Générateurs d'azote pour la production d'azote de haute pureté (N2) à partir de l'air

L'azote est nécessaire pour divers procédés industriels. Le procédé Haber–Bosch pour la synthèse de l'ammoniac et la production de cyanamide calcique en sont les exemples les plus importants. Mais son utilisation en tant que gaz de protection ou gaz inerte pour prévenir l'oxydation est également courante. Il est utilisé, par exemple, pour prévenir les incendies, les explosions, la corrosion ou lors de synthèses chimiques instables. L'azote peut être acheté en bouteilles, stocké dans des réservoirs d'azote ou produit sur site par un générateur de gaz. Un générateur d'azote constitue une bonne alternative à l'achat d'azote comprimé ou liquéfié en bouteilles.
La purification autonome de l'air ambiant en azote sur site présente plusieurs avantages :

  • Pas de coûts de transport.
  • L'azote peut être injecté directement.
  • Le flux d'azote peut être réglé à la demande à tout moment.
  • Une alimentation fiable évite les ruptures de livraison.
  • Aucune dépendance aux fournisseurs grâce à l'auto-approvisionnement.
  • Coûts d'azote réduits
  • Amortissement en quelques années
  • Plus durable pour l'environnement

Contrairement à la séparation cryogénique de l'air (procédé Linde), qui refroidit et liquéfie les gaz par détente, nos installations utilisent deux systèmes différents pour produire l'azote gazeux à moindre coût. Nous distinguons les générateurs par adsorption à oscillation de pression (PSA) et les générateurs à membrane.

Générateur d'azote PSA

Pour séparer l'oxygène et ainsi purifier l'azote (N2) de l'air, on utilise le procédé dit Pressure Swing Adsorption (PSA). Il s'agit d'une méthode physique qui exploite les différentes propriétés d'adsorption des gaz à différentes pressions pour les séparer. Selon la mise en œuvre, la séparation d'autres gaz tels que le dioxyde de carbone est également possible. Pour séparer l'oxygène et produire de l'azote de haute pureté, on utilise des matériaux affinés pour l'oxygène comme les tamis moléculaires en carbone (CMS). Le procédé repose sur le principe selon lequel les molécules d'oxygène et d'azote sont adsorbées différemment par les micropores des tamis moléculaires en raison de leurs vitesses de diffusion différentes. Les molécules d'oxygène (O2) ont un diamètre effectif plus petit que les molécules d'azote (N2) et diffusent donc plus rapidement dans les micropores du tamis. Les molécules d'azote diffusent plus lentement et sont donc moins retenues dans les pores. En conséquence, l'oxygène s'accumule dans le tamis moléculaire tandis que l'azote reste en phase gazeuse et peut être prélevé en sortie sous forme d'azote de haute pureté. Le procédé PSA peut fournir de l'azote avec des puretés allant jusqu'à 99,9995%. Pendant le processus, le flux de gaz est dirigé sur deux tours d'adsorption disposées en parallèle. Une tour adsorbe l'oxygène sous pression, tandis que l'autre tour est régénérée à une pression réduite en libérant l'oxygène adsorbé. Cette alternance d'adsorption et de régénération est surveillée par un système de commande entièrement automatique qui contrôle précisément le balancement de pression et la séquence afin d'assurer une production continue d'azote. Selon la pression de régénération, on distingue la régénération sous vide et la régénération à pression atmosphérique. La régénération à pression atmosphérique est particulièrement avantageuse car elle permet une régénération complète des tamis moléculaires et favorise la production continue d'azote de haute pureté. La performance des tamis moléculaires, mesurée par la capacité d'adsorption dynamique et le coefficient de séparation, est déterminante pour l'efficacité et la qualité du générateur d'azote. Grâce à une commande programmable (PLC/SPS), le système peut coordonner précisément le processus de mise en pression et de décompression des tours d'adsorption afin d'obtenir la pureté et le débit d'azote requis.

Stickstoffgenerator
Générateur d'azote à membrane

Contrairement à l'adsorption à oscillation de pression, un générateur à membrane utilise des membranes polymères à fibres creuses pour éliminer principalement l'oxygène du flux de gaz. La séparation de l'azote et de l'oxygène s'effectue dans les séparateurs à membrane. Ceux-ci se composent toujours d'un faisceau des fibres creuses susmentionnées et sont logés dans une enveloppe cylindrique. Sur la base de la perméation sélective et donc des interactions différentes des gaz avec la fibre creuse, ils peuvent être séparés. Chaque gaz présente une vitesse de perméation caractéristique. Il existe des gaz "rapides" comme l'oxygène et des gaz "lents" comme l'azote. En appliquant un différentiel de pression entre le gaz d'alimentation comprimé et les pressions plus faibles du côté perméat de la membrane, l'air comprimé sec traverse sélectivement la paroi de la membrane. Tandis que l'azote se déplace le long de l'intérieur de la fibre et forme ainsi un flux de produit riche en azote, l'oxygène permétera rapidement à travers la fibre et peut être évacué à la pression atmosphérique.
Un générateur d'azote à membrane est toujours constitué de plusieurs faisceaux de fibres creuses et offre une solution simple pour produire de l'azote gazeux.

Générateur d'azote à membrane
Comparaison générateur PSA et générateur d'azote à membrane
Générateur PSA Générateur d'azote par membrane
  • Très haute pureté jusqu'à 99,9995% facilement réalisable
  • Haute efficacité
  • Court temps de démarrage
  • Exigences modérées sur le gaz d'alimentation
  • Faibles coûts de maintenance
  • Pureté jusqu'à 99,9% réalisable
  • Pureté dépendante de la pression et du débit
  • Temps de démarrage très court
  • Coûts de maintenance très faibles
  • Poids réduit et encombrement compact
Applications des générateurs d'azote

Nos générateurs d'azote trouvent leur application dans divers secteurs industriels. Selon le domaine d'application, nous pouvons adapter nos générateurs aux souhaits des clients.

➣ Industrie automobile

Dans l'industrie automobile et chez les fournisseurs, l'azote est principalement utilisé comme gaz inerte lors des opérations de soudure. L'azote sert ici de matière auxiliaire.

➣ Industrie des batteries lithium-ion

Pour la composition des batteries, la demande en azote est relativement faible, d'environ 150 N m3/h. Toutefois, les exigences de pureté dépassent 99,9%. Pour la fabrication des matériaux de départ, la demande est généralement nettement plus élevée. Des puretés très élevées de 99,9995% peuvent également être atteintes avec nos installations. Concrètement, l'azote est utilisé dans la fabrication de phosphate de lithium-fer, de systèmes ternaires, d'anodes en graphite, de nanotubes de carbone ou de supercondensateurs.

➣ Construction navale

Pour la fabrication de pièces de navires destinés aux pétroliers ou aux chimiquiers, de grandes quantités d'azote sont nécessaires. Ici, des puretés comprises entre 95 et 99% sont suffisantes.

➣ Industrie électrique

Dans la production de composants électroniques tels que LEDs, diodes, condensateurs, SMT, céramique électronique ou empilement de puces, une pureté élevée supérieure à 99,99% est requise.

➣ Traitement thermique

Lors de la fabrication de pièces automobiles, d'engrenages, d'outils ou d'éléments de fixation, outre l'azote pur, des mélanges gazeux contenant du monoxyde de carbone (CO), du dioxyde de carbone (CO2) ou de l'ammoniac (NH3) sont également utilisés. Ces gaz servent d'atmosphères protectrices ou inertes pour les applications en four. Ici aussi, des exigences élevées en matière de pureté du gaz s'appliquent généralement.

➣ Métallurgie des poudres

En métallurgie des poudres, des mélanges gazeux contenant de l'hydrogène et de haute pureté sont utilisés pour produire différents matériaux tels que le tungstène, le magnésium, le cuivre, le fer ou des poudres d'aluminium.

➣ Fibres synthétiques

La fabrication de fibres synthétiques requiert de hautes puretés ainsi que de grandes capacités

➣ Fabrication de câbles

Pour la fabrication de câbles résistants au feu, revêtus d'aluminium ou blindés de cuivre, de l'azote de haute pureté est nécessaire

➣ Industrie du brasage

Lors du brasage d'éléments en aluminium, de l'azote pur est utilisé. Même les plus petites impuretés posent problème. Nos installations produisent pour cette raison de l'azote avec une pureté de 99,9995%. Lors du brasage du cuivre, de l'azote est également utilisé. Cependant, on utilise souvent des mélanges d'azote et d'hydrogène.

➣ Industrie du fer et de l'acier

Pour la production d'acier et de fer, de l'azote ou un mélange azote–hydrogène de pureté particulièrement élevée sont utilisés. Ces gaz sont nécessaires pour la fabrication d'acier inoxydable, de tôles galvanisées et laminées à froid et d'acier au silicium.

➣ Traitement du cuivre

Pour la production de tuyaux en cuivre, de barres et de bandes en cuivre, les mêmes exigences s'appliquent que pour le travail de l'acier. Dans les deux domaines, un système de secours avec azote liquide est souvent requis.

➣ Agroalimentaire

Dans l'industrie alimentaire, l'azote est utilisé pour l'emballage, la conservation et le remplissage des boissons. Les aliments restent plus longtemps frais. Les fruits, salades et légumes peuvent être emballés dès la serre, l'exploitation agricole ou le producteur. De plus, la durée de conservation est considérablement prolongée lors de l'emballage direct de la viande sous atmosphère protectrice dans les abattoirs et du poisson au port. Une pureté modérée du gaz est souvent suffisante.

➣ Industrie pharmaceutique

L'industrie pharmaceutique exige des normes particulièrement strictes pour se conformer aux réglementations légales. Ceci est aisément réalisable avec nos installations

➣ Fabrication d'appareils ménagers

Pour la production d'appareils tels que climatiseurs, réfrigérateurs, purificateurs d'air, de l'azote de différentes puretés à partir de 99% est également utilisé

➣ Industrie pétrolière et gazière

Dans le secteur pétrolier et gazier, de nombreuses étapes de traitement ne sont possibles qu'avec de l'azote. Cela comprend des procédés concernant des composés chloro-alcalins, le charbon, le gaz naturel et d'autres produits chimiques.

➣ Production de tungstène et de molybdène

Le tungstène et le molybdène se caractérisent par une densité élevée, utilisée dans de nombreuses applications. Pour la fabrication des poudres à partir de ces matériaux, de l'azote d'une pureté allant jusqu'à 99,999% est également requis.

➣ Applications laser

Pour les découpeuses laser ou d'autres applications, l'alimentation continue en azote de haute pureté est essentielle. Nos générateurs peuvent garantir une qualité suffisante.

Crystec se réjouit de construire pour vous une installation économique qui répond à vos exigences les plus strictes.