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L'industrie du gaz conditionné est confrontée à la volatilité du marché, à l'évolution de l'offre et de la demande et, dans de nombreux cas, à des coûts qui montent en flèche. Récemment, l'hélium et l'oxygène ont connu des coûts et disponibilités élevés et bas, soulignant davantage la nécessité d'améliorer le débit et réduire les coûts des technologies de surpresseurs de gaz.
L'hélium est le secteur le plus important des gaz inertes, suivi de l'argon. L'hélium, qui a été largement utilisé dans la science et l'industrie en raison de sa disponibilité et de son coût, a fait face à une forte pénurie et même aujourd'hui, les coûts sont à un niveau record. La demande d'hélium est alimentée par une utilisation toujours plus accrue de l'imagerie par résonance magnétique et de l'hélium dans l'industrie des semi-conducteurs et de l'électronique. En 2019, de nombreux scientifiques ont été contraints d'abandonner les aimants supraconducteurs en raison d'une pénurie d'hélium, qui est utilisé comme gaz de protection. La pandémie de la COVID-19 a en fait amélioré l'approvisionnement, la forte baisse des ballons de célébration ayant ouvert environ 10 % de l'approvisionnement en hélium. Mais les augmentations de prix causées par la pénurie sont restées inchangées.
L'oxygène, bien sûr, était une ressource essentielle dans la lutte contre la COVID-19, alors que les fabricants avaient encore besoin de répondre aux besoins industriels, pour la production d'acier, plastiques et textiles, le brasage, soudage et découpage. Les fournisseurs de gaz industriels ont déclaré 5 à 10 fois la demande habituelle.
| 135 % de hausse des prix de | Augmentation de la demande de 5 à 10 fois | Le taux de lancement mondial de fusées a doublé au cours de la dernière décennie, augmentant la demande d'hélium |
En plus de fournir des gaz industriels pour un large éventail de besoins, les fournisseurs de gaz industriels doivent augmenter le débit et l'efficacité pour garantir un conditionnement rentable de l'hélium, l'oxygène et d'autres gaz.
La plupart des gaz industriels sont généralement livrés sous pression de 138 à 179 bar dans des bouteilles en acier. Si le gaz doit être utilisé à basse pression, par exemple pour le soudage, l'alimentation sous pression est facilement canalisée et contrôlée jusqu'au point d'utilisation avec de simples vannes. Toutefois, si l'utilisation finale nécessite du gaz sous pression, la pression de la bouteille d'alimentation ne peut plus être utilisée une fois qu'elle est descendue au niveau de la pression d'utilisation finale. Le gaz restant sera gaspillé à moins qu'il ne soit conditionné. Si l'application nécessite une pression supérieure aux pressions des bouteilles d'alimentation courantes, un surpresseur peut souvent être requis non seulement en raison de l'utilisation du gaz, mais aussi parce qu'il éliminera le besoin d'acheter le gaz dans des bouteilles d'alimentation spéciales, à pression plus élevée et plus coûteuses.
Les utilisateurs majeurs de gaz industriels peuvent réduire davantage les coûts du gaz en achetant et en stockant leur gaz sous forme de liquide dans des conteneurs isolés à basse pression (dewars). Le gaz se vaporise lorsqu'il est exposé à la température ambiante. Habituellement, un simple assemblage à ailettes de 3 à 10 bar est utilisé avec un surpresseur fournissant la pression supplémentaire nécessaire. Lorsqu'on a besoin des débits élevés à des pressions élevées, le surpresseur peut charger un réservoir à un niveau de pression encore plus élevé, stockant ainsi un volume de gaz disponible pour une libération rapide à une pression constante à travers un réducteur de pression. Les gaz de type aérosol (propane, CO2, oxyde nitreux, halons, SF6, etc.) peuvent être conditionnés sous forme de liquide ou de gaz dans des applications contrôlées.
Les surpresseurs de gaz ont un poids fiscal pour ceux qui :
Non seulement un surpresseur de gaz Haskel ou un système conditionné vous permettra d'utiliser 90 à 95 % du gaz dans vos bouteilles achetées, mais le système maintiendra la pression de votre processus lorsque la pression de la bouteille chute jusqu'à 2 bar.
En période de gaz abondant et peu coûteux, les conditionneurs industriels laisseraient la physique faire le travail du compresseur de gaz en permettant simplement à la pression plus élevée de la bouteille d'alimentation de pressuriser la bouteille à remplir. Toutefois, pour que ce procédé soit utile, il reste une quantité importante de gaz dans la bouteille d'alimentation. Aux coûts d’aujourd’hui, cette perte est insoutenable et les emballeurs de gaz industriels doivent utiliser chaque molécule de gaz disponible.
Les sociétés de gaz industriels ont un travail important devant elles comme assurer la disponibilité des gaz pour une large gamme d'applications industrielles tout en maintenant leurs marges de bénéfice. Une bonne conception du système de compression de gaz peut aider à augmenter l'efficacité et le rendement. Sur les marchés confrontés à une demande considérablement accrue, l'ajout d'un deuxième surpresseur à la chaîne de fabrication peut réduire les temps d'arrêt pour maintenance et augmenter la production totale. L'innovation continue dans le développement de la technologie de compression de gaz a contribué à élargir les options pour une conception optimale du système de compression de gaz.
