che l'azoto raggiunga l'applicazione.

1. Presa d’aria compressa

Un generatore di azoto utilizza l'aria compressa come gas di alimentazione. Un compressore eroga l'aria alla pressione richiesta dal generatore, dopodiché l'aria passa alle fasi di pretrattamento e separazione.

Ecco perché la qualità dell’aria di alimentazione è fondamentale. A seconda del modello di compressore e generatore, prima di entrare nella fase di separazione l’aria potrebbe richiedere un filtraggio per la rimozione del particolato e un filtraggio a coalescenza, la rimozione dell’olio, la separazione della condensa e l’essiccazione. Questo pretrattamento contribuisce a proteggere i mezzi di separazione e garantisce una produzione costante di azoto.

2. Filtrazione ed essiccazione

Prima di separare l’azoto dall’aria, le impurità quali umidità, olio, acqua e particelle vengono rimosse mediante filtrazione ed essiccazione.

L’efficienza della fase di separazione dipende interamente dalla qualità dell’aria che vi entra. Una scarsa qualità dell’aria può compromettere il processo di separazione e la qualità dell’Azoto prodotto.

3. Fase di separazione: PSA o a membrana

Per molti generatori di azoto on-site, i due principali metodi di separazione non criogenici sono il PSA e la separazione a membrana.

• Pressure Swing Adsorption (PSA): In un generatore di azoto PSA, l’aria compressa passa attraverso un setaccio molecolare a base di carbonio (CMS), il quale adsorbe preferenzialmente l’ossigeno e altri gas, consentendo al contempo all’azoto di passare attraverso di esso come gas prodotto.
• Separazione a membrana: Un generatore di azoto a membrana si avvale del principio della permeazione selettiva. L’aria compressa attraversa membrane a fibre cave, dove l’ossigeno, il vapore acqueo e altri componenti a permeazione più rapida attraversano la membrana più facilmente rispetto all’azoto.

4. Monitoraggio della purezza

L’azoto prodotto viene monitorato per verificare che soddisfi le specifiche richieste. Il metodo di monitoraggio della purezza dell’azoto può variare da un sistema all’altro. Alcuni generatori possono utilizzare un analizzatore di ossigeno per misurare l’ossigeno residuo nel flusso di azoto.

NITROGAS NG, ad esempio, utilizza un analizzatore di ossigeno a ossido di zirconio per misurare in modo continuo il contenuto di ossigeno residuo nel flusso di azoto.

5. Fornitura di azoto su richiesta

A seconda della configurazione dell'impianto, un serbatoio di accumulo può immagazzinare una scorta di azoto e contribuire a gestire le variazioni a breve termine della domanda, mentre il generatore continua a produrre azoto secondo le specifiche richieste.

Ciò consente di ottenere un processo controllato di produzione di azoto gassoso in loco, con una produzione adeguata alle esigenze dell'impianto.

Tipi di generatori di azoto

Generatori di azoto PSA

Un generatore di azoto PSA utilizza cicli alternati di adsorbimento e rigenerazione per estrarre l’azoto dall’aria compressa. In un tipico sistema a due letti, una torre assorbe l’ossigeno sotto pressione mentre l’altra viene depressurizzata e rigenerata. I letti si alternano quindi per garantire una fornitura continua del prodotto. La Tecnologia PSA viene comunemente scelta quando un’applicazione richiede una maggiore purezza dell’azoto, una portata controllata o un flusso di prodotto con specifiche più rigorose.

Generatori di azoto a membrana

Un generatore di azoto a membrana consente la produzione di azoto attraverso la membrana stessa anziché tramite adsorbimento. Il sistema fa passare l’aria compressa attraverso fasci di fibre polimeriche cave. L’ossigeno, il vapore acqueo e altri componenti a permeazione più rapida attraversano la membrana più facilmente, mentre l’azoto rimane nel flusso del prodotto. Questi sistemi possono offrire una soluzione compatta per applicazioni che richiedono un flusso continuo, una purezza dell’azoto moderata e un funzionamento semplice.

