La tecnologia PSA per la produzione di azoto è oggi una delle soluzioni più diffuse per ottenere azoto dall’aria compressa direttamente in azienda.
Grazie a questo sistema, è possibile disporre di azoto con il livello di purezza richiesto dal processo produttivo, riducendo i costi di approvvigionamento e aumentando l’autonomia dello stabilimento.
ILT Energia progetta e realizza sistemi per la produzione on-site di gas tecnici, tra cui i generatori di azoto industriali Serie Nitro, sviluppati per garantire una produzione continua e controllata direttamente nel luogo di utilizzo.
Nel precedente articolo abbiamo approfondito il funzionamento del generatore di azoto e i vantaggi della produzione di azoto on-site. Vediamo ora nel dettaglio come opera la Pressure Swing Adsorption e perché questa tecnologia viene utilizzata in numerose applicazioni industriali.
Come funziona la tecnologia PSA per la produzione di azoto?
La tecnologia PSA, acronimo di Pressure Swing Adsorption, è un processo di separazione dei gas che permette di estrarre l’azoto presente nell’aria compressa sfruttando le differenti caratteristiche molecolari dei gas che la compongono.
L’aria atmosferica è costituita per circa il 78% da azoto, per il 21% da ossigeno e, in percentuali minori, da argon, anidride carbonica e altri gas.
All’interno di un generatore di azoto PSA, l’aria compressa attraversa un materiale adsorbente chiamato Carbon Molecular Sieve, o CMS. Il setaccio molecolare trattiene selettivamente l’ossigeno e altri componenti dell’aria, mentre l’azoto prosegue verso il serbatoio di accumulo o direttamente verso il processo produttivo.
È importante distinguere tra adsorbimento e assorbimento: nel processo PSA le molecole vengono trattenute sulla superficie del materiale adsorbente, anziché penetrare al suo interno.
Il risultato è una produzione continua e controllata di azoto, con una purezza configurabile in funzione delle specifiche esigenze applicative.
Come funziona la produzione di azoto dall’aria compressa?
La produzione di azoto dall’aria compressa mediante tecnologia PSA avviene attraverso un ciclo automatico composto da diverse fasi.
1. Trattamento e filtrazione dell’aria compressa
Prima di entrare nel generatore PSA, l’aria compressa deve essere adeguatamente trattata.
Filtri ed essiccatori eliminano particelle solide, condensa, vapori d’olio e altri contaminanti che potrebbero compromettere nel tempo le prestazioni del Carbon Molecular Sieve.
Una corretta qualità dell’aria in ingresso è quindi fondamentale per preservare l’efficienza del sistema e la durata del materiale adsorbente.
2. Separazione dell’azoto
Una volta filtrata, l’aria compressa viene convogliata all’interno di una colonna contenente il Carbon Molecular Sieve.
Durante questa fase, il CMS adsorbe più rapidamente le molecole di ossigeno e altri gas presenti nell’aria. Le molecole di azoto, invece, attraversano la colonna e vengono indirizzate verso il serbatoio di accumulo.
Un sistema di controllo verifica i principali parametri operativi e permette di monitorare la qualità dell’azoto prodotto.
3. Rigenerazione del materiale adsorbente
Quando il materiale adsorbente presente nella prima colonna raggiunge un determinato livello di saturazione, la pressione viene ridotta.
La depressurizzazione libera l’ossigeno e gli altri gas trattenuti dal CMS, consentendo al materiale di rigenerarsi e prepararsi a un nuovo ciclo produttivo.
4. Alternanza delle colonne PSA
Un generatore di azoto PSA utilizza generalmente due colonne che lavorano in alternanza.
Mentre una colonna produce azoto, la seconda viene depressurizzata e rigenerata. Successivamente, le funzioni vengono invertite.
Questa alternanza continua tra adsorbimento e rigenerazione permette di garantire un flusso di azoto stabile, senza interruzioni del processo produttivo.
È proprio questo principio di variazione della pressione, indicato dall’espressione Pressure Swing Adsorption, a rendere la tecnologia PSA efficiente, automatizzata e affidabile.
I vantaggi della tecnologia PSA per la produzione di azoto
Installare un generatore di azoto PSA consente di produrre il gas direttamente nel luogo in cui viene utilizzato, dimensionando il sistema in base alla portata, alla pressione e alla purezza richieste dall’applicazione.
Tra i principali vantaggi della produzione on-site troviamo:
- produzione continua di azoto direttamente in stabilimento;
- riduzione della dipendenza da bombole, pacchi bombole o forniture di azoto liquido;
- maggiore controllo sui costi operativi;
- purezza dell’azoto adattabile alle esigenze del processo;
- riduzione delle attività logistiche legate alla consegna e alla sostituzione delle bombole;
- minore necessità di stoccaggio del gas;
- disponibilità costante di azoto;
- gestione automatizzata del processo;
- manutenzione programmabile;
- maggiore autonomia produttiva.
La convenienza di un generatore deve essere valutata considerando i consumi effettivi di azoto, il livello di purezza richiesto, le ore di funzionamento dell’impianto e i costi attuali di approvvigionamento.
Generatori di azoto PSA Serie Nitro di ILT Energia
I generatori di azoto Serie Nitro di ILT Energia utilizzano la tecnologia PSA per separare l’azoto dall’aria compressa e produrre gas ad alta purezza direttamente in azienda.
