I generatori di azoto a membrana si basano su un semplice principio di funzionamento. La parte principale di un generatore a membrana è il modulo a membrana (+- 10 cm di diametro), riempito con piccole fibre cave di polimero.
L'aria compressa secca e pulita entra e, grazie alla struttura di queste fibre, i diversi gas che compongono l’aria fluiscono all’esterno attraverso le pareti delle fibre. Questo processo è chiamato permeazione. Durante questo processo, l'acqua e l'ossigeno fuoriescono dai lati della membrana delle fibre. Alla fine, rimane solo azoto. Ciò è possibile poiché molecole diverse permeano a velocità diverse. H2O passa attraverso le pareti molto rapidamente; l'ossigeno richiede un tempo un po' più lungo. A causa della permeazione attraverso la parete della fibra, si verificherebbe una sovrapressione all'interno dell'alloggiamento della membrana. Le fibre si intaserebbero e l'efficienza di permeazione si ridurrebbe significativamente. Per evitare che ciò accada, è presente un'apertura nell'alloggiamento, lo sfiato del permeato, dove questi gas di "scarico" possono fuoriuscire.
È molto importante che l'aria di aspirazione sia pulita e asciutta prima che entri nella membrana. In caso contrario, le fibre poco profonde si intasano rapidamente. Per evitare che ciò accada, è necessario installare un trattamento corretto dell'aria di alimentazione. In alcuni casi, i filtri e gli essiccatori necessari saranno già integrati nel generatore stesso. Ciò significa che, a volte, non è necessario installare filtri aggiuntivi tra il compressore e il generatore. Le fibre della membrana possono gestire il vapore acqueo senza molti problemi. È tuttavia molto importante che l'aria sia priva di acqua liquida, poiché ciò avrà un impatto negativo sulla membrana. Pertanto, è necessario che sia presente una buona soluzione di separazione dell'acqua a monte del generatore, ad esempio un essiccatore a refrigerazione. Facendo attenzione all'aria aspirata del generatore, la membrana viene protetta e garantisce una lunga durata.
L'adsorbimento è il processo in cui atomi, ioni o molecole di una sostanza (in questo caso aria compressa) aderiscono a una superficie di un adsorbente.
Un generatore di azoto PSA isola l'azoto e gli altri gas nel flusso d'aria compressa (ossigeno, CO2 e vapore acqueo) vengono adsorbiti, lasciando dietro azoto essenzialmente puro. La tecnologia dei generatori di azoto PSA è un approccio semplice, affidabile e conveniente alla produzione di azoto che consente un flusso continuo di azoto a capacità elevata al livello di purezza desiderato. Il metodo PSA cattura l'ossigeno dal flusso di aria compressa quando le molecole si legano
essi stessi ad un setaccio molecolare al carbonio. Ciò avviene in due serbatoi a pressione separati (torre A e torre B), ciascuno riempito con un setaccio molecolare al carbonio, che passa da un processo di separazione a un processo di rigenerazione. L'aria compressa pulita e secca entra nella torre A.
Poiché le molecole di ossigeno sono più piccole delle molecole di azoto, passano attraverso i pori del setaccio. Le molecole di azoto non possono entrare nei pori, quindi bypassano il setaccio con conseguente produzione di azoto della purezza desiderata. Questa fase è chiamata fase di adsorbimento o separazione. La maggior parte dell'azoto prodotto nella Torre A esce dal sistema, pronto per l'uso o lo stoccaggio diretti. Successivamente, una piccola porzione dell'azoto generato viene fatto fluire nella torre B nella direzione opposta.
Questo flusso spinge fuori l'ossigeno catturato nella precedente fase di adsorbimento della Torre B. rilasciando la pressione nella Torre B, i setacci molecolari al carbonio perdono la loro capacità di trattenere le molecole di ossigeno, Le quali si staccano dai setacci e vengono trasportate dal piccolo flusso di azoto proveniente dalla Torre A. questo processo di "pulizia" crea spazio per le nuove molecole di ossigeno da collegare ai setacci in una fase di adsorbimento successiva. Il sistema PSA a due torri passa dalla separazione alla rigenerazione per fornire una produzione continua di azoto al livello di purezza desiderato. Il generatore di azoto NGP+ di Atlas Copco offre tutti i vantaggi della tecnologia PSA in una soluzione plug-and-play affidabile ed efficiente.
È importante comprendere il livello di purezza più adatto a ciascuna applicazione per minimizzare la taglia, e quindi i costi totali, dell’impianto di generazione di azoto in loco. Tuttavia, vi sono alcuni requisiti generali relativi all'aria di aspirazione. L'aria compressa deve essere pulita e asciutta prima di entrare nel generatore di azoto, poiché ciò compromette la qualità dell'azoto ed evita che il CMS venga danneggiato dall'umidità.
Per trattare correttamente l'aria, deve essere presente un essiccatore tra il compressore e il generatore. Se l'aria di aspirazione viene generata da un compressore lubrificato a olio, che installa un filtro a coalescenza e a carboni attivi, elimina le impurità prima che l'aria compressa raggiunga il generatore di azoto. I sensori di pressione, temperatura e punto di rugiada in pressione possono essere installati nei generatori come protezione automatica in caso di guasto, impedendo l'ingresso di aria contaminata nel sistema PSA, garantendo quindi una lunga durata.
PUREZZA OTTENIBILE
EFFICIENZA FINO AL 99.999%
EFFICIENZA FINO AL 99.5%
EFFICIENZA
PIÙ ALTO
ALTO
PRESTAZIONI VS. TEMP.
INFERIORE A TEMPERATURA ELEVATA.
SUPERIORE AD ALTA TEMP.
COMPLESSITÀ DEL SISTEMA
MEDIO
BASSA
INTENSITÀ DI SERVIZIO
MOLTO BASSO
STABILITÀ DELLA PRESSIONE
STABILE CON SERBATOI AGGIUNTIVI
STABILE SENZA SERBATOIO AGGIUNTIVO
STABILITÀ DEL FLUSSO
VELOCITÀ DI AVVIAMENTO DOPO L'ARRESTO
VELOCE
SENSIBILITÀ ALL'ACQUA (VAPORE)
BASSO (SENZA ACQUA LIQUIDA)
SENSIBILITÀ DELL'OLIO
NON CONSENTITO (<0,01 mg/m3)
LIVELLO DI RUMORE
PESO
