Generator azotu

Generatory azotu są używane w laboratoriach na całym świecie do zasilania przyrządów analitycznych. Generatory azotowe (N2) mogą produkować do 99,999% czystego azotu za jednym naciśnięciem przycisku. Systemy wytwarzania azotu są nadal najbardziej efektywnym sposobem dostarczania gazu do przyrządów. W przeciwieństwie do butli gazowych, generator azotu stale dostarcza gaz o stałej, wysokiej czystości. Azot jest gazem obojętnym, czyli nie jest zbytnio reaktywny z innymi pierwiastkami i substancjami chemicznymi. Azot stanowi około 78% ziemskiej atmosfery, co oznacza, że codziennie wdychamy więcej azotu niż jakiegokolwiek innego pierwiastka.

Najlepsze generatory azotu – ranking

• Nitrogen generator, Genius 1053
• Genius 1053UHP nitrogen generator, NG5000A
• Infinity XE 5040
• Solaris XE
• Precision Nitrogen Trace, Peak Scientific

Generator azotu w laboratorium: test i kryteria wyboru

Istnieje alternatywa dla butli azotowych, jest to tzw. zakładowy generator azotu. Generator azotu nie tylko eliminuje konieczność wymiany butli, ale także zapewnia nieprzerwane dostawy gazu o stałej czystości. Azot jest generowany przy użyciu jednej z dwóch technologii, a mianowicie adsorpcji zmiennociśnieniowej (PSA) i membranowych generatorów azotu.

Generatory azotu – zalety:

• Niezawodne, ciągłe, kompletne dostawy azotu do celów laboratoryjnych
• Bardziej ekonomiczne niż tradycyjne butle gazowe, eliminuje się powtarzające się koszty administracyjne i dostawy.
• Bardziej praktyczne i przyjemne – bez obaw o bezpieczeństwo, bez ręcznego przenoszenia butli z gazem sprężonym lub naczyń kriogenicznych
• Zintegrowana, wysokowydajna sprężarka eliminuje konieczność zasilania we własnym zakresie – jest to prawdziwie samodzielne rozwiązanie, które nie wymaga żadnego dodatkowego wyposażenia.
• Sprawdzona, solidna technologia – tysiące generatorów azotu dostarcza gaz w laboratoriach na całym świecie
• Wskaźniki stanu wymagań w zakresie konserwacji zapobiegawczej umożliwiają maksymalną dostępność
• Dostawy są eliminowane, co skutkuje niższym bilansem CO₂.

Cena podstawowego generatora azotu:

• Małe przepływowe generatory azotu 9000 do 60 000 złotych
• Średnie przepływowe generatory azotu 60 000 do 300 0000 złotych
• Duże przepływowe generatory azotu kosztują od 300 000 złotych wzwyż

Cena generatora azotu różni się w zależności od wymaganych opcji. Niektóre opcje do rozważenia to:

• Zbiorniki buforowe azotu – rozmiary zbiorników różnią się w zależności od zastosowania. Aplikacje o stałym przepływie (przykład: blanszowanie) zazwyczaj nie wymagają dużego zbiornika buforowego. Jednak klienci z przerywanymi przepływami (przykład: przenoszenie produktu) mogą wymagać zbiornika, aby zaspokoić duże zapotrzebowanie w krótkim czasie.
• Analizatory tlenu – niektóre zastosowania są bardzo krytyczne, a poziom tlenu musi być monitorowany.
• Wysokie wymagania ciśnieniowe – zastosowania potrzebujące azotu pod wysokim ciśnieniem wymagają azotowego aparatu wspomagającego, aby podnieść ciśnienie azotu do wymaganego ciśnienia.
• Sprężarki powietrza zasilającego – w niektórych przypadkach uzytkownicy nie mają wystarczającej ilości sprężonego powietrza lub wystarczająco wysokiego ciśnienia. W takich przypadkach wymagana będzie specjalna sprężarka powietrza.
• Osuszacze sprężonego powietrza – brak wystarczającej ilości sprężonego powietrza lub wystarczająco wysokiego ciśnienia. Prawie wszystkie generatory azotu (membranowe i PSA) wymagają suchego sprężonego powietrza. Jeśli jakość powietrza zasilającego generator azotu nie jest odpowiednia, przed generatorem azotu może być konieczne zainstalowanie dedykowanego osuszacza powietrza.
• Pakiety montażowe: Pakiety do montażu na płozach są odpowiednie dla zastosowań wymagających pracy w trybie “plug and play”.

Membranowe generatory azotu

Zasada działania membranowego generatora azotu polega na tym, że powietrze atmosferyczne jest sprężane przez sprężarkę powietrza i przepuszczane przez pustą w środku membranę z włókien, która odfiltrowuje głównie tlen, pozostawiając po sobie gaz o wysokiej zawartości azotu.

Bardziej zaawansowane systemy wytwarzania azotu mogą obejmować wiele etapów filtracji przed dotarciem do membrany, co usuwa więcej innych cząstek w gazie, takich jak pył i wilgoć. Filtry o drobnych oczkach są powszechnie stosowane w procesie wytwarzania azotu, są one przeznaczone do usuwania cząstek w powietrzu, podczas gdy osuszacze powietrza są wykorzystywane do usuwania wilgoci. Oprócz zapewnienia wyższej czystości azotu, te dodatkowe etapy filtracji chronią membranę.

Generatory azotu z metodą adsorpcji zmiennociśnieniowej (PSA)

Generator azotu PSA (Pressure Swing Adsorption) działa podobnie jak membranowy generator azotu, jeśli chodzi o sprężanie powietrza atmosferycznego za pomocą sprężarki powietrza. Zamiast przechodzić przez membranę, generator azotu PSA będzie przepuszczał powietrze przez kolumnę szczelnie upakowanego materiału pod ciśnieniem wykonaną z węgla zwanego węglowym sitem molekularnym (CMS).

CMS przepuszcza tylko mniejsze cząsteczki azotu, podczas gdy większe cząsteczki tlenu i innych cząsteczek są adsorbowane przez CMS pozostawiając azot o wysokiej czystości. Do generatora azotu PSA wymagane są dwie kolumny CMS, ponieważ jedna z nich jest zdeprusowana, a druga przepycha powietrze przez sito pod ciśnieniem.

Podobnie jak w przypadku membranowego generatora azotu, zaawansowany generator azotu PSA będzie zawierał etapy wstępnej filtracji w celu usunięcia cząstek pyłu i wilgoci z powietrza przed wejściem do CMS.

Generatory azotu a butle z gazem azotowym

W przypadku większości spektrometrów masowych wymagana jest duża objętość azotu, co oznacza, że butle mogą zostać zużyte w ciągu kilku dni przy użyciu instrumentu LC-MS. Może to skutkować regularnymi przerwami w analizach i niedogodnością wynikającą z konieczności przełączania butli lub oczekiwania na dostawy azotu. Dodatkową niedogodnością jest niespójnść gazowa wynikające ze zmian butli, gdy osiągają one dolną granicę swojej pojemności. Jest to spowodowane tym, że zanieczyszczenia mogą dostać się do pustej przestrzeni. Zanieczyszczenia te mogą mieć wpływ na integralność analizy, ponieważ mogą reagować z próbką.

Te niespójności i niedogodności są eliminowane przez generator gazu azotowego, dlatego też coraz więcej laboratoriów zwraca się do generatorów azotu w celu dostarczenia gazu do przyrządu. Generator azotu jest szczególnie przydatny w zastosowaniach, w których nie ma czasu na wstrzymanie analizy podczas wymiany butli z gazem.

