Azotul este utilizat pe scară largă în diverse sectoare industriale pentru aplicații precum inertizarea, purjarea și protejarea produselor și proceselor împotriva expunerii la oxigen. În funcție de aplicație, întreprinderile pot avea nevoie de azot cu diferite niveluri de puritate, debit și presiune.

Azotul poate fi furnizat în butelii, grupe de butelii sau sisteme de stocare în vrac, sau poate fi produs direct la fața locului cu ajutorul unui Generator de azot. Producția de azot la fața locului permite instalațiilor să producă azot din aer comprimat și să îl furnizeze direct la punctul de utilizare.

Dar ce este un Generator de azot și cum funcționează? Haideți să analizăm acest subiect în acest articol de pe blog.

Ce este un Generator de azot?

Un generator de azot este un dispozitiv care separă azotul (N₂) din aerul comprimat pentru a produce azot gazos destinat proceselor industriale. Acesta nu produce azotul de la zero. În schimb, utilizează aerul ca materie primă și izolează azotul de celelalte gaze prin intermediul unor tehnologii precum Pressure Swing Adsorption (PSA) sau separarea prin membrană.

Prin urmare, un generator de azot la fața locului poate furniza azot direct la locul de utilizare, reducând dependența de buteliile livrate, de grupe de butelii sau de aprovizionarea în vrac.

Puritatea necesară a azotului depinde de aplicație. De exemplu, unele procese necesită azot pentru inertizare sau Umflarea anvelopelor, în timp ce altele necesită azot cu puritate ridicată pentru tăiere cu laser, ambalarea produselor alimentare, electronică sau aplicații de produse farmaceutice. Prin urmare, un sistem adecvat de producție de azot trebuie selectat în funcție de puritatea, debitul, presiunea, ciclul de funcționare, calitatea aerului și condițiile de funcționare necesare.

Cum funcționează un generator de azot?

Aerul comprimat este tratat, separat și monitorizat înainte ca azotul să ajungă la locul de utilizare.

1. Admisia aerului comprimat

Un generator de azot utilizează aer comprimat ca gaz de alimentare. Un compresor furnizează aer la presiunea necesară generatorului, după care aerul trece prin etapele de pretratare și separare.

De aceea, calitatea aerului de alimentare este esențială. În funcție de proiectarea compresorului și a generatorului, aerul poate necesita filtrare pentru eliminarea particulelor și prin coalescență, îndepărtarea uleiului, separarea condensului și uscare înainte de a intra în etapa de separare. Acest pretratament contribuie la protejarea mediilor de separare și asigură o producție constantă de azot.

2. Filtrarea și uscarea

Înainte ca azotul să fie separat din aer, impuritățile precum umiditatea, uleiul, apa și particulele sunt eliminate prin filtrare și uscare.

Eficiența etapei de separare depinde în totalitate de calitatea aerului care intră în aceasta. O calitate slabă a aerului poate afecta procesul de separare și calitatea azotului produs.

3. Etapa de separare: PSA sau membrană

În cazul multor generatoare de azot la fața locului, cele două metode principale de separare necriogenice sunt PSA și separarea prin membrană.

• Pressure Swing Adsorption (PSA): Într-un generator de azot de tip PSA, aerul comprimat trece printr-o sită moleculară de carbon (CMS), care adsorbe preferențial oxigenul și alte gaze, permițând în același timp azotului să treacă prin ea ca gaz produs.
• Separarea prin membrană: Un generator de azot cu membrană utilizează permeația selectivă. Aerul comprimat trece prin membrane cu fibre tubulare, unde oxigenul, vaporii de apă și alte componente cu permeabilitate mai mare trec prin membrană mai ușor decât azotul.

4. Monitorizarea purității

Azotul produs este monitorizat pentru a se asigura că respectă specificațiile cerute. Metoda de monitorizare a purității azotului poate varia de la un sistem la altul. Anumite generatoare pot utiliza un analizor de oxigen pentru a măsura oxigenul rezidual din fluxul de azot.

NITROGAS NG, de exemplu, utilizează un analizor de oxigen pe bază de oxid de zirconiu pentru a măsura în mod continuu conținutul de oxigen rezidual din fluxul de azot.

5. Furnizarea de azot la cerere

În funcție de proiectarea sistemului, un rezervor tampon poate stoca o cantitate de azot și poate contribui la gestionarea variațiilor pe termen scurt ale cererii, în timp ce generatorul continuă să producă azot conform specificațiilor necesare.

Astfel se creează un proces controlat de producție a azotului gazos la fața locului, producția fiind adaptată la necesitățile instalației.

