GENERATORI D’AZOTO ON-SITE

TECNOLOGIA PSA (PRESSURE SWING ADSORPTION)
Questa tecnologia consente di concentrare l’azoto presente nell’aria ambiente, tipicamente dal 78% fino al 99,99%. Il processo prevede la compressione e il trattamento dell’aria — filtraggio delle impurità, deumidificazione ed eventualmente condizionamento termico — seguiti dal passaggio ciclico attraverso letti di carbone attivo.

Questi letti intrappolano selettivamente le molecole di azoto all’interno della loro struttura porosa e le rilasciano nei cicli successivi, dando vita a un flusso di azoto concentrato. Il ciclo è gestito alternando due serbatoi per garantire una fornitura continua di azoto ad alta purezza.

TECNOLOGIA  A MEMBRANA
Questa tecnologia utilizza fibre cave polimeriche dotate di una struttura porosa progettata per trattenere le molecole di azoto, consentendo al contempo il passaggio delle molecole più piccole, principalmente $O_2$, attraverso le pareti della fibra. Di conseguenza, l’azoto con una purezza fino al 99,5% (e fino al 99,9% per alcuni produttori) viene raccolto a un’estremità della fibra, mentre gli altri gas vengono espulsi attraverso le pareti della membrana stessa.

• Purezza (Concentrazione di Azoto): La purezza è il principale fattore di scelta. Poiché i costi energetici per la produzione di azoto aumentano con il crescere dei livelli di purezza, questo parametro dovrebbe allinearsi alle effettive esigenze operative. Ad esempio, per scopi di inertizzazione, una purezza superiore al 98% potrebbe non ridurre significativamente i rischi di esplosione. Purezze più elevate potrebbero essere necessarie per altre applicazioni. Idealmente, per purezze superiori al 99,9%, dovrebbero essere considerate la tecnologia PSA o quella criogenica (per grandi capacità e produzione di azoto liquido). Per intervalli di purezza compresi tra il 96% e il 99,5%, la tecnologia a membrana è generalmente preferita grazie alla costruzione e alla manutenzione più semplici. Tuttavia, quando i requisiti di purezza si avvicinano al 99% o oltre, il consumo energetico della membrana aumenta in modo esponenziale, rendendo il PSA più vantaggioso.

• Efficienza Energetica: Il consumo energetico è un fattore critico, specialmente considerando le spese operative (OPEX). La scelta della tecnologia influisce significativamente sui costi energetici e la selezione di un sistema più efficiente può giustificare i costi di investimento lungo l’intera vita operativa dell’impianto.

• Costi di Manutenzione: Le differenze tecnologiche influenzano gli approcci alla manutenzione. I sistemi a membrana offrono tipicamente un accesso più agevole per la manutenzione: i componenti sono generalmente accessibili, leggeri e gestibili manualmente. Sono privi di valvole ad alto numero di cicli e la sostituzione della membrana è semplice e pulita. Al contrario, i sistemi PSA comportano componenti più complessi come i letti di carbone attivo, che richiedono un’attenzione particolare durante la sostituzione per evitare danni o contaminazioni.

• Sensibilità Chimica: Le membrane sono altamente sensibili alla contaminazione da idrocarburi e ozono, che possono danneggiare irreversibilmente le fibre polimeriche e ridurre rapidamente le prestazioni. Pertanto, il produttore del generatore deve prestare particolare attenzione al controllo di questi contaminanti nel flusso d’aria di alimentazione.

• Condizioni Operative e Fattori Ambientali: Le unità PSA offrono prestazioni migliori a temperature più basse (circa 35-40°C) e sono adatte a climi temperati, operando generalmente a pressioni inferiori. I sistemi a membrana tendono a essere più efficienti a temperature da moderate a elevate (fino a 60°C) e sono preferibili in ambienti caldi.

CONCLUSIONE:
La scelta della tecnologia ottimale dipende da una valutazione completa dei requisiti tecnici, delle condizioni ambientali, degli obiettivi di sostenibilità energetica e delle competenze del team operativo. La decisione è spesso un mix di considerazioni tecniche e fattori soggettivi, il che rende ogni selezione unica.

Sfruttando la propria esperienza, SINERGIA S.p.A. può assistere nella stima di CAPEX e OPEX, aiutando a identificare le strategie per mitigare specifiche sfide di installazione e operative, e facilitare una decisione informata tra le soluzioni PSA e a membrana.