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Choisir l'approvisionnement en azote adapté à votre activité

Pour l'approvisionnement en azote, un choix courant est la livraison de bouteilles de gaz industriel. Cependant, il existe des alternatives plus efficaces, notamment la production sur site avec un générateur PSA ou à membrane. Cet article couvre les différentes options et explique leurs avantages respectifs.

Salle des compresseurs d’alimentation en azote

Méthodes d’approvisionnement traditionnelles : sont-elles fiables ?

Dans le paysage industriel actuel, il est essentiel de disposer d’une alimentation en azote sûre et constante. Avec la logistique mondiale sous pression, même de légères perturbations des livraisons peuvent entraîner un arrêt de la production. Parallèlement, les prix de l’azote augmentent et la demande continue de croître dans des secteurs tels que l’emballage alimentaire, la fabrication de métaux, la chimie et l’électronique.

 

Les réglementations relatives à la pureté du gaz et à la sécurité sur le lieu de travail sont également de plus en plus strictes. De nombreux fabricants opèrent désormais avec des modèles de production juste à temps, où les retards ou les incohérences dans l’approvisionnement en gaz peuvent avoir un impact direct sur la qualité, la sécurité et les délais de livraison des produits.

 

C’est pourquoi il ne s’agit pas seulement de garantir la disponibilité et la fiabilité de votre alimentation en azote. C’est un facteur clé pour assurer le bon fonctionnement de vos opérations, le contrôle de vos coûts et la cohérence de votre production.

Qu’est-ce qui menace votre approvisionnement en gaz ?

Même les opérations les plus organisées sont exposées à des risques lorsque leur approvisionnement en gaz dépend de sources externes. Voici les menaces les plus courantes :

  • Retards logistiques : les fermetures routières, les conditions météorologiques ou les problèmes de transport peuvent facilement perturber les calendriers de livraison.

  • Ruptures de stock de bouteilles : l’approvisionnement en bouteilles dépend de la disponibilité du fournisseur. Une pénurie soudaine ou une livraison manquée peut mettre votre production en danger.

  • Planification des livraisons en vrac : la coordination des livraisons d’azote liquide nécessite un calendrier précis. Tout retard ou erreur de communication peut entraîner des temps d’arrêt ou des commandes d’urgence.

  • Pertes de stockage: l’azote liquide stocké sur site s’évapore progressivement au fil du temps. Ces pertes réduisent la quantité effective disponible pour l’utilisation et nécessitent souvent un réapprovisionnement plus fréquent.

  • Risques de sécurité liés à la manipulation et au transport : le déplacement et le stockage de bouteilles haute pression ou de réservoirs cryogéniques impliquent des risques physiques et des responsabilités réglementaires qui peuvent compliquer vos opérations.

     

Méthodes d’approvisionnement par des tiers : dans quelle mesure sont-elles fiables ?

Azote en bouteille

Conteneurs d’azote

Le premier choix mentionné est l’achat de bouteilles d’azote auprès d’une installation de production hors site. Ce processus est très simple. Vous commandez la quantité d’azote souhaitée pour votre applicationet le fournisseur la livre en grandes bouteilles lourdes.

 

Le N₂O₂, généré par une usine d’azote cryogénique, est transformé en gaz et mis en bouteille sous très haute pression (300 bar). Par conséquent, une grande quantité d’azote gazeux est stockée dans une bouteille relativement petite. Cependant, pour résister à la pression élevée, les conteneurs sont assez volumineux, ce qui ajoute du poids.

Après utilisation, ces bouteilles sont placées dans un cadre, où elles sont stockées pour être récupérées, ce qui nécessite un stockage supplémentaire.

Bénéfices clients

⸰ Une solution simple pour les installations à faible consommation d’azote.

⸰ Fournit de l’azote facilement disponible pour les pics de débit.

⸰ Installation simple.

Inconvénients :

  • En raison de la taille et du poids des bouteilles, le transport n’est pas respectueux de l’environnement.
  • La pression de service doit être supérieure à la pression de la bouteille. Sinon, de l’azote est gaspillé.
  • Prix relativement élevé en raison des coûts de production et d’expédition.
  • Système spécial de changement de cadre de bouteilles requis pour éviter les interruptions du flux de travail.
  • Problèmes de sécurité (manipulation lourde de l’acier, haute pression).
  • Crée une dépendance par rapport aux fournisseurs d’azote.
  • Ne convient pas à une consommation de gaz élevée.

Approvisionnement en azote liquide en vrac

Une deuxième option impliquant un tiers est d’installer un réservoir de stockage d’azote liquide qui est rempli périodiquement par une société de gaz. Ces réservoirs peuvent être loués auprès du fournisseur ou achetés. En outre, un évaporateur est nécessaire pour l’utilisation de l’azote gazeux.

 

Un évaporateur transforme l’azote liquide en azote gazeux. Tout comme l’azote en bouteille, le transport est nécessaire pour l’alimentation en azote liquide, mais dans ce cas, il est livré par un camion-citerne isolé thermiquement. L’azote liquide est ensuite pompé du camion dans le réservoir de stockage isolé.

