Séparation de l'air azoté

Types de séparation d'air en azote

Le processus d'isolement de l'azote de l'air est connu sous le nom de séparation d'air en azote. Cette procédure revêt une importance industrielle, car l'isolement de l'azote a diverses utilisations, de la production de métaux à l'emballage alimentaire. Il existe trois méthodes principales pour effectuer la séparation d'air en azote.

• Distillation fractionnée

  La distillation fractionnée est une méthode courante pour séparer les composants essentiels de l'air, tels que l'oxygène, l'azote et l'argon. Il convient de mentionner que l'air entier n'est pas acheminé par des canalisations ; un mélange gazeux spécifique est refroidi jusqu'à ce qu'il se transforme en liquide. Ensuite, il est soumis à une distillation dans une séquence de colonne haute pour extraire l'azote, qui a un point d'ébullition de -196 °C. Après cela, l'azote est réchauffé jusqu'à ce qu'il se transforme en gaz et est stocké dans un réservoir de stockage. Cette méthode représente environ 90 % de la production mondiale d'azote ; il s'agit donc d'une méthode industrielle à grande échelle typique.

• Séparation membranaire

  La séparation membranaire a gagné en popularité ces dernières années comme alternative plus respectueuse de l'environnement à la distillation fractionnée. La méthode tire parti des tailles et des poids moléculaires distincts des gaz atmosphériques. Un mélange d'air est pompé dans le générateur d'azote, et le séparateur membranaire utilise une ou plusieurs membranes perméables pour permettre aux plus petites molécules, comme l'oxygène, de passer à travers tout en retenant les plus grosses, comme l'azote. La séparation membranaire fonctionne bien lorsqu'on isole l'azote avec une pureté de 90 % à 95 %. Il est essentiel de distinguer la perméation sélective, où les membranes permettent à des molécules spécifiques de passer, de l'adsorption par variation de pression, où la pression est utilisée pour séparer les molécules. En termes de volume des ventes, les séparateurs membranaires représentent près de 10 % du marché mondial total, ce qui en fait une méthode industrielle de taille moyenne typique.

• Adsorption par variation de pression

  L'adsorption par variation de pression (PSA) est une autre méthode courante pour séparer l'azote de l'air. La PSA utilise l'adsorption pour séparer les gaz atmosphériques. Le processus commence lorsque l'air est mis sous pression, et les plus grosses molécules, comme l'oxygène, sont piégées dans le matériau adsorbant. Ce qui est unique à propos de cette méthode, c'est que le matériau adsorbant a une plus grande affinité pour le dioxyde de carbone et l'oxygène que pour l'azote. Par conséquent, l'azote est le gaz qui est isolé ici. Différents types de matériaux adsorbants peuvent être utilisés, tels que la zéolite, le charbon actif et le gel de silice. La PSA est importante car elle offre aux acheteurs de l'azote avec une pureté de 95 % à 99,9 %, selon les demandes spécifiques du client.

Spécifications et maintenance des machines de séparation d'air en azote

Spécifications

• Capacité de production : Cela indique le volume ou la quantité de gaz azote que l'appareil de séparation d'air peut produire. Il est généralement indiqué en mètres cubes par heure (m3/h) ou toute autre mesure applicable.
• Pureté : La pureté du gaz azote fait référence à la teneur en gaz azote dans la production totale de gaz, qui est généralement représentée en pourcentage. Par exemple, une pureté de 99,9 % signifie que le gaz azote contient 0,1 % d'impuretés.
• Pression : La pression de sortie du gaz azote est généralement indiquée en bar ou en psi. Différentes applications nécessitent différentes pressions de sortie.
• Besoin en air comprimé : Cela décrit le volume et la pression de l'air comprimé nécessaires au fonctionnement de l'équipement de séparation d'air. Par exemple, il peut nécessiter 1 000 pieds cubes d'air comprimé à une pression de 100 psi par heure.
• Dimensions : La taille d'un appareil de séparation d'air en azote comprend la longueur, la largeur et la hauteur. La taille de l'équipement détermine la surface qu'il occupe et la façon dont il est installé.
• Poids : Le poids de l'équipement est important pour le transport et l'installation de l'équipement.
• Consommation électrique : La consommation d'électricité de la machine de séparation d'air en azote est indiquée en kilowatts (kW) ou en kilowattheures (kWh), ce qui montre combien d'électricité l'appareil utilise pendant son fonctionnement.

