Azot jest gazem obojętnym, dostępnym powszechnie. Powietrze, którym oddychamy zawiera go na bez mała osiem części z dziesięciu. Azot ze względu na niską reaktywność jest czynnikiem wykorzystywanym w wielu branżach przemysłu do obsługi i zabezpieczenia wielu procesów technologicznych. W praktyce wykorzystuje się dwa sposoby zaopatrzenia towarowego jednostek korzystających z azotu.
Logistyka dostaw azotu
Wspomniany podział realizowany jest jako zewnętrzny i wewnętrzny.
a) zewnętrzny – gaz dostarczany jest użytkownikom w butlach pod wysokim ciśnieniem, cysternach lub rurociągami.
b) wewnętrzny – zakłada zaspokajanie potrzeb we własnym zakresie za pomocą generatora azotu.
Idealny sposób na uniezależnienie się od dostaw zewnętrznych
Stosowanie gazu w butlach wysokociśnieniowych wiąże się z wieloma trudnościami i wyższymi kosztami. Warunek ekonomiczny brany jest też pod uwagę w wypadku dostaw rurociągami lub cysternami. W obu przypadkach wymagane jest stworzenie infrastruktury do przesyłu i magazynowania azotu. Tu w rozważaniach zawsze pojawia się generator azotu Cena urządzenia w wieloletniej perspektywie rekompensuje z nawiązką poniesione koszty początkowe.
Generator azotu pozwala uzyskać potrzebną ilość substancji i w pełni kontrolować cały proces.
Sposoby produkcji azotu na skalę przemysłową
W praktyce technologicznej stosuje się trzy sposoby pozyskiwania azotu dla celów przemysłowych:
a) frakcyjna destylacja skroplonego powietrza – korzystając z właściwości fizycznych gazów zawartych w powietrzu separuje się z niego tlen i inne gazy, których temperatura skraplania jest o wiele niższa; podczas reakcji nad skroplonym tlenem pozostaje czysty azot,
b) metoda membranowa – separacja gazów odbywa się na sitach molekularnych, które szybciej przepuszczają gazy łatwiej penetrujące przeszkodę z racji mniejszego kalibru cząsteczek; pozostały azot oddziela się, zanim zacznie przenikać przez sito,
c) metoda adsorpcyjna – technologia adsorpcji dopuszcza prowadzenie ciągłego procesu produkcji azotu.
Ostatnia metoda umożliwia uzyskanie dostatecznej ilości substancji i podanie jej pod odpowiednim ciśnieniem. Praca generatorów azotu, będących alternatywą dla rozbudowanej logistyki, opiera się właśnie na tej technologii.
Powietrze zawiera około 78% gazu obojętnego i jego uwolnienie z atmosfery jest ekonomicznym i praktycznym rozwiązaniem. W generatorze powietrze przechodzi przez adsorbent, który zatrzymuje cząsteczki tlenu i przepuszcza azot. Gazy są rozdzielane i mogą być wykorzystywane do celów przemysłowych.
Schemat ideowy generatora azotu
Konstrukcja urządzenia, jego parametry techniczne i możliwości operacyjne są określane przez producenta, jednak generatory azotu mają wiele cech wspólnych i podobną budowę.
Urządzenia zwykle składają się z:
a) sprężarki,
b) zaworu przepustowego,
c) zdublowanego sita molekularnego,
d) zbiornika na produkt końcowy.
Zadaniem sprężarki jest skompresowanie dostarczanego powietrza do pożądanych wartości i jego wstępne czyszczenie. Przed separatorem strumień gazów przechodzi przez filtr zatrzymujący cząstki wody i oleju. szczególnie ważnym zadaniem jest oddzielenie cząsteczek wody przed kontaktem ze złożem sita molekularnego, które jest niezwykle wrażliwe na obecność wody. Sprężone i suche powietrze już bez przeszkód może trafić do jednej z kolumn separatora. Urządzenie generatora azotu jest modułowym systemem aluminiowych kolumn z sieciami molekularnymi zbudowanymi na bazie węgla.
Podczas przepływu przez kolumnę separacyjną gazy zostają rozdzielone. Mniejsze atomy tlenu i domieszek zostają uwięzione w sicie molekularnym złoża wychwytującego. Azot omijając pułapkę porowatej substancji podąża w górę ku wylotowi. Tam zostaje odessany i przetransportowany do oddzielnego zbiornika. Przepełnione sito pracującej kolumny zostaje odcięte, a powietrze przed rozdzieleniem na frakcje skierowane do drugiej kolumny, a dotąd pracująca zostaje zresetowana. Otwarcie zaworu i wyrównanie poziomu ciśnień pozwala na dynamiczne rozprężenie gazów uwięzionych w złożu sita i wydostanie się do atmosfery.
Dzięki dwutorowemu przepływowi czynnika możliwa jest ciągła praca urządzenia.
Sito molekularne daje możliwość na uzyskanie czynnika o czystości sięgającej 99,999%. Urządzenie przystosowane jest do monitorowania czystości ekstraktu. Zatem wskazania kontrolne zawartości tlenu, dwutlenku węgla i pierwiastków śladowych nie powinny przekroczyć pułapu 0,001%.
Zastosowanie azotu w badaniach i przemyśle
Wiele zakładów przemysłowych i laboratoriów woli używać generatora azotu nie tylko do badań chromatograficznych. Gaz jest wykorzystywany jako nośnik do tworzenia obojętnego medium podczas wykonywania wielu operacji produkcyjnych.
Oto przykłady zastosowania:
a) cięcie laserowe;
b) obróbka cieplna wyrobów metalowych;
c) lutowanie obwodów elektrycznych;
d) produkcja i pakowanie żywności;
e) butelkowanie napojów alkoholowych;
f) wspomaganie pracy autoklawu;
g) tworzenie gazowych osłon.
Aspekty i motywacje przy wyborze generatorów azotu
Przy wyborze sprzętu konsument bierze pod uwagę jego moc, stopień oczyszczania gazu, maksymalną wydajność generatora azotu, a także szereg innych cech.
Dla pożądanego efektu ekonomicznego wymagana jest maksymalna efektywność. Wysoki stopień oczyszczania musi zostać osiągnięty przy optymalnych nakładach na energię elektryczną, co zapewnia niski koszt gazu.
Większość cykli technologicznych w przemyśle wymaga ciągłego dostarczania substancji obojętnej, dlatego instalacja musi sprostać temu zadaniu. Właściwie dobrane parametry wydajności pozwolą na uzyskanie medium o wysokiej czystości i nieuleganie presji czasu na rzecz jakości.
Elementem istotnym dla kosztów inwestycji jest, by generator mógł współpracować z dowolnym źródłem sprężonego powietrza. Przedsiębiorstwa bardzo często posiadają już działające instalacje sprężonego powietrza i wykorzystanie tego faktu do obniżenia kosztów inwestycji jest naturalnym trendem wśród klientów.
Dodatkowymi plusami dla konkretnych już modeli może być niedrogi montaż, a na etapie pracy ciągłej możliwość nieskomplikowanego i szybkiego uruchomienia aparatury.
Kompaktowe urządzenie, proste uruchomienie, wysoka wydajność, brak skomplikowanej lub kosztownej konserwacji to kluczowe zalety nowoczesnych modeli. Jest to solidny wybór i przemyślane rozwiązanie dla każdej firmy.
Artykuł powstał przy współpracy z firmą Artis Group, która posiada w swojej ofercie wysokiej jakości generatory azotu - http://www.arbatech.pl/produkty/inmatec-generatory
