Produzione di azoto con i generatori a membrana

I generatori di azoto a membrana si basano su un principio di funzionamento semplice. La parte principale di tali generatori è costituita dal modulo a membrana (del diametro di circa 10 cm), riempito con piccole fibre polimeriche cave. Nel modulo viene immessa inizialmente aria compressa asciutta e pulita, parte della quale fuoriesce dalle fibre a causa della loro struttura. Durante questo processo, detto permeazione, l'acqua, l'ossigeno e parte dell'argon fuoriescono attraverso il lato delle fibre rivolto verso la membrana. In ultimo rimane soltanto l'azoto. Tale processo è reso possibile dalla diversa velocità di permeazione delle varie molecole; l'H2O permea il modulo molto rapidamente, mentre all'ossigeno occorre un po' più di tempo. L'argon e l'azoto permeano il modulo piuttosto lentamente, quindi rimangono nelle fibre a lungo dopo la fuoriuscita di H2O e ossigeno (fuoriesce anche parte dell'argon, ma sarebbe inefficiente rimuoverlo completamente dal flusso di aria). Scopri qui ulteriori informazioni sulla purezza dell'azoto. A causa della permeazione attraverso la parete delle fibre, nell'alloggiamento della membrana si creerebbe una sovrapressione. Le fibre si ostruirebbero e l'efficienza di permeazione si ridurrebbe notevolmente. Per evitare che ciò accada, nell'alloggiamento è presente un'apertura, lo sfiato del permeato, attraverso la quale tali gas "di scarico" (compresi H2O, ossigeno e argon) possono sfuggire.

È molto importante che l'aria in ingresso nella membrana sia pulita e secca. In caso contrario le fibre, poco profonde, si ostruiscono rapidamente. Per evitare che ciò accada, occorre predisporre un trattamento corretto dell'aria di alimentazione. In alcuni casi i filtri e gli essiccatori necessari sono già integrati nel generatore stesso, e non occorre pertanto installare alcun filtro aggiuntivo fra il compressore e il generatore. Le fibre della membrana sono in grado di gestire il vapore acqueo senza grandi problemi. È tuttavia molto importante che l'aria non contenga acqua liquida, poiché ciò ha un impatto negativo sulla membrana. Occorre pertanto installare a monte del generatore una buona soluzione di separazione dell'acqua, come un essiccatore a refrigerazione. Prestando attenzione all'aria in ingresso nel generatore, si protegge la membrana e si garantisce una lunga durata. Esamina di seguito un'installazione tipica.

Poiché il fattore dell'aria è generalmente inferiore nei generatori PSA, il che si traduce in costi di esercizio inferiori, la scelta fra i due tipi può sembrare semplice. I generatori a membrana offrono tuttavia alcuni vantaggi di rilievo. Il primo consiste nella maggiore semplicità del loro principio di funzionamento, che influisce sui costi di manutenzione e si traduce in un minore ingombro dell'installazione. I generatori a membrana si avviano inoltre più rapidamente e sono molto più silenziosi di quelli PSA, che comportano tipicamente rumori di scarico alla fine di ogni ciclo. Quest'ultimo vantaggio rende i generatori di azoto a membrana più indicati per i luoghi in cui il personale al lavoro è numeroso. Per selezionare il tipo di generatore giusto, è necessario esaminare l'applicazione per cui verrà utilizzato, ed effettuare la scelta tenendo conto del complesso dei vantaggi (e degli svantaggi).