Les conceptions des systèmes de surpresseur de gaz varient en fonction de l'application, la pression d'entrée et de sortie et du débit. L'achat du bon surpresseur de gaz est le coût en capital le plus important, mais une conception appropriée du système peut nécessiter des vannes, raccords et tubes haute pression pour contrôler, contenir et stocker ces gaz haute pression pour une efficacité maximale. Haskel et sa société sœur BuTech proposent une gamme complète de produits pour garantir la bonne adéquation à l'application.
Surpresseurs à entraînement pneumatique
Surpresseurs à entraînement hydraulique
Surpresseurs électriques servocommandés
Un scénario courant est le conditionnement du gaz industriel du « pack de six » de bouteilles K à des bouteilles plus petites. À mesure que la demande de volumes augmente et que la livraison des remorques porte-tubes devient plus économique, les besoins du système peuvent changer.
Un client récent de Haskel avec une disposition similaire a ajouté un deuxième surpresseur de gaz, initialement pour réduire le taux de fonctionnement et prolonger le cycle de vie du surpresseur de gaz, mais confronté à une augmentation soudaine de la demande, a utilisé le deuxième surpresseur de gaz pour doubler son débit.
Quelle est la technologie de surpresseur adaptée à votre application ? La sécurité, fiabilité et coût en capital jouent tous un rôle dans les coûts d'exploitation totaux.
Les facteurs clés de la sélection du système de surpresseur de gaz sont vos débits, vos pressions de sortie et d'entrée. Ces pressions peuvent déterminer le nombre d'étages de compression dont votre système aura besoin. En raison de la compressibilité du gaz, le système doit être conçu pour stimuler avec un taux de compression du gaz (pression de sortie souhaitée divisée par la pression d'entrée) d'environ un rapport de 5:1 ou 6:1 par étage pour une plus grande efficacité. Le fait de maintenir le taux de compression du gaz bas aidera également à réduire la température de sortie du gaz, car la chaleur qui est générée pendant la compression peut facilement se disperser dans un système de compression à plusieurs étages. Avec des gaz oxydants tels que l'oxygène, le fait d'éviter un taux de compression élevé permet de maintenir la température à un niveau bas, ce qui réduit le risque d'incendie.
Pour une application qui nécessite un gaz à conditionner de 7 bar à 138 bar, vous conditionneriez le gaz dans le premier étage, par exemple, de 7 bar à 35 bar, et dans un deuxième étage, de 35 bar-138 bar. Un surpresseur à deux étages équilibrera automatiquement les pressions entre le premier et le deuxième étage et ne nécessite aucune intervention de l'opérateur.
Il est également important d'utiliser un surpresseur avec le plus grand déplacement possible sur la course d'aspiration de l'alimentation en gaz. Plus le surpresseur peut aspirer de molécules de gaz par course, plus le débit qu'il générera sera élevé.
Alors que la plupart des surpresseurs Haskel sont adaptés à une gamme de gaz industriels, certains gaz ou applications imposent des gammes de produits spécifiques pour une sécurité accrue lors de la manipulation. Lors de la manipulation de l'oxygène, il est particulièrement important de maintenir le faible taux de compression de gaz.
Un contrôle minutieux des contaminants est une autre préoccupation qui a un impact sur la sécurité et la qualité de votre produit final, en particulier pour les surpresseurs utilisés pour l'oxygène ou d'autres gaz dans des applications de haute pureté. Haskel propose l'assemblage et le nettoyage de surpresseurs dans les salles de classe propres. Il offre l'oxygène nettoyé, certifié et prêt à l'emploi pour la manipulation de l'oxygène ou d'autres gaz utilisés dans des applications de haute pureté. Haskel recommande que les surpresseurs utilisés dans les applications nécessitant un nettoyage spécial, telles que la manipulation de l'oxygène, soient refermés, nettoyés et recertifiés tous les trois ans. Haskel offre ce service.
Le bruit est également une considération importante pour la sécurité des employés. Les réglementations de l'OSHA et de l'État, l'empreinte de l'installation et la configuration de la chaîne de fabrication auront des implications sur la sélection et la configuration du système.
Les besoins d'entretien et de service, et les réparations imprévues, sont une considération importante pour le coût total de possession. De nombreux systèmes de compression de gaz modernes disposent de capteurs et d'une IA pour une réparation proactive afin de réduire les temps d'arrêt.
Dans l'environnement actuel, le débit est une préoccupation à long terme plus importante que les coûts en capital initiaux des entreprises de conditionnement de gaz industriels. Finalement : il s’agit de maximiser la quantité de gaz que vous pouvez compresser, d’obtenir toutes les molécules, tout en équilibrant les coûts énergétiques, l’empreinte et la maintenance. Une conception et une sélection rigoureuses du système peuvent améliorer la production totale et aider à répondre aux besoins croissants des clients tout en maintenant les marges de bénéfice.
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