Maintenance

• Inspection régulière : Inspection régulière pour s'assurer que toutes les parties de l'équipement de séparation d'air en azote sont en bon état. Vérifier s'il y a des pièces détachées, des fuites, etc. Accorder une attention particulière au réapprovisionnement en temps opportun de l'huile de lubrification, en garantissant le bon fonctionnement des systèmes de lubrification de l'équipement.
• Surveillance des paramètres de fonctionnement : Surveiller régulièrement les paramètres de fonctionnement tels que la pression, le débit, la température, etc., et les comparer aux valeurs standard pour identifier et résoudre rapidement les problèmes potentiels.
• Nettoyage : Nettoyer périodiquement l'équipement de séparation d'air en azote pour éliminer les impuretés et la saleté. Cela peut contribuer à maintenir la pureté et la stabilité du gaz azote.
• Remplacement des pièces : Certaines parties de l'équipement doivent être remplacées périodiquement, telles que les filtres, les joints, etc. Cela garantit les performances et la fiabilité de l'appareil.
• Maintenance des composants électriques : Accorder une attention particulière au nettoyage et à la maintenance des composants électriques de l'équipement, tels que les contrôleurs, les contacteurs, les relais, etc. S'assurer de la stabilité, de la fiabilité et du bon fonctionnement des circuits électriques.
• Maintenance préventive : Effectuer une maintenance préventive régulière sur l'équipement de séparation d'air en azote, telles que des révisions, des étalonnages, etc., conformément aux exigences des fabricants de l'équipement. La maintenance préventive peut éviter efficacement les pannes de l'équipement et prolonger sa durée de vie.

Applications de la séparation d'air en azote

L'utilisation d'unités de séparation d'azote a augmenté au cours des dernières années. La multiplication des innovations dans les méthodes d'utilisation et d'exploitation de l'air a permis à plusieurs industries de faire bon usage de l'azote.

Certaines industries bénéficient des systèmes de production d'azote commerciaux et continueront d'utiliser ces appareils à l'avenir. Voici quelques industries qui utilisent les unités de séparation d'air et l'azote :

• Alimentation et boissons : L'azote est important dans l'industrie alimentaire et des boissons. Il contribue à préserver la fraîcheur des produits. Les entreprises d'alimentation et de boissons injectent de l'azote dans leurs emballages pour empêcher l'oxydation et la détérioration des boissons telles que le vin, les sodas et les jus. Il contribue également à maintenir l'apparence et le goût frais des aliments. Les gaz tels que le dioxyde de carbone sont maintenus à l'extérieur et la durée de conservation des produits est prolongée.
• Soins de santé et produits pharmaceutiques : La plupart des applications dans les soins de santé et les produits pharmaceutiques nécessitent un haut niveau de pureté lorsque des gaz sont utilisés. Le gaz azote est un élément clé dans le stockage et la conservation des échantillons médicaux sensibles, des matériaux biologiques et des produits pharmaceutiques. L'intégrité des échantillons est garantie lorsque les industries des soins de santé et pharmaceutiques stockent ces matériaux dans des réservoirs cryogéniques. Les unités de séparation d'air sont utilisées pour séparer l'azote avec un niveau de pureté plus élevé.
• Fabrication électronique : Les industries de fabrication électronique bénéficient grandement des technologies de séparation d'air. Les technologies de séparation d'air fournissent un flux d'azote pur que les industries de fabrication électronique utilisent pour fabriquer des semi-conducteurs, des écrans plats et des cartes de circuits imprimés. L'azote est utilisé pour déplacer l'humidité, prévenir l'oxydation et réduire la contamination pendant les processus de production.
• Métallurgie et fabrication de métaux : Les industries de la métallurgie, de la fabrication de métaux et de la soudure utilisent l'azote pour le traitement des métaux et la soudure. Les unités AAS (Air Separation Adsorption) fournissent à ces industries l'azote dont elles ont besoin pour les processus de traitement des métaux. L'azote est utilisé comme gaz protecteur pendant la soudure pour prévenir l'oxydation et garantir des soudures de haute qualité. Il contribue également à l'extraction et à la purification des métaux dans les processus de métallurgie.
• Recherche scientifique et laboratoires : Les centres de recherche scientifique et les laboratoires utilisent fréquemment l'azote. En effet, ils ont besoin d'un composant atmosphérique avec un niveau de pureté élevé. Les unités de séparation d'air aident les laboratoires scientifiques à obtenir l'azote pur dont ils ont besoin pour différentes expériences et procédures analytiques. Le refroidissement cryogénique, la conservation des échantillons et les atmosphères inertes pour les réactions sensibles sont quelques-unes des applications courantes de l'azote dans les milieux de recherche scientifique et de laboratoire.

