Comment fonctionne un générateur d'azote ?

L’azote est un gaz inerte utilisé dans l’industrie pour ses propriétés chimiques stables, son absence de toxicité et son rôle essentiel dans des processus variés. Pour les entreprises, produire de l’azote sur site grâce à un générateur permet de bénéficier d’un approvisionnement autonome. Ce générateur d’azote industriel doit être adapté aux besoins de pureté, de débit et de pression requis.

L'air atmosphérique est composé d'environ 78 % d'azote, le reste est constitué d'oxygène, de vapeur d'eau et d'autres gaz. Pour obtenir un azote utilisable industriellement, il est nécessaire de le séparer de ces autres composants. Le générateur d’azote capte l’air ambiant, le comprime et le purifie avant de le faire passer par un module de séparation qui isole l’azote. Le gaz obtenu est ensuite stocké ou dirigé directement vers les applications.

1. Aspiration de l'air ambiant.
2. Compression de l'air.
3. Filtration des impuretés (particules, huile, humidité).
4. Séparation de l'azote via une technologie dédiée (PSA, membrane ou cryogénique).
5. Collecte et stockage de l'azote gazeux.

Un générateur d'azote se compose de plusieurs éléments interconnectés, chacun jouant un rôle spécifique dans le processus de production.

La technologie PSA repose sur un principe d’adsorption alternée des gaz dans deux colonnes remplies de tamis moléculaires de carbone.

1. L'air comprimé propre entre dans la tour A.
2. Les tamis moléculaires adsorbent les molécules d'oxygène, de CO₂ et de vapeur d'eau.
3. Les molécules d'azote, plus grosses, traversent la colonne et sont collectées.
4. Pendant ce temps, la tour B est dépressurisée : les tamis se régénèrent.
5. Le système alterne les flux pour assurer une production continue.

Ce processus permet d’obtenir de l’azote d’une pureté très élevée, allant jusqu'à 99,999 %. Ce type de générateur d’azote de haute pureté est adaptée aux industries exigeant une qualité de gaz irréprochable comme la pharmaceutique, l’électronique et la plasturgie.

La technologie à membrane utilise un module contenant des fibres polymères creuses. Le principe repose sur la perméation différentielle des gaz à travers ces fibres.

1. L'air comprimé propre et sec entre dans le module.
2. Les gaz tels que l'oxygène, la vapeur d'eau et le CO₂ traversent les parois des fibres.
3. L'azote, moins perméable, reste dans le centre des fibres et est collecté.
4. Un évent permet d'évacuer les gaz évacués (perméat).

Cette technologie est simple, économique en énergie et nécessite peu d'entretien. Elle est idéale pour des puretés jusqu'à 99 % et des applications comme le gonflage de pneus, l'inertage, ou la prévention d’incendie.

La séparation cryogénique repose sur un processus physique de refroidissement et de distillation de l’air. Cette méthode, bien que plus complexe et coûteuse, permet de produire de l’azote d’une pureté extrêmement élevée (jusqu’à 99,9995 %), répondant aux exigences des secteurs sensibles comme la chimie lourde ou la fabrication de composants électroniques très spécialisés.

1. L’air est comprimé, purifié, puis refroidi jusqu’à sa liquéfaction.
2. Le liquide obtenu est introduit dans une colonne de distillation fractionnée.
3. Chaque gaz (azote, oxygène, argon, etc.) est séparé selon son point d’ébullition.
4. L’azote gazeux est ensuite vaporisé, contrôlé en pureté, puis stocké ou injecté dans le réseau.

Cette technologie très performante est utilisée dans les unités de production à grande échelle du fait de son besoin énergétique élevé et de son investissement initial conséquent.

Pour choisir un générateur d’azote adapté, plusieurs paramètres doivent être analysés selon les besoins de production :

1. Pureté de l'azote : varie de 90 % à 99,999 %, selon l’application (ex. : 99,9 % en agroalimentaire, 99,999 % en électronique).
2. Débit nécessaire : exprimé en Nm³/h, il dépend du rythme de production.
3. Pression de sortie : adapte le gaz aux équipements en aval.
4. Point de rosée : indicateur de séchage, critique pour certaines industries sensibles à l'humidité.

Les niveaux de pureté varient en fonction de la sensibilité des processus aux contaminants. Par exemple, une application de découpe laser nécessite un azote extrêmement pur pour éviter toute oxydation de la zone de coupe, tandis que l’agroalimentaire tolère une pureté légèrement inférieure pour préserver la qualité des aliments. La compréhension des besoins en pureté est donc essentielle pour sélectionner la technologie de génération d’azote la plus adaptée. Il faut aussi tenir compte du débit et des contraintes économiques.

• Réduction des coûts : suppression des livraisons de bouteilles ou de réservoirs.
• Autonomie et continuité : l’azote est disponible 24/7.
• Sécurité accrue : pas de manipulation de bouteilles sous pression.
• Gain de place : moins de stockage physique nécessaire.
• Contrôle renforcé : gestion précise de la pureté et du débit.

Pour garantir le bon fonctionnement et la longévité d’un générateur d’azote, un entretien régulier est indispensable :

• Remplacement des filtres à air et huile toutes les 2 000 à 4 000 heures.
• Inspection des tamis ou membranes selon les cycles d’usage.
• Contrôle des capteurs, valves et systèmes de régulation.
• Surveillance de la qualité de l'air en amont pour préserver les modules internes.

Une maintenance bien planifiée assure des performances optimales et une durée de vie pouvant dépasser 10 ans.