 

Pour les cas de faible consommation, il est possible de commander de l'azote liquide dans de petits futs appelés vases Dewar. Tout comme l'azote en bouteille, l'azote liquide est produit par une usine d'azote cryogénique.

Bénéfices clients

⸰ Fournit de l’azote facilement disponible pour les pics de débit.

⸰ Généralement plus économique que l’azote en bouteille.

⸰ Les ajustements de capacité sont faciles à adapter à l’évolution des demandes d’azote.

Inconvénients :

  • L’isolation du réservoir n’est pas parfaite. Le gaz liquide peut chauffer et s’évaporer, ce que l’on appelle des pertes par ébullition.*
  • Les contrats à long terme avec les compagnies de gaz sont courants (généralement 5 à 7 ans).
  • Installation supplémentaire requise, y compris une fondation spéciale et un évaporateur.
  • Non écologique.
  • Problèmes de sécurité (l’azote liquide est à -196 °C, il existe un risque de gelures lors de travaux avec de l’azote liquide).
  • L’évaporateur peut geler lorsque votre consommation d’azote est supérieure à la valeur nominale ou lorsqu’il fait froid à l’extérieur.

*Les pertes dues à l'ébullition entraînent des gaspillages. Dès que vous utilisez moins d'azote que la capacité du réservoir, la pression augmente, ce qui entraîne des pertes par ébullition. En l'absence de consommation de gaz, le gaspillage peut représenter jusqu'à 1 % du volume restant dans le réservoir par jour. Pour compenser ces pertes, il est nécessaire de remplir régulièrement le réservoir (généralement une fois par semaine).

 

Production d'azote sur site

Pour une alimentation fiable et continue en azote, la production sur site est largement considérée comme l’option la plus fiable. Des technologies telles que l’adsorption modulée en pression (PSA) et les générateurs à membrane fournissent une production d’azote efficace et ininterrompue adaptée à vos besoins.

 

Générateur à membrane ou PSA pour l’azote

Contrairement aux méthodes précédentes d’achat et de réception d’azote, la génération de votre propre azote n’implique pas le processus cryogénique. Par conséquent, les générateurs d’azote à membrane ou à adsorption modulée en pression (PSA) ne nécessitent pas de températures extrêmes. Ces types d’équipements séparent l’air dans leurs composants par d’autres moyens.

Bien que le PSA et la membrane soient deux technologies très différentes, elles nécessitent toutes deux un flux d’air comprimé pour fonctionner. De plus, comme ces deux générateurs n’utilisent pas de cryogénie, la composition du gaz résultant n’est pas la même.

 

L’azote cryogénique a un niveau de pureté élevé et fixe. La pureté de l’azote des générateurs disponibles dans le commerce peut être réglée en fonction de vos préférences. Il convient de noter qu’atteindre le même niveau de pureté que l’azote généré cryogéniquement est inefficace avec les générateurs PSA et à membrane.

 

Avec ces machines, une plus grande pureté nécessite plus de puissance,ce qui entraîne une augmentation des coûts d’exploitation. Cela dit, les niveaux de pureté des générateurs PSA et à membrane sont suffisants pour la plupart des applications. Les utilisateurs peuvent réduire leur coût par unité d’azote en produisant la pureté adaptée à leur application au lieu de la plus élevée. Pour en savoir plus sur la pureté de l’azote, cliquez ici.

Avantages de la production d’azote sur site :

⸰ Homogénéité et contrôle : la génération sur site permet d’obtenir des niveaux de pureté constants adaptés à des applications spécifiques. 

⸰ Indépendance de l’approvisionnement: elle réduit la dépendance vis-à-vis des fournisseurs externes, minimisant ainsi les retards ou les incohérences potentiels dans l’approvisionnement. 

⸰ Efficacité opérationnelle: produit uniquement la quantité de gaz requise, ce qui contribue à réduire les coûts d’exploitation globaux

⸰ Flexibilité : solutions personnalisables allant d’une pureté de 95 à 99,5 % avec les générateurs à membrane à 99,9995 % avec les systèmes PSA

Inconvénients :

  • Mesures spéciales requises en cas de pics de débit (par ex. réservoir tampon, réservoir tampon haute pression, réservoir tampon de gaz liquide).
  • Moins adaptable à l’évolution des demandes d’azote que l’alimentation en liquide ou en bouteille.
  • Nécessite une maintenance supplémentaire.

Comparaison des méthodes fiables d’alimentation en azote

 

Générateur à membrane

Générateur PSA

Pureté réalisable

Jusqu'à 99,9 %

Jusqu'à 99,999 %

Efficacité :

Elevée

Plus élevée

Performance par rapport à la température

Plus élevée à haute temp.

Plus faible à haute temp.

Encombrement système

Petit

Moyen

Vitesse de démarrage

Secondes

Minutes

Sensibilité à l’eau (vapeur)

Pas d'eau liquide

Air sec

Sensibilité à l’huile

Non autorisée (< 0,01 mg/m³)

Non autorisée (< 0,01 mg/m³)

Niveau de bruit

Très faible

Moyen avec pic de soufflage

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