L'oxygène
est utilisé dans les industries de procédé comme réactif dans des procédés nécessitant une réaction d'oxydation.
L'oxygène est traditionellement
produit conjointement à l'azote, par distillation cryogènique de l'air. Ceci est
généralement réalisé dans des installations centralisées et l'oxygène est
distribué aux utilisateurs sous forme liquide à basse température ou
gazeuse sous pression, en citernes ou par pipelines.
C'est dans les
années 1980 que des méthodes alternatives à la cryogénie sont apparues
pour produire de l'oxygène et l'azote, par séparation des constituants de l'air, sur
les sites d'utilisations.
Ces nouvelles techniques sont essentiellement appel à l'adsorption (PSA pour
Pressure
Swing
Adsorption) ou à sa variante (VSA pour
Vacuum Swing Adsorption).
Description du schéma VSA
La séparation de l'oxygène de l'air peut utiliser deux principes d'adsorption:
- PSA: comme pour
la production d'azote, l'air est comprimé puis traité par des ballons
adsorbeur remplis de tamis moléculaire. L'azote est retenu, et
l'oxygène traverse.
- VSA (voir schéma ci-joint): dans ce cas l'air est traité par le ballons adsorbeurs à une pression proche de l'atmosphère. La désorption est menées sous vide.
L'air
est légèrement comprimé pour alimenter les adsorbeurs opérant à une
pression proche de la pression atmosphérique. L'oxygène non adsorbé
traverse le ballon et est repris par un compresseur qui porte la
pression à la valeur requise pour l'utilisation.
L'adsorbant est
ensuite régénéré par dépression produite par une pompe à vide. L'azote
désorbé est repris par un compresseur pour alimenter un réseau
d'utilisateurs. L'azote produit provenant de la désorption, il
concentre les impuretés telles que CO
2 et humidité.
L'adsorbant
Les
zéolithes sont des composés alumino silicates hydratés. Ils sont de
type Na (sodium), Ca (calcium) ou Li (lithium), selon l'ion présent
dans leur structure. Leur capacité d'adsorption de l'azote en dépend.
Elle va croissant du type Na au type Li. Ces derniers sont les mieux
adaptés à l'adsorption de l'azote et autorisent un volume réduit
d'adsorbant.