Comment choisir les séparations d'air en azote

Les acheteurs professionnels doivent tenir compte des facteurs suivants :

• Analyse de la demande

  Évaluer les besoins spécifiques de l'industrie ou de l'application. Tenir compte de facteurs tels que la pureté de l'azote requise, la capacité de production, l'environnement d'exploitation et l'utilisation prévue de l'azote. Identifier les exigences spécifiques pour déterminer l'usine de séparation d'air appropriée.

• Sélection du processus

  Comprendre les différents processus de séparation d'air disponibles, tels que la distillation cryogénique, la distillation non cryogénique ou l'adsorption. Chaque processus présente ses avantages, ses inconvénients et sa convenance pour des applications particulières. Choisir une méthode qui répond aux besoins de l'entreprise en termes d'efficacité, de rentabilité et de pureté de l'azote.

• Planification de la capacité

  Déterminer la capacité de production requise de l'usine de séparation d'air en fonction des besoins actuels et futurs en azote. Tenir compte de facteurs tels que la croissance prévue, l'expansion potentielle du marché et la capacité de stockage. S'assurer que l'usine choisie peut répondre aux exigences actuelles et tenir compte de la croissance future.

• Évaluation technologique

  Tenir compte de la technologie spécifique utilisée dans l'usine de séparation d'air. Évaluer les performances, la fiabilité et l'efficacité des différentes technologies. Choisir un fournisseur qui offre une technologie de pointe et éprouvée pour garantir des résultats de séparation optimaux et un fonctionnement fluide.

• Sélection du fournisseur

  Choisir un fournisseur réputé d'installations de séparation d'air. Rechercher l'expérience des fournisseurs, leur réputation dans l'industrie, leur niveau technologique et leur soutien après-vente. Comparer les offres de différents fournisseurs pour s'assurer de choisir un partenaire qui répond aux besoins de l'entreprise et fournit un équipement fiable.

Foire aux questions sur la séparation d'air en azote

Q1 : Quelle est la fonction de l'azote dans l'unité de séparation d'air ?

A1 : L'ASU génère de l'oxygène, de l'azote et de l'argon. Le compresseur d'air augmente la pression de l'air atmosphérique. L'air est liquéfié et ses composants, à savoir l'oxygène, l'azote et l'argon, sont séparés. La fonction principale de l'azote est de fournir cet élément aux entreprises commerciales.

Q2 : Quelle est la taille d'une usine de séparation d'air ?

A2 : Les usines de séparation d'air sont d'énormes complexes industriels. Leur hauteur peut atteindre plus de 30 m et leur longueur varie de 10 m à 40 m. Elles disposent de grands réservoirs de stockage pour les liquides cryogéniques. Par exemple, le réservoir d'oxygène liquide a une hauteur d'environ 20 m et un diamètre de 5 m.

Q3 : Combien existe-t-il de types d'usines de séparation d'air ?

A3 : Les usines de séparation d'air sont principalement classées en trois types : l'usine de séparation d'air cryogénique, l'usine de séparation d'air à membrane et l'usine de séparation d'air non cryogénique. Les usines de séparation d'air cryogéniques sont divisées en usines de séparation d'air cryogéniques à mélange inversé et en usines de séparation d'air à distillation fractionnée cryogénique.

Q4 : Comment fonctionne l'usine de séparation d'air ?

A4 : Les usines de séparation d'air fonctionnent sur la base de la distillation, de l'adsorption par variation de pression ou de la séparation membranaire. La compression de l'air augmente la pression de l'air atmosphérique. Les molécules d'oxygène et d'azote sont adsorbées par les adsorbants dans la méthode d'adsorption par variation de pression. L'air comprimé est liquéfié dans les usines de séparation d'air cryogéniques. Ensuite, l'oxygène et l'azote, qui ont des points d'ébullition différents, sont séparés par distillation fractionnée. Dans les usines de séparation membranaire, l'air atmosphérique traverse une membrane sélective. L'oxygène traverse la membrane plus rapidement que l'azote. Enfin, l'air comprimé est liquéfié et ses composants sont séparés par distillation fractionnée.