Generator azotu na miejscu jest bezpieczniejszym rozwiązaniem niż stosowanie butli, ponieważ pracownicy nie muszą przemieszczać ciężkich butli po laboratorium. Istnieją korzyści ekonomiczne, ponieważ generowanie azotu na miejscu zmniejsza obciążenie administracyjne związane z zamawianiem butli (zwiększenie zamówień i planowanie dostaw), płaceniem opłat za dostawę. Co więcej, cena gazu dostarczanego w butlach może się zmieniać z miesiąca na miesiąc, ponieważ cena rynkowa gazu azotowego podlega wahaniom podaży i popytu. Konieczne jest rozważenie korzyści dla środowiska wynikających z wyeliminowania ciągłych dostaw gazu. Należy wziąć pod uwagę produkcję samego gazu, ponieważ produkcja gazu w zakładzie produkującym azot wymaga ogromnych ilości energii.

Stosowanie generatora azotu w nowoczesnym laboratorium

Działanie nowoczesnych laboratoriów zmieniło się na stałe wraz z wprowadzeniem generatorów azotu wprowadzających wytwarzanie gazu na miejscu. Tysiące laboratoriów na całym świecie zmodernizowało swoje działanie poprzez wydajną metodę dostarczania gazu do swoich narzędzi analizy. Ci, którzy jeszcze tego nie zrobili, powinni w najbliższej przyszłości wyposażyć swoje laboratoria ze względu na niepewność i niedogodności związane z dostawami gazu.

Gaz azotowy jest wykorzystywany w analizach laboratoryjnych od dziesięcioleci. W przeszłości laboratoria musiały dostarczać gaz azot w butlach lub w butelkach z najbliższego zakładu azotowego, co dla niektórych laboratoriów mogło trwać kilka dni. Te butle zasilały LC-MS (chromatograf cieczowy – spektrometr masowy) lub detektory w przypadku GC (chromatograf gazowy), co pozwalało laboratoriom na przeprowadzenie jego analizy.

Zastosowanie generatorów azotu

Azot jest wykorzystywany w wielu gałęziach przemysłu w szerokim zakresie zastosowań. Jest on stosowany głównie jako gaz ochronny do inercji, w celu zapobiegania pożarom i wybuchom. Azot jest obojętnym gazem. W tym celu jest on tłoczony w zbiornikach, rurociągach, reaktorach aby wyprzeć naturalny tlen obecny w powietrzu. Tlen może reagować z różnymi gazami i pyłami oraz prowadzić do stanów zapalnych. Przykłady to przemysł naftowy i gazowy, przemysł stoczniowy, górnictwo i drążenie tuneli, technologia lotnicza, jak przemysł chemiczny i farmaceutyczny.

Ponadto, azot może poprawić jakość produktu. Na przykład, jest on stosowany w wielu procesach, takich jak lutowanie, spawanie łukowe i cięcie laserowe jako gaz do cięcia lub osłonowy i gaz obojętny. W ten sposób zapobiega utlenianiu się elementów obrabianych.

W przemyśle metalurgicznym stosowany jest do odgazowywania pieców. Bez użycia azotu w piecach, wtrącenia gazowe (np. wodór) mogą występować w cieczy lub metalu hartowniczym. Prowadzi to do złej jakości i zmęczenia materiału.

Pakowanie żywności w procesie MAP (Modified Atmosphere Packacking) odbywa się z wykorzystaniem azotu. W procesie tym żywność jest pakowana w ochronnej atmosferze azotu. W ten sposób zapobiega się kontaktowi żywności z tlenem, a tym samym reakcjom oksydacyjnym i enzymatycznym. Dzięki temu produkty żywnościowe mają dłuższy okres przydatności do spożycia.

W rolnictwie azot jest wykorzystywany w szczególności do nawożenia. Azot jest ważnym składnikiem odżywczym, który jest przekształcany przez rośliny w białko. Sztucznie wyprodukowany azot może być wykorzystany do zrównoważenia niskiej zawartości azotu w glebie i tym samym wspierania wzrostu roślin.