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10 étapes pour une production d'air comprimé éco-responsable

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Fonctionnement d'un générateur d'azote

L'air que nous respirons est composé d'environ 78 % d'azote, mais l'azote à un niveau de pureté plus élevé offre une grande variété d'applications pratiques dans de nombreux secteurs. Les entreprises qui utilisent de l'azote peuvent bénéficier d'une production d'azote en interne

12 mai 2022

Temps de lecture estimé : 5 minutes

Production d'azote en interne

Image animée montrant un symbole d'azote
L'azote permet à l'oxygène de préserver la vie de notre planète. Grâce à une série de caractéristiques qui le rendent idéal pour de nombreuses applications industrielles, il fait bien plus que « simplement » nous maintenir en vie. En effet, il est important de savoir que l'azote est un gaz inerte, ce qui signifie qu'il réagit lentement avec d'autres substances. Il est donc idéal pour toutes les applications dans lesquelles une oxydation lente (par exemple, la corrosion des cartes de circuit imprimé dans l'industrie électronique) ou une oxydation rapide (par exemple, les explosions ou les incendies) doivent être évitées. En outre, il est inodore et incolore, ce qui signifie que l'azote constitue la solution idéale pour l'industrie agroalimentaire, par exemple pour prolonger la date de péremption des produits alimentaires. Grâce à ces propriétés, il n'est pas surprenant que l'azote représente une demande constante dans de nombreux secteurs, de l'industrie automobile et chimique à l'aquaculture en passant par le moulage par injection.

Azote : le gaz le plus abondant au monde

Heureusement, l'azote est disponible en abondance et constitue la majeure partie de l'air que nous respirons. Mais cela ne signifie pas qu'il est prêt à être utilisé dans toutes les applications industrielles susmentionnées, ainsi que dans de nombreuses autres. L'azote peut être obtenu de trois façons : les entreprises peuvent louer un réservoir d'azote sur site, se faire livrer le gaz dans des bouteilles haute pression ou le produire elles-mêmes. De nombreuses entreprises se rendent rapidement compte que les deux premières options, qui les obligent à faire appel à un fournisseur tiers, sont peu pratiques, inefficaces et coûteuses. Heureusement, il existe des moyens pour elles de générer leur propre azote et d'en contrôler la quantité, la pureté et la pression pour n'importe quelle application, et de s'assurer qu'elles disposent d'un approvisionnement illimité en azote disponible 24 heures sur 24.

 

Ainsi, la production d'azote en interne améliore la flexibilité de la production. De plus, aucun fournisseur tiers n'est impliqué ; la production d'azote permet d'éliminer les coûts constants liés au traitement des commandes, au réapprovisionnement et à la livraison. Elle libère également de l'espace autrement utilisé pour stocker les bouteilles d'azote.

Comment fonctionne un générateur d'azote

En résumé, voici comment un générateur d'azote fonctionne : il sépare les molécules d'azote des molécules d'oxygène dans l'air comprimé, ce qui permet d'obtenir un approvisionnement en azote purifié. La production d'azote est générée à l'aide d'un générateur d'azote à membrane ou d'un générateur d'azote PSA (adsorption par variations de pression) connecté à un compresseur. Mais quelle technologie utiliser ? Cela dépend de la qualité de l'azote dont vous avez besoin. Si, par exemple, vous devez simplement gonfler des pneus ou utiliser de l'azote pour prévenir/éteindre les incendies, un faible niveau de pureté d'azote de 90 à 99 % et un générateur d'azote à membrane suffiront. Cependant, un générateur d'azote PSA est nécessaire lorsque vous souhaitez atteindre des niveaux de pureté très élevés de 99,999 % ou 10 ppm (parties par million) ou des niveaux encore plus élevés, par exemple dans l'industrie alimentaire ou pour le moulage du plastique.

 

L'azote permet aux entreprises de contrôler la quantité d'azote qu'elles souhaitent produire en choisissant la pression et le degré de pureté ; la production du gaz lui-même présente de nombreux autres avantages. Les entreprises ne sont plus soumises aux fluctuations des prix du marché, elles économisent les coûts de transport et évitent les retards. En outre, celles qui produisent leur propre azote n'ont pas à faire face aux risques de sécurité liés à la manipulation de bouteilles haute pression, ne risquent aucun gaspillage lié aux pertes par évaporation et ne doivent renvoyer aucune bouteille haute pression qui ne peut jamais être complètement vidée. Au fil du temps, l'investissement initial pour un générateur d'azote est rentabilisé, car les coûts d'exploitation restent nettement inférieurs à ceux d'un approvisionnement en azote par un tiers.