Tipuri de generatoare de azot

Generatori de azot PSA

Un generator de azot de tip PSA utilizează cicluri alternante de adsorbție și regenerare pentru a extrage azotul din aerul comprimat. Într-un sistem tipic cu două paturi, un turn adsorbește oxigenul sub presiune, în timp ce celălalt este depresurizat și regenerat. Paturile se alternează apoi pentru a menține o alimentare continuă cu produs. Tehnologia PSA este aleasă de obicei atunci când o aplicație necesită o puritate ridicată a azotului, un debit controlat sau un flux de produs cu specificații mai stricte.

Generator de azot cu membrană

Un generator de azot cu membrană permite producerea azotului prin intermediul membranei însăși, și nu prin adsorbție. Sistemul face să treacă aerul comprimat prin fascicule de fibre polimerice tubulare. Oxigenul, vaporii de apă și alte componente cu permeabilitate mai mare trec mai ușor prin membrană, în timp ce azotul rămâne în fluxul de produs. Aceste sisteme pot oferi o soluție compactă pentru aplicații care necesită un debit continuu, o puritate moderată a azotului și o funcționare simplă.

Aplicații ale generatorelor de azot

Generatorele de azot pot fi utilizate în diverse sectoare industriale în care este necesar azotul în mod regulat și într-un regim de alimentare controlat. Acestea pot reprezenta o alternativă practică și rentabilă la azotul livrat, în cazul în care gazul necesar poate fi produs la fața locului și furnizat direct procesului.

Printre aplicațiile obișnuite se numără:

Tăiere cu laser

În anumite aplicații de tăiere cu laser, azotul este utilizat ca gaz auxiliar pentru a reduce oxidarea la marginea tăieturii și pentru a asigura o finisare mai curată.

Ambalaje alimentare

Azotul este utilizat în ambalarea în atmosferă modificată (MAP) și în aplicațiile de spălare cu gaz pentru a înlocui oxigenul și a contribui la menținerea calității produsului.

Vinificația

Azotul poate fi utilizat pentru acoperirea cu gaz și inertizare, în scopul reducerii expunerii la oxigen în timpul producției și depozitării.

Producția de băuturi

Azotul poate fi utilizat pentru acoperirea rezervoarelor, purjarea conductelor, ambalare și alte aplicații în care este necesar să se controleze expunerea la oxigen.

Producția de produse chimice și farmaceutice.

Azotul este utilizat pentru purjare, acoperire și menținerea unor atmosfere controlate în jurul materialelor și proceselor sensibile la oxigen.

Prelucrarea metalelor

Azotul este utilizat în anumite procese de tăiere și Tratament termic, în care controlul oxidării și calitatea suprafeței sunt aspecte importante.

Alte aplicații

Producția de componente de electronică, procesele din industria auto și umflarea anvelopelor pot utiliza, de asemenea, azot în cazul în care este necesară o calitate controlată a gazului sau o expunere redusă la oxigen.

Avantajele utilizării generatorelor de azot la fața locului

De ce să producem azot la fața locului? Răspunsul depinde de instalație, dar există câteva avantaje comune.

• Siguranță: Producția la fața locului poate reduce necesitatea manipulării și depozitării buteliilor de azot cu presiune ridicată sau a rezervoarelor criogenice.
• Fiabilitate: Azotul este produs la fața locului, reducând dependența de programele de livrare și de furnizorii externi.
• Reducerea costurilor: Generarea azotului la fața locului poate reduce costurile asociate cu închirierea buteliilor de gaz, livrarea gazului și manipularea acestuia. Economiile reale depind de consum și de condițiile de funcționare.
• Scalabilitate flexibilă: Sistemele modulare de producție de azot pot oferi o soluție practică pentru adaptarea capacității în funcție de evoluția cererii.
• Sustenabilitate: Reducerea operațiunilor logistice legate de livrarea gazului poate contribui la diminuarea impactului asupra mediului generat de transportul azotului.

Pentru unitățile care iau în considerare producția de azot la fața locului, alegerea sistemului potrivit începe cu înțelegerea purității, a debitului, a presiunii, a profilului cererii și a aplicației necesare.

De ce NITROGAS NG?

Bazat pe tehnologia PSA, sistemul asigură o alimentare automată, la cerere, în timp ce sistemul de supraveghere PLC monitorizează parametrii cheie, precum puritatea, presiunea și debitul. Un analizor de oxigen pe bază de oxid de zirconiu măsoară în mod continuu oxigenul rezidual pentru a monitoriza puritatea azotului.

Designul său compact și modular se poate adapta la dezvoltarea instalației, iar compatibilitatea cu Industria 4.0, software-ul propriu și asistența completă la instalare contribuie la simplificarea operațiunilor zilnice.

Pentru instalațiile care renunță la sistemele tradiționale de alimentare cu azot, acest lucru poate avea, de asemenea, un impact semnificativ asupra costurilor legate de asigurarea disponibilității azotului. NITROGAS NG poate reduce costurile totale legate de azot cu până la 90%, în funcție de aplicații și de modalitatea de alimentare existentă, reducând în același timp dependența de butelii, livrări și furnizori externi.