Il sistema è progettato per fornire un flusso continuo di gas e per monitorare la purezza dell’azoto prodotto, offrendo alle aziende maggiore controllo sul processo e sulla disponibilità del gas.
La gamma comprende differenti configurazioni, selezionabili in base a parametri come:
- consumo di azoto;
- portata necessaria;
- pressione di utilizzo;
- purezza richiesta;
- continuità del processo;
- caratteristiche dell’impianto di aria compressa;
- settore e tipo di applicazione.
Nei generatori Serie Nitro di ILT Energia, la tecnologia PSA per la produzione di azoto permette di ottenere il gas direttamente dall’aria compressa, assicurando continuità, controllo della purezza e maggiore autonomia produttiva.
ILT Energia affianca il cliente nell’analisi delle esigenze produttive e nella scelta della configurazione più adatta, con l’obiettivo di integrare il generatore all’interno dell’impianto esistente e ottimizzare la produzione on-site.
Applicazioni industriali della produzione di azoto on-site
La tecnologia PSA viene impiegata in numerosi settori che necessitano di una disponibilità costante e controllata di azoto.
Industria alimentare e packaging
L’azoto viene utilizzato nel confezionamento in atmosfera protettiva, nell’inertizzazione di serbatoi e contenitori e nei processi in cui è necessario limitare il contatto dei prodotti con l’ossigeno.
Industria farmaceutica
Nei processi farmaceutici l’azoto può essere utilizzato per inertizzare ambienti e apparecchiature, proteggere sostanze sensibili all’ossidazione e controllare l’atmosfera durante determinate fasi produttive.
Taglio e lavorazioni laser
L’azoto viene impiegato come gas di assistenza in diverse lavorazioni laser, in particolare quando è necessario ridurre l’ossidazione del materiale durante il taglio.
Elettronica
Nel settore elettronico può essere utilizzato per creare atmosfere controllate durante la produzione, la saldatura e il trattamento di componenti sensibili.
Industria chimica
L’azoto viene utilizzato per l’inertizzazione di serbatoi, tubazioni e reattori, contribuendo a mantenere condizioni di processo controllate.
Automotive e lavorazione dei metalli
Nel settore automotive e nella produzione di componenti metallici viene impiegato in trattamenti termici, lavorazioni meccaniche, processi laser e applicazioni che richiedono un’atmosfera a basso contenuto di ossigeno.
Per approfondire le diverse possibilità di utilizzo è possibile consultare le applicazioni industriali dei generatori ILT Energia.
Come scegliere un generatore di azoto con tecnologia PSA?
La scelta del generatore non dovrebbe basarsi esclusivamente sulla quantità massima di azoto producibile.
Per dimensionare correttamente il sistema è necessario valutare:
- la portata media e i picchi di consumo;
- il livello di purezza realmente necessario;
- la pressione richiesta dal processo;
- il numero di ore di funzionamento;
- la qualità e la disponibilità dell’aria compressa;
- la presenza di eventuali serbatoi di accumulo;
- le possibilità di espansione futura dell’impianto.
Richiedere una purezza superiore a quella effettivamente necessaria può aumentare il consumo di aria compressa e incidere sui costi operativi. Per questo motivo è importante configurare il generatore partendo dalle reali condizioni di utilizzo.
Domande frequenti sulla tecnologia PSA
Cos’è la tecnologia PSA?
La tecnologia PSA, Pressure Swing Adsorption, è un sistema di separazione dei gas che permette di produrre azoto dall’aria compressa. Il processo utilizza un materiale adsorbente che trattiene principalmente l’ossigeno, lasciando passare l’azoto.
Come funziona un generatore di azoto PSA?
Un generatore di azoto PSA utilizza due colonne contenenti Carbon Molecular Sieve. Una colonna produce azoto mentre la seconda si rigenera. Le due colonne si alternano automaticamente per assicurare una produzione continua.
Quale purezza di azoto si può ottenere?
La purezza ottenibile dipende dalla configurazione del generatore, dalla portata richiesta e dalle caratteristiche del processo. I sistemi PSA possono produrre azoto con livelli di purezza elevati, configurabili in base all’applicazione.
Quali sono i vantaggi della produzione di azoto dall’aria compressa?
Produrre azoto dall’aria compressa permette di ridurre la dipendenza dai fornitori esterni, semplificare la logistica, diminuire la necessità di stoccaggio e disporre di una fornitura continua direttamente presso il luogo di utilizzo.
Un generatore PSA può sostituire completamente le bombole?
In molte applicazioni industriali sì, purché il generatore sia correttamente dimensionato in base ai consumi, alla pressione e alla purezza richieste. La sostituzione delle bombole deve essere valutata attraverso un’analisi tecnica delle reali esigenze del processo produttivo.
Grazie ai generatori Serie Nitro di ILT Energia, è possibile integrare la produzione on-site di azoto nel processo industriale, riducendo la dipendenza dalle forniture esterne e migliorando il controllo sui consumi.
Stai valutando l’installazione di un generatore di azoto PSA?
Scopri i generatori di azoto Serie Nitro e individua la configurazione più adatta alle esigenze del tuo processo produttivo.