Applicazioni dei generatori di azoto

I generatori di azoto possono essere impiegati in diversi settori industriali in cui è necessario disporre di azoto con cadenza regolare e in modo controllato. Possono rappresentare un’alternativa pratica ed economica all’azoto fornito esternamente, poiché consentono di produrre il gas necessario in loco e di convogliarlo direttamente al processo.

Tra le applicazioni più comuni figurano:

Taglio laser

In alcune applicazioni di taglio laser, l’azoto viene utilizzato come gas di assistenza per ridurre l’ossidazione sul bordo di taglio e garantire una finitura più pulita.

Confezionamento alimentare

L'azoto viene utilizzato nel confezionamento in atmosfera modificata (MAP) e nelle applicazioni di lavaggio per sostituire l'ossigeno e contribuire a preservare la qualità del prodotto.

Vinificazione

L'azoto può essere utilizzato per l'inertizzazione e l'inertamento, al fine di ridurre l'esposizione all'ossigeno durante la produzione e lo stoccaggio.

Produzione di bevande

L'azoto può essere utilizzato per l'inertizzazione dei serbatoi, lo spurgo delle tubazioni, il confezionamento e altre applicazioni in cui è necessario controllare l'esposizione all'ossigeno.

Produzione di prodotti chimici e prodotti farmaceutici.

L'azoto viene utilizzato per lo spurgo, l'inertizzazione e il mantenimento di atmosfere controllate in presenza di materiali e processi sensibili all'ossigeno.

Lavorazione del metallo

L'azoto viene impiegato in determinati processi di taglio e Trattamento termico in cui il controllo dell'ossidazione e la qualità della superficie rivestono un ruolo fondamentale.

Altre applicazioni

Anche nella produzione di componenti di elettronica, nei processi automobilistici e nel gonfiaggio pneumatici è possibile utilizzare l’azoto laddove sia richiesta una qualità controllata del gas o una ridotta esposizione all’ossigeno.

Vantaggi dell’utilizzo di generatori di azoto in loco

Perché produrre azoto in loco? La risposta dipende dall’impianto, ma vi sono diversi vantaggi comuni.

• Sicurezza: La produzione in loco può ridurre la necessità di maneggiare e immagazzinare bombole di azoto ad alta pressione o serbatoi criogenici.
• Affidabilità: L’azoto viene prodotto in loco, riducendo così la dipendenza dai tempi di consegna e dai fornitori esterni.
• Risparmio sui costi: La produzione in loco di azoto consente di ridurre i costi legati al noleggio delle bombole, alla consegna del gas e alla sua movimentazione. Il risparmio effettivo dipende dal consumo e dalle condizioni operative.
• Scalabilità flessibile: I sistemi modulari di produzione di azoto possono rappresentare una soluzione pratica per adeguare la capacità alle variazioni della domanda.
• Sostenibilità: La riduzione della logistica relativa al gas consegnato può contribuire a ridurre l’impatto ambientale legato al trasporto nell’ambito della fornitura di Azoto.

Per gli impianti che stanno valutando la possibilità di effettuare la produzione di azoto on-site, la scelta del sistema più adatto parte dalla comprensione dei requisiti relativi a purezza, portata, pressione, profilo della domanda e applicazioni.

Perché scegliere NITROGAS NG?

Basato sulla Tecnologia PSA, garantisce un'erogazione automatica e su richiesta, mentre il sistema di supervisione PLC monitora i parametri chiave quali la purezza, la pressione e la portata. Un analizzatore di ossigeno a ossido di zirconio misura continuamente l’ossigeno residuo per monitorare la purezza dell’Azoto.

Il suo design compatto e modulare consente di adattarsi alla crescita della struttura, mentre la compatibilità con l’Industria 4.0, il software proprietario e l’assistenza completa all’installazione contribuiscono a garantire la semplicità delle operazioni quotidiane.

Per gli impianti che stanno abbandonando la tradizionale fornitura di azoto, ciò può comportare anche una differenza significativa nei costi di gestione dell’azoto. NITROGAS NG è in grado di ridurre i costi totali dell’azoto fino al 90%, a seconda delle applicazioni e delle modalità di fornitura esistenti, riducendo al contempo la dipendenza da bombole, consegne e fornitori esterni.