Атмосферный газ состоит из азота, кислорода, углекислого газа, аргона и других газов. Молекулы этих газов отличаются друг от друга по размеру, что дает возможность отделить молекулы азота от остальных молекул. В этом и заключается принцип работы генератора азота - отделение молекул азота от других молекул атмосферного газа. Для того, чтобы этот процесс был эффективным, атмосферный воздух подается в генератор под давлением, которое, как правило, колеблется в диапазоне от 4 до 15 бар.

Большинство генераторов азота производства компании Atlas Copco — это генераторы короткоцикловой безнагревной адсорбции. В таких генераторах одновременно происходит два процесса: процесс отделения молекул азота - адсорбция, и процесс восстановления молекулярного сита для продолжения работы - так называемая десорбция. Генераторы короткоцикловой адсорбции оборудованы двумя колоннами: одна колонна находится в работе, выполняя полезную функцию, отделяя азот необходимой чистоты, а другая колонна находится в процессе регенерации, т.е. восстановления своей работоспособности и подготовке к тому, чтобы выполнять полезную функцию. Эту самую полезную функцию выполняет молекулярное сито - наполнитель, который находится внутри колонн. Это обратимый процесс отделения одних молекул от других. Задача всего устройства в целом - направлять воздушные потоки таким образом, чтобы одна колонна была в работе, а вторая в регенерации. Генераторы азота оборудованы клапанами, которые направляют поток выходящего воздуха либо в одну колонну, либо в другую, регулируя выход азота к накопителю и процесс регенерации. Эти клапаны электроуправляемые и контроль за выходными параметрами осуществляется с помощью микропроцессорного модуля, который оценивает состояние газа на выходе и переключает колонны таким образом, чтобы максимально эффективно использовать оборудование с минимальными потерями. Такой принцип работы с двумя колоннами позволяет обеспечить непрерывное производство азота с желаемым уровнем чистоты.

Инсталляция генератора азота Atlas Copco NGP 450+. Сзади изображен безмасляный винтовой компрессор Atlas Copco ZR 122 VSD FF. Слева изображен ресивер Атлас Копко. Вся система соединена трубопроводом AIRnet. Зеленые трубы - алюминиевые трубы для инертных газов, синие трубы - алюминиевые трубы для сжатого воздуха. Процесс разделения газов происходит под давлением, поэтому для работы генератору азота необходим компрессор, который создаст избыточное давление, чтобы разделение газов стало возможным. Важно учитывать, что от качества воздуха, подаваемого внутрь генератора, сильно зависит срок службы наполнителя - адсорбента. Если мы подаем на вход сильно влажный воздух, с содержанием капельной влаги, то адсорбент достаточно быстро придет в негодность. То же самое можно сказать о наличии масляных паров. Поэтому, как правило перед тем, как подать сжатый воздух в генератор азота, ставят систему подготовки воздуха. В самом общем случае — это рефрижераторный осушитель, который отделяет капельную влагу и осушает воздух до показателей точки росы +3 С° или +5 С°. Дополнительно ставятся фильтры, которые удаляют механические частицы из сжатого воздуха и масляные пары. Очищенный воздух значительно продлевает срок службы наполнителя адсорбента и обеспечивает хорошие показатели качества воздуха на выходе. Т.е. если точка росы на входе в генератор азота +3 С°, то как правило, на выходе из генератора, точка росы будет соответствовать значениям -40 С° или даже в некоторых случаях -70 С°.

В определенных сферах промышленности существуют повышенные требования по остаточному содержанию масла. Чаще всего, это пищевая отрасль, где азот вступает в непосредственный контакт с продуктом, микроэлектроника при пайке плат, или нефтехимия. Как правило, в этих сферах требуется первый либо нулевой класс качества, то есть абсолютное отсутствие паров масла. Добиться нулевого качества помогает безмасляная технология сжатия компрессора. Безмасляный компрессор, установленный перед генератором азота, гарантирует на выходе абсолютно безмасляный азот. Существуют технологии фильтрации, которые обеспечивают высокие показатели по остаточному содержанию масла, не абсолютный ноль, а тысячные и десятитысячные процентов, но такие технологии требуют повышенного внимания со стороны обслуживающих сотрудников и, как правило, они дороги в эксплуатации. В ответственные (совсем не допускающие масла) производственные линии такие системы фильтрации не ставят из-за того, что они основаны на угольной фильтрации, которая чувствительна к повышенным температурам. Воздух из компрессора выходит горячий, и это может повлиять на систему фильтрации, однако отследить высокую концентрацию масла на технологическом уровне, увы, будет невозможно, т.к. необходимых для этого датчиков в системе, как правило, нет. При таких процессах возможен брак конечной продукции.

Наиболее распространенные сферы применения:

Пищевая промышленность. Азот снижает концентрацию кислорода что приводит к гибели всех аэробных бактерий, которые способствуют процессу гниения овощей и фруктов. Азотная среда служит надежной защитой от окисления, что существенно продлевает срок годности многих пищевых продуктов, например молока, которое не так давно могло храниться не более суток. Надутые пакеты чипсов, которые мы привыкли видеть на полках магазинов, также содержат в се