Nella produzione elettronica, nella sintesi chimica, nella conservazione degli alimenti e nella ricerca scientifica, i-campi in cui il contenuto di ossigeno è strettamente controllato,-la purezza dell'azoto determina direttamente il successo del processo. Quando la concentrazione di ossigeno viene mantenuta al di sotto di 10 ppm (equivalente alla purezza dell'azoto del 99,999% o superiore), le soluzioni convenzionali per la generazione di gas in loco-non sono all'altezza. I generatori di azoto ad elevata purezza, aggiornati tramite la tecnologia PSA (Pressure Swing Adsorption), sono diventati l'apparecchiatura principale per creare ambienti privi di ossigeno-.
Requisiti tecnici alla base delle specifiche di purezza
La purezza dell'azoto del 99,999% significa che l'ossigeno residuo non supera i 10 ml per metro cubo di gas. Il raggiungimento di questo indicatore non si basa semplicemente sull’estensione del tempo di assorbimento; richiede un coordinamento sistematico dell'efficienza della separazione dei setacci molecolari del carbonio, della qualità del pretrattamento dell'aria di alimentazione e dell'integrità della tenuta delle apparecchiature. Durante il funzionamento effettivo, se l'aria compressa contiene nebbia d'olio o umidità, provoca direttamente l'avvelenamento dei setacci molecolari, provocando un rapido aumento della concentrazione di ossigeno rispetto ai livelli stabili. Pertanto, la progettazione del processo dei generatori di azoto ad elevata purezza deve iniziare nella fase di selezione del compressore d'aria, utilizzando compressori-free ed essiccatori a refrigerazione e filtri multi-stadio per garantire che la qualità dell'aria di alimentazione che entra nella torre di adsorbimento mantenga costantemente gli standard di Classe 0.
Da un punto di vista ingegneristico, la sfida di produrre costantemente il 99,999% di azoto risiede nel controllo delle fluttuazioni dell'ossigeno nel punto- finale. Ciò richiede che il sistema di generazione di azoto abbia capacità di monitoraggio online in tempo reale-, con segnali dell'analizzatore di ossigeno integrati nel PLC per il controllo a circuito chiuso-. Quando la concentrazione di ossigeno si avvicina alla soglia, il sistema dovrebbe cambiare automaticamente le torri di adsorbimento o attivare la valvola di sfiato per guasti alla purezza-per impedire l'ingresso di gas non conforme alle specifiche-nel processo.
Applicazioni tipiche nelle industrie elettroniche e chimiche
Sulle linee di produzione con tecnologia a montaggio superficiale (SMT), i forni di rifusione richiedono ambienti privi di ossigeno-per prevenire l'ossidazione della saldatura. Sebbene la fornitura tradizionale di azoto liquido tramite serbatoio sia stabile, comporta perdite per evaporazione e costi di trasporto elevati. I generatori di azoto ad elevata purezza che producono gas in loco- possono ridurre i costi dell'azoto di circa il 60-80% eliminando i rischi per la sicurezza associati al trasporto di azoto liquido. Gli impianti elettronici in genere operano su due turni con produzione continua, richiedendo che il sistema di azoto risponda rapidamente ai cicli di avvio-arresto della linea di produzione. Una progettazione adeguata prevede filtri secondari di precisione nel punto di utilizzo-per garantire che l'azoto entri nel forno a portate adeguate, formando una protezione laminare.
Nei processi di sintesi chimica fine, molti solventi organici presentano rischi di esplosione a contatto con l'ossigeno. Tali strutture richiedono apparecchiature per la generazione di azoto che soddisfino gli standard di progettazione a prova di esplosione-, con sistemi di controllo elettrico che raggiungano la classificazione Ex d IIB T4 o superiore. Anche gli utilizzatori di prodotti chimici prestano molta attenzione al punto di rugiada dell'azoto; anche se il contenuto di ossigeno è accettabile, tracce di umidità possono comunque causare il degrado delle materie prime sensibili. Pertanto, l'industria chimica in genere richiede l'aggiunta di essiccatori a recupero di calore-a valle del generatore di azoto per controllare il punto di rugiada al di sotto di -60 gradi.
Applicazioni per imballaggi alimentari, farmaceutici e taglio laser
Il confezionamento in atmosfera modificata (MAP) per alimenti e il confezionamento in blister per prodotti farmaceutici richiedono l'azoto per spostare l'aria all'interno delle confezioni, mantenendo l'ossigeno residuo al di sotto dello 0,5% per inibire la crescita batterica aerobica. Le applicazioni per uso medico e alimentare impongono severi requisiti di certificazione igienica, richiedendo che i generatori di azoto ad elevata purezza utilizzino tubazioni in acciaio inossidabile 316L e guarnizioni per uso alimentare. Sulle linee di confezionamento, la domanda di gas presenta caratteristiche pulsate, richiedendo una sufficiente capacità del ricevitore di azoto per evitare cadute di pressione durante l'avvio della macchina confezionatrice che potrebbero provocare uno spostamento inadeguato.
Durante il taglio laser di acciaio inossidabile e leghe di alluminio, l'azoto ad alta-purezza funge da gas di assistenza per rimuovere le scorie fuse e prevenire l'ossidazione sul bordo tagliato. La-generazione di azoto in loco riduce i costi per-metro cubo-a circa 0,8-1,2 RMB, migliorando significativamente i margini di lavorazione. L'industria del trattamento termico dei metalli utilizza azoto ad alta-purezza come atmosfera protettiva per la ricottura brillante; questi processi richiedono una purezza dell'azoto eccezionalmente elevata con il funzionamento continuo del forno. Di conseguenza, le apparecchiature per la generazione di azoto richiedono una progettazione ridondante a doppia torre, che consenta a una torre di assumere il pieno carico mentre l'altra è sottoposta a manutenzione.
Considerazioni sulla selezione e sulla manutenzione
Quando scelgono l'attrezzatura, gli utenti dovrebbero concentrarsi su tre componenti principali: marca del setaccio molecolare al carbonio e quantità di carico, precisione di misurazione dell'analizzatore di ossigeno e velocità di risposta e durata della commutazione della valvola di controllo. I setacci molecolari importati offrono una stabilità superiore, mentre i setacci molecolari domestici di qualità, se caricati correttamente, possono soddisfare la maggior parte dei requisiti di produzione continua.
Per quanto riguarda la manutenzione, l'obiettivo dei generatori di azoto ad elevata purezza è la sostituzione regolare dell'elemento filtrante e il controllo dello stato di compressione del setaccio molecolare. Molti utenti trascurano il controllo della temperatura di ingresso dell'aria compressa. Per ogni aumento di 5 gradi della temperatura di ingresso durante l'estate, l'efficienza del setaccio molecolare diminuisce di circa il 10%. Pertanto, l'installazione di serbatoi d'aria e raffreddatori adeguati tra il compressore d'aria e il generatore di azoto per mantenere la temperatura di ingresso costantemente al di sotto di 35 gradi è un dettaglio fondamentale per la stabilità della purezza dell'azoto a lungo-termine.
Quando scelgono apparecchiature per la generazione di azoto ad elevata purezza-, gli utenti dovrebbero guardare oltre il livello di purezza riportato sulla targhetta e concentrarsi sulla configurazione completa del trattamento dell'aria di alimentazione, del monitoraggio online e della protezione della ridondanza. Un generatore di azoto ad elevata purezza veramente affidabile è quello che fornisce costantemente azoto qualificato in condizioni di fluttuazioni del processo e funzionamento continuo. Shenger Gas si impegna a fornire tali soluzioni, con l'obiettivo finale di consentire ai processi di produzione a valle di ottenere rese più elevate e minori perdite di ossidazione.
