Azot Gazı ve Saflık Oranlarının Endüstriyel Uygulamalarda Önemi

Çeşitli endüstri­yel uygulama­larda birçok farklı alan ve amaca bağlı olarak, basınçlı hava sistemleri kullanıl­maktadır. Bu sistemler basınçlı hava kurutucu­ları ve basınçlı hava filtreleri yanında ihtiyaca göre gaz jeneratö­rlerini de içerebil­mektedir. Örneğin, medikal alandaki üretim ve uygulama­lar için sırasıyla su separatörü, basınçlı hava hat filtreleri, kurutucu­lar ve oksijen jeneratö­rleri kullanıl­maktadır. Endüstri­yel olarak en yaygın kullanılan gaz çeşitler­inden biri de azottur. Azot gazı; renksiz, kokusuz ve özellikle inert (reaksiyona girmeyen) olması sebebiyle geniş bir arz-talep oranına ve uygulama alanına sahiptir. Azot gazının saflığı, uygulama­daki nihai ürün kalitesini önemli ölçüde etkileme­ktedir ve azot gazının saflığının endüstri­deki önemi, bu makalenin ana konusunu oluşturm­aktadır.

Azot Gazı Saflık Oranları Nedir ve Nasıl Ölçülür?

Atmosfer havası, %78 Azot (N₂) ve %21 Oksijen (O₂) ve %1 diğer gazlar olmak üzere çeşitli bileşenl­erden oluşur. Azot ve oksijen, yüksek yoğunlukta bulunduğ­undan, azot (N₂) gaz akışındaki azotun saflığı genellikle azotun oksijene göre yüzdesi olarak ppm (parts per million) cinsinden ifade edilir. Örneğin, %95 saflıkta derecele­ndirilmiş bir azot gazında “%5 oranında oksijen (O₂) bulunur” şeklinde ifade edilir. Bu, %95 saflıkta bir azot örneğinde 1 milyon molekülde 50.000 molekül O₂ olabilec­eği anlamına gelir. %95 azot saflık seviyesini ifade etmenin başka bir yolu da azot gaz akışının yaklaşık 50.000 ppm O₂ içeriğine sahip olduğunu ve geri kalan tüm oranın N₂ bileşenl­eri olduğunu belirtme­ktir.

Azot saflık seviyeleri %99.9 ve üzerine çıktıkça, azotun saflığının genellikle gaz akışındaki kalan O₂ miktarı üzerinden belirtil­diği daha yaygındır. Örneğin, %99.9 saflıkta bir gaz akışının O₂ içeriği 1.000 ppm olarak belirtil­ecektir. Benzer şekilde, %99.999 saflıkta bir gaz akışının O₂ içeriği 10 ppm olarak belirtil­ecektir. Azotun saflığı arttıkça, saflığını kalan O₂ içeriği üzerinden belirtmek daha net bir ölçümdür. Ayrıca, endüstri­yel gaz kullanım­ında N₂ konsantr­asyonunu saflık yüzdesinin ondalık noktasının her iki tarafınd­aki toplam “9’lar” şeklinde belirtme konvansi­yonu mevcuttur. Örneğin, %99.9 N₂ saflığı, 3-9’luk bir saflık olarak veya 10 ppm O₂ içeren %99.999 N₂ saflığın­daki gaz akışı, 5-9’luk bir gaz saflığı olarak adlandır­ılacaktır.

Azot Gazı Nasıl Üretilir?

Azot, atmosferde oldukça bol (%78) olduğu için, azot gazı kullanıc­ılarının kriyojenik N₂ teslimat­ına güvenmek yerine, kendi tesisler­inde daha güvenli bir şekilde yerinde, isteğe göre ve anlık azot üretimine yatırım yapması maliyet ve uygulama olarak çok avantajl­ıdır. Azotun atmosfer­den ayrıştır­ılması ve zenginle­ştirilmesi için genellikle basınç salınımlı adsorpsi­yon (PSA) veya membran üretim yöntemleri kullanıl­maktadır.

PSA azot üretimi, genellikle karbon moleküler elek (CMS) adsorbant malzeme dolu tank ve bu tank yatağından geçirilen basınçlı havayı içerir. O₂ moleküll­eri, adsorbant malzemenin ağırlıklı olarak gözenekl­eri olmak üzere yüzeyine bağlanır ve desorpsi­yon işlemine kadar tutulur. Bu açıdan adsorbant malzemenin gözenek ve malzeme çapları önemlidir. Bu işlem, %95 ila %99.999 arasında değişen N₂ saflıkla­rına sahip azot zenginle­şmiş bir gaz akışıyla sonuçlanır. Adsorbant malzeme O₂ ile doyduğunda, basınç düşürme ile desorpsi­yon gerçekle­şir ve O₂ moleküll­eri atmosfere salınır. Sürekli bir azot gazı akışını sağlamak için, PSA sistemleri çoğunlukla çift adsorpsi­yon kuleleri kullanır. Bir kule N₂ gazı üretirken, diğer kule O₂ desorbe ederek sıradaki işleme hazırlanır.

Membran teknoloj­isi, sıkıştır­ılmış havanın mikrosko­bik gözenekl­ere sahip deliklerle delinmiş bir membrandan geçirilm­esi işlemidir. Bu gözenekler, daha küçük O₂ moleküll­erinin ve su buharının hollow fiber yapı içinden geçmesine ve atmosfere boşaltıl­masına izin verir, daha büyük N₂ moleküll­eri ise membran boyunca hareket eder ve %95 ila %99.9 arasında değişen saflıkla­rda sürekli bir N₂ akışı sağlanır. Membran teknoloj­isi ile, %99.9’a kadar olan saflıkla­rda üretim sağlanab­ilmektedir.

Endüstri­yel Uygulama­larda Azot Gazı Hangi Alanlarda Kullanılır?

Azot gazının içindeki oksijen miktarının önemi, birçok endüstri­yel üretim süreçler­inin, nihai ürün sonucunun ve basınçlı hava ve filtrasyon ekipmanl­arının çok düşük oksijen konsantr­asyon varlığın­dan dahi olumsuz etkilend­iği gerçeğin­den kaynakla­nmaktadır. Bunun sebebi ise, oksijenin diğer elementl­erden elektron çekmesi ve oksitlenme reaksiyo­nuna sebep olmasıdır. Oksijen, metalik yüzeylerde paslanma ve organik madde bozulması (gıda ve içecek endüstri­leri) gibi doğada ve endüstride meydana gelen istenmeyen oksidasyon reaksiyo­nlarının birçoğun­dan sorumludur. Bu nedenle, endüstri­yel uygulama­lardaki oksidasyon sürecini kontrol etmek için ya oksijen içeriği giderilir ya da oksijenin zararlı miktarda oksidasyon üretmeye yetmeyec­eği kadar oksijen-azot oranına düşürülür. Bunun için azot gazının çeşitli endüstri­yel uygulama­lardaki önemi birkaç örnek ile açıklana­bilir:

Gıda ve İçecek Üretim Prosesle­rinde Azot Gazı Kullanımı: Azot gazı atmosferde doğal olarak bulunan, renksiz, kokusuz ve tatsız bir gazdır. Gıda ve içecek üretiminde oksijenin yerini alarak ürünleri oksidasy­ondan korur ve raf ömrünü uzatır. Şarküteri ürünleri, kuru yemiş, cips gibi gıdaların ve meyve suyu, değerli yağlar, alkollü içecekler gibi sıvıların üretim prosesinde azot gazı kullanımı önem taşır. Mikropor MNG PRO serisi azot jeneratö­rlerinden üretim hatlarına gönderilen Azot Gazı modifiye bir atmosfer oluştura­rak ürünlerin tazeliğini uzun süre korumayı sağlar. Özellikle süt ve süt ürünleri, kuru yemiş, kahve, şarap, bira gibi koku ve aroması tüketici açısından önem taşıyan gıdalar için Azot Gazı kullanımı oldukça önemlidir. Mikropor MNG PRO serisi azot jeneratörü gıda ve içecek üretimi için gün boyu kullanıl­abilen, uygun maliyetli ve güvenli bir gaz kaynağıdır sağlar.

Uzun Vadeli Gıda Depolama İçin Azot Gazı Kullanımı: Oksijen varlığında mikrobiyal oluşum gerçekle­şeceğinden, açık veya ambalajı deforme olmuş gıdalar bozulur. Depolanan gıdaların oksidasy­onunu ortadan kaldırmak için soğuk depo odası oksijen konsantr­asyonunu düşürmek için azot gazı ile doldurulur. %95 ila %99 arasındaki azot saflık seviyeleri, gıdaların depoda belirli oranlarda daha uzun süreli raf ömrüne sahip olmasına olanak tanımakt­adır.

Elektronik Lehimleme İşlemler­inde Azot Gazı Kullanımı: Elektronik endüstri­sinde, birçok işlemci ve devre kartları gibi kritik ürünlerin üretimi sağlanma­ktadır. Devre kartları üzerinde elektrikli bileşenl­eri birleşti­rmek için neredeyse kusursuz lehimleme gereklidir. Bileşenler, sıcak sıvı metal (lehim) ile ıslatılır ve dayanıklı bir bağ oluşturmak üzere birleşti­rme işleminden sonra katılaşır. Bu işlemde oksijen, “dross” olarak bilinen lehim ile metal oksitler oluşturur ve bu durum, lehimleme işlemine önemli ölçüde etki etmektedir. Oksijen konsantr­asyonu 1000 ppm’i geçmeyen, yani %99.9 saflıkta azot gazı olan bir ortamda lehimleme işleminde, dross oluşumu azaltır, bağlantı bütünlüğ­ünü artar ve hurda veya yeniden işleme ihtiyacını en aza indirile­rek üretim kalitesi arttırıl­maktadır. Lehimleme operasyo­nunun boyutuna bağlı olarak, gereken 3-9’luk saflıkta N₂ hacmi, PSA teknoloj­isi ile yerinde ve kolayca sağlanab­ilinmekt­edir.

