La cryogénie industrielle utilise des températures extrêmement basses pour rendre les processus plus efficaces. Le froid est fourni par des gaz cryogéniques, sous forme liquide ou solide. Ces gaz liquéfiés à très basse température sont principalement obtenus par séparation de l'air. L'utilisation de la cryogénie industrielle permet des processus respectueux de l'environnement, sûrs et efficaces dans des secteurs tels que l'industrie automobile, la chimie, la fabrication de plastiques, la métallurgie et la fabrication électronique, ainsi que l'industrie alimentaire et pharmaceutique.
Applications cryogéniques des gaz industriels
Pour la cryogénie industrielle, les gaz industriels cryogéniques sont produits par une combinaison de processus de refroidissement, de compression et de condensation. L'azote est généralement obtenu par le processus de liquéfaction de l'air et présente une température de -196 °C. Le dioxyde de carbone doit être comprimé et refroidi. Sous pression et à basse température, le CO2 se condense et devient liquide. Le dioxyde de carbone solide (glace carbonique) atteint des températures de -78,5 °C. Ces températures basses influencent le comportement des substances dans le sens d'une gestion réussie des processus.
Les gaz cryogéniques sont utilisés pour rendre les processus de production plus sûrs et plus efficaces. Ils améliorent également souvent la qualité des produits ou contribuent à une qualité constante grâce à des processus mieux contrôlables.
Gaz industriels cryogéniques pour le refroidissement des processus
Les réactions exothermiques nécessitent un refