Cet article explique le principe de fonctionnement des générateurs d'azote PSA

L'air peut-il « produire de l'azote » ? Cet article explique le principe de fonctionnement des générateurs d'azote PSA
Chengdu Yizhi Technology
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Fournisseur mondial de solutions de séparation et de purification de gaz industriels, et de solutions de protection de l'environnement
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L'azote a un large éventail d'applications dans le domaine industriel : le traitement thermique des métaux nécessite de prévenir l'oxydation, l'emballage alimentaire nécessite de maintenir la fraîcheur, et la production chimique nécessite une étanchéité au gaz inerte. 
Bien qu'environ 78 % de l'air soit de l'azote, il n'est pas facile de séparer efficacement et économiquement de l'azote de haute pureté de l'air. Comparé à la méthode traditionnelle d'approvisionnement en azote liquide, le générateur d'azote PSA (dispositif de production d'azote par adsorption modulée en pression) est devenu la solution de production d'azote sur site dominante en raison de sa structure simple, de sa faible consommation d'énergie et de son démarrage rapide. Son principe ne peut être dissocié d'un matériau clé : le tamis moléculaire de carbone. 
1. Tamis moléculaire de carbone : un matériau microporeux capable de « reconnaître » les molécules d'azote et d'oxygène 
Les tamis moléculaires de carbone sont un type d'adsorbant microporeux fabriqué à partir de charbon. Leur distribution de taille de pores est extrêmement précise, tombant précisément dans la plage critique où les molécules d'oxygène et d'azote peuvent diffuser. 
La production d'azote PSA utilise précisément ce principe de « séparation dynamique » : 
● Les molécules d'oxygène ont un volume plus petit et une vitesse de diffusion plus rapide, et elles peuvent être préférentiellement adsorbées par le tamis moléculaire de carbone. 
Les molécules d'azote diffusent lentement et ont du mal à pénétrer dans les micropores, s'accumulant ainsi en phase gazeuse. 
Cela signifie que lorsque l'air traverse la tour d'adsorption, les molécules d'oxygène sont adsorbées tandis que les molécules d'azote sont laissées derrière. Ce processus physique apparemment simple est en réalité le résultat d'un contrôle précis du temps, de la pression et du débit. 
II. Adsorption modulée en pression : cycles alternés d'adsorption sous pression et de régénération sous décompression 
Le système PSA se compose généralement de deux tours d'adsorption, qui alternent entre adsorption et régénération pour obtenir une production continue d'azote. 
● Adsorption sous pression 
L'air comprimé entre dans la tour d'adsorption. Les molécules d'oxygène sont préférentiellement adsorbées par le tamis moléculaire de carbone. Le gaz sortant du sommet de la tour est de l'azote de haute pureté. 
● Régénération par réduction de pression 
Lorsque le tamis moléculaire de carbone atteint son point de saturation d'adsorption, la pression à l'intérieur de la tour diminue, et les molécules d'oxygène sont désorbées et évacuées. L'adsorbant retrouve alors son activité. 
Si les deux tours fonctionnent alternativement, un approvisionnement continu en azote peut être réalisé. L'ensemble du processus est entièrement automatisé et ne nécessite aucune intervention manuelle. Une fois sous tension, de l'azote pur avec une pureté allant jusqu'à 95 % à 99,9995 % peut être produit. 

III. Conception du système : améliorer l'efficacité et la stabilité de la séparation 
Afin d'exploiter pleinement les performances du tamis moléculaire de carbone, le générateur d'azote a subi de multiples optimisations en termes de structure et de contrôle : 
● La conception d'une distribution d'air uniforme garantit que l'air entre pleinement en contact avec l'adsorbant dans la tour, améliorant ainsi le taux d'utilisation ; 
● Système de contrôle automatique PLC, gère précisément le temps d'adsorption et de régénération, et surveille le débit, la pression et la pureté en temps réel ; 
La structure modulaire intégrée garantit que l'équipement est compact et occupe peu d'espace. Il peut produire de l'azote qualifié en 20 minutes. 
● Faible consommation d'énergie. L'ensemble du système repose uniquement sur la puissance du compresseur d'air, et le coût d'exploitation est considérablement inférieur à celui de l'approvisionnement en azote liquide. 
IV. Domaines d'application : couvrant presque tous les scénarios nécessitant une « protection inerte » 
Le purificateur d'air PSA est largement utilisé dans divers processus de production industrielle : 
● Traitement thermique des métaux : prévention de l'oxydation et de la décarburation ; 
● Chimie et produits pharmaceutiques : protection des réactions, purge à l'azote des réservoirs de stockage et des pipelines ; 
● Alimentation et boissons : conservation par élimination de l'oxygène, emballage sous atmosphère d'azote ; 
● Industrie électronique : protection inerte dans la production de semi-conducteurs et de composants électroniques. 
La pureté, le débit et la pression du gaz d'azote produit par l'équipement peuvent tous être ajustés de manière flexible en fonction des conditions de travail, et il possède une très forte adaptabilité. 
V. Une méthode efficace pour sélectionner l'azote pur basée sur les changements de pression 
La technologie de purification d'azote PSA utilise l'air comme matière première et les changements de pression comme moyen. Grâce à « l'adsorption sélective » des tamis moléculaires de carbone au niveau microscopique, elle permet une séparation efficace de l'azote et de l'oxygène. 
Elle ne nécessite pas d'équipement cryogénique complexe ni d'approvisionnement externe en azote liquide, et peut obtenir de manière stable de l'azote gazeux de haute pureté. 
En bref : 
Admission d'air → Changement de pression → Séparation azote-oxygène → Approvisionnement continu en azote. 
Ce principe simple mais efficace fait du générateur d'azote PSA l'une des solutions de production d'azote industriel les plus rentables disponibles aujourd'hui.