Azoto: che cos'è e dove viene utilizzato?
21 April, 2022
L'azoto è tutto intorno a noi. È il costituente principale dell'aria che respiriamo, ma noi non lo utilizziamo. Questo articolo illustra alcuni dei suoi numerosi impieghi.
Scegliere la giusta fornitura di azoto per le tue attività
Nell'approvvigionamento di azoto, generalmente si sceglie la fornitura con bombole di gas industriali. Tuttavia, esistono alternative più efficienti, soprattutto nella produzione in loco con un generatore PSA o a membrana. In questo articolo vengono illustrate varie opzioni, evidenziando al contempo i vantaggi di ciascuna di esse.
Fornitura di azoto presso fornitori terzi
Azoto in bombole
La prima scelta citata consiste nell'acquistare bombole di azoto presso un produttore esterno. Questo processo è molto semplice. Ordinando la quantità di azoto desiderata per l'applicazione, il fornitore la consegna in bombole grandi e pesanti.
L’azoto generato da un impianto criogenico viene convertito in gas e imbottigliato a pressione molto elevata (300 bar). Di conseguenza, in una bombola relativamente piccola viene immagazzinata una grande quantità di azoto gassoso. Tuttavia, per resistere all'alta pressione, i contenitori sono piuttosto ingombranti e aggiungono peso.
Dopo l'uso, queste bombole vengono collocate in un rack, dove vengono tenute per il prelievo, richiedendo ulteriore spazio di stoccaggio.
Vantaggi:
● Una soluzione semplice per le strutture con un basso consumo di azoto.
● Fornisce azoto prontamente disponibile per i flussi di picco.
● Installazione facile.
Svantaggi:
● A causa delle dimensioni e del peso delle bombole, il trasporto non rispetta l'ambiente.
● La pressione di esercizio deve essere superiore alla pressione della bombola. In caso contrario, l'azoto viene sprecato.
● Il prezzo è relativamente alto a causa dei costi di produzione e spedizione.
● Per evitare interruzioni del flusso di lavoro, è necessario uno speciale sistema di scambio dei rack per le bombole.
● Problemi di sicurezza (movimentazione di oggetti in acciaio pesanti e ad alta pressione).
● Dipendenza dai fornitori di azoto.
● Questa opzione non è adatta per consumi di gas elevati.
Fornitura di azoto liquido sfuso
Una seconda opzione che coinvolge una terza parte consiste nell'installare un serbatoio di stoccaggio dell'azoto liquido periodicamente riempito da un'azienda che produce gas. Questi serbatoi possono essere noleggiati dal fornitore di gas o acquistati. Inoltre, per l'uso con azoto gassoso è necessario un evaporatore.
Un evaporatore trasforma l'azoto liquido in azoto gassoso. Proprio come per l'azoto in bombole, è necessario il trasporto per la fornitura di azoto liquido. Tuttavia, in questo caso, viene fornito da camion isolato termicamente. L'azoto liquido viene quindi pompato dal camion nel serbatoio di stoccaggio isolato.
È inoltre possibile ordinare azoto liquido in contenitori più piccoli laddove ci sia un basso consumo. Questi piccoli serbatoi sono noti come dewar. Inoltre, proprio come l'azoto in bombole, l'azoto liquido viene prodotto da un impianto di azoto criogenico.
Vantaggi:
● Fornisce azoto prontamente disponibile per i flussi di picco.
● Generalmente è più conveniente dell'azoto in bombole.
● Le regolazioni della capacità sono facili da adattare alle diverse esigenze di azoto.
Svantaggi:
● L'isolamento del serbatoio non è perfetto. Il gas liquido può riscaldarsi ed evaporare, dando luogo a quelle che sono definite perdite di boil-off.*
● I contratti con le aziende che forniscono il gas sono solitamente a lungo termine (di solito 5-7 anni).
● È richiesta un'ulteriore configurazione, che include una base speciale e un evaporatore.
● Si tratta di una soluzione che non rispetta l'ambiente.
● Problemi di sicurezza (lavorare con l'azoto liquido comporta rischi di congelamento, in quanto la sua temperatura è pari a -196 °C).
● Quando il consumo di azoto è superiore al valore nominale o la temperatura esterna è bassa, l'evaporatore può congelare.
*Le perdite dovute al boil-off sono sprechi. Ogni volta che si utilizza una quantità di azoto inferiore alla capacità del serbatoio, la pressione aumenta causando perdite di boil-off. Se non viene consumato alcun gas, questo residuo raggiunge l'1% del volume residuo del serbatoio, al giorno. Per contrastare queste perdite, è necessario rifornire il serbatoio regolarmente (in genere una volta alla settimana).
Produzione criogenica in loco
Correlata alla consegna di azoto liquido è la produzione criogenica. Quando il consumo è estremamente elevato, un'azienda produttrice di gas potrebbe installare un piccolo impianto criogenico di azoto. Questo è lo stesso tipo di generatore utilizzato per creare azoto trasportato in bombole e autocisterne. Per ulteriori informazioni sui generatori di azoto criogenico, consulta l'articolo collegato.
Autoproduzione di azoto
A differenza dei metodi precedenti di acquisto e di ricezione di azoto, l'autoproduzione non coinvolge il processo criogenico. Di conseguenza, sia i generatori di azoto a membrana che PSA (Pressure Swing Adsorption) non richiedono temperature estreme. Questi tipi di attrezzature separano l'aria nei loro componenti attraverso altri mezzi.
Sebbene il PSA e la membrana siano due tecnologie molto diverse, entrambe richiedono un flusso di aria compressa per funzionare. Inoltre, poiché questi due generatori non utilizzano il metodo criogenico, la composizione del gas risultante non è la stessa.
L'azoto criogenico ha un alto livello di purezza fisso. La purezza dell'azoto dei generatori disponibili in commercio è regolabile in base alle proprie preferenze. Occorre evidenziare che ottenere lo stesso livello di purezza dell'azoto prodotto in modo criogenico non è efficiente con i generatori PSA e a membrana.
Con queste macchine, una maggiore purezza richiede maggiore potenza, con conseguente aumento dei costi di esercizio. Detto questo, i livelli di purezza del generatore PSA e a membrana sono sufficienti per la maggior parte delle applicazioni. Gli utenti possono inoltre ridurre il costo per unità di azoto producendo la purezza giusta per la propria applicazione invece che la massima. Per ulteriori informazioni sulla purezza dell'azoto, clicca qui.
Vantaggi:
● Di solito, l'autoproduzione di azoto è la più conveniente.
● La purezza può essere impostata di conseguenza. Le spese energetiche dipendono dal livello desiderato.
● Nessuna dipendenza dai fornitori di gas.
● Prezzo del gas stabile.
● Opzione sicura.
● Nessuno spreco.
● Opzione più rispettosa dell'ambiente.
Svantaggi:
● Misure speciali richieste per flussi di picco (ad esempio, serbatoio di accumulo, serbatoio di accumulo ad alta pressione, accumulo di gas liquido).
● Minore adattabilità ai cambiamenti del fabbisogno di azoto rispetto alla consegna in forma liquida o in bombole.
● Richiede ulteriore manutenzione.
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Generatori con tecnologia ad adsorbimento a pressione oscillante
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