 

Regardez cette vidéo pour en savoir plus sur l'azote

Générateurs d'azote à membrane

Cette technologie sépare l'air en différents composants gazeux en faisant passer l'air comprimé, peu cher, au travers de membranes semi-perméables constituées de faisceaux de fibres creuses. Chaque fibre est très petite ; elle présente une section transversale parfaitement circulaire et un orifice en son centre uniforme. A une extrémité du module, l'air comprimé est introduit dans les fibres et entre en contact avec la membrane lorsqu'elle circule dans les alésages de fibres. L'oxygène, la vapeur d'eau et les autres gaz très dilués passent très facilement au travers de la fibre de la membrane et sont évacués ; l'azote contenu dans la membrane s'écoule par l'orifice de sortie. Puisque la vapeur d'eau traverse la membrane, le flux d'azote gazeux est extrêmement sec, avec un point de rosée qui peut atteindre jusqu'à -50 °C (-58 °F).

La technologie à membrane est simple et efficace ; ses unités compactes tout-en-un nécessitent peu d'entretien et présentent des coûts d'exploitation nuls. Elle est idéale pour les applications où le débit d'azote requis est relativement faible et où les niveaux de pureté ne dépassent pas 99 %. La technologie à membrane représente un investissement initial inférieur à celui des technologies à haut débit/haute pureté telles que l'adsorption par variation de pression (PSA).

Générateurs d'azote par adsorption modulée en pression (PSA)

Illustration d'une application de générateurs d'azote dans une usine
L'adsorption est le processus par lequel les atomes, les ions ou les molécules d'une substance (l'air comprimé dans ce cas) adhèrent à la surface d'un adsorbant. Un générateur PSA isole l'azote et les autres gaz du flux d'air comprimé (oxygène, CO2 et vapeur d'eau) qui sont absorbés ; l'azote est donc essentiellement pur. Le PSA piège l'oxygène du flux d'air comprimé lorsque les molécules se fixent sur un tamis moléculaire de carbone. Cette réaction se produit dans deux réservoirs de pression distincts (tour A et tour B), chacun rempli d'un tamis moléculaire de carbone, qui passe d'un processus de séparation à un processus de régénération.

L'air comprimé propre et sec entre dans la tour A. Les molécules d'oxygène sont plus petites que les molécules d'azote ; elles traversent donc les pores du tamis. Les molécules d'azote ne peuvent pas passer à travers les pores ; elles contournent donc le tamis et produisent l'azote à la pureté souhaitée. Cette phase est appelée phase d'adsorption ou de séparation. La majeure partie de l'azote produit dans la tour A quitte le système, prêt à être utilisé directement ou stocké.

Ensuite, une petite partie de l'azote généré est envoyée dans la tour B dans le sens opposé. Ce débit expulse l'oxygène qui a été capturé lors de la phase d'adsorption précédente de la tour B. En relâchant la pression dans la tour B, les tamis moléculaires de carbone perdent leur capacité à retenir les molécules d'oxygène, qui se détachent des tamis et sont transportées par le petit débit d'azote provenant de la tour A. Ce processus de « nettoyage » permet aux nouvelles molécules d'oxygène de se fixer aux tamis lors de la phase d'adsorption suivante.

La technologie PSA permet d'obtenir un débit d'azote haute capacité continu dans les applications exigeantes avec des niveaux de pureté allant jusqu'à 99,999 %. Les générateurs PSA présentent un coût d'investissement initial plus élevé que les générateurs à membrane, mais ils offrent les avantages d'un débit et d'un niveau de pureté plus élevés exigés par certaines industries et applications.

Demandez à un spécialiste de circuit d'air de vous indiquer la meilleure solution pour générer de l'azote en interne.

L'azote joue un rôle important dans diverses applications industrielles. Cet e-book sur la production d'azote vous aidera à comprendre pourquoi la production d'azote sur site est une tendance croissante et quels sont les avantages pour votre entreprise. 

 

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