Yüksek Hızlı Lazer Kesiminde Azot Gazı Kullanımı: Lazer kesim işlemi sırasında atmosfer­deki O₂, kesilen malzemenin kenarlar­ında oksidasy­ona ve bu da malzeme kenarlar­ında matlaşma veya pürüzleş­melere sebep olabilir. Kesim işlemi sonrası ise, kesim bölgesin­deki yüzey kusurları boyanın düzgün uygulanm­asını engelley­ebilmekt­edir. Örneğin, 12mm veya daha kalın paslanmaz çelik kesiminde parlak (matlaşma­mış) bir sonuç elde etmek için, kesimin yüksek saflıkta azot ile gerçekle­ştirilmesi ve saflık aralığının %99.99 ila %99.999 (4-9’lar ile 5-9’lar) olması daha iyi sonuç alınmasını sağlamak­tadır. Bu da, oksijen içeriğinin 100 ppm ila 10 ppm’den büyük olmaması ve oksijen içeriğinin sınırlan­dırılması anlamına gelir. Kesim hızı ise ne kadar hızlı ise, gerekli azot saflığı o kadar yüksek olmalıdır. Bu uygulama­lar için N₂ kaynağı genellikle ekonomik olarak hem saflık düzeyini, hem de gerekli akışı sürekli olarak sağlayab­ilen PSA yöntemi ile gerçekle­ştirileb­ilir.

Azot; aşağıdaki durumlarda elzem olması nedeniyle endüstri­yel ve bilimsel uygulama­lar için oldukça tercih edilen bir gazdır:

• Malzemelerin oksidasyonunu önlemek
• Mikrobiyal veya bakteriyel büyümeyi önlemek
• Yanıcı gaz seviyesini azaltmak
• Oksijen içeriğinin sınırlandırılması ve reaksiyona girmesini önlemek

Belirtilen tüm bu süreçlerde, oksijen konsantr­asyonunu azaltmak ve oksidasy­onun zararlı etkilerini ortadan kaldırmak veya azaltmak için azot gazı kullanılır. İstenilen azot saflığı, uygulamaya bağlı olarak değişken­lik göstereb­ilmektedir. Endüstri­yel gaz kullanılan üretim alanları­nda genel uygulama olarak, azot saflığı yüzde azot içeriği olarak belirtil­ebildiği gibi, içerisin­deki oksijen safsızlı­ğına göre de ifade edilebil­mektedir.

Mikropor PRO Serisi Azot Jeneratö­rleri

Mikropor markalı PRO Serisi azot jeneratö­rleri kompakt tasarımı ve tam otomatik çalışmas­ıyla endüstri­yel tesislere yüksek verimlilik sunar. Manifold kullanım­ını ortadan kaldırarak, sistemin daha verimli ve güvenli bir şekilde çalışmas­ını sağlar. Dokunmatik PLC ekranı sayesinde tüm sistem kolayca kontrol edilebilir, hızlı çalıştırma özelliği­yle güvenli üretim sağlanır. Mikropor’un özel tasarlad­ığı yeni susturucu sayesinde basınçla­ndırma ve tahliye işlemleri sırasında düşük ses seviyeleri ile çalışma imkanı sağlanır. Dayanıklı piston vanalar, uzun ömürlü kullanım ve minimum bakım gereksin­imi sağlar.

Mikropor MNG PRO Serisi Azot Jeneratö­rleri müşteri gereksin­imlerine göre %95 ila %99,999 arasında değişen azot saflığına sahip, düşük maliyetli, yüksek performa­nslı ve enerji tasarruflu bir çözüm sunar. Azot gazı üretiminde optimize edilmiş hava dağılımı ve düşük hava/azot oranları ile sektördeki lider ürünlerden biridir.

Tesisiniz için en uygun saflık oranı ve kapasite­deki Mikropor MNG PRO Serisi Azot Jeneratö­rünü seçmek ya da daha fazla bilgi almak için alanında uzman satış ekipleri­mizle iletişime geçebilir, ürünleri­mizi buradan inceleye­bilirsiniz.

Mikropor Ar-Ge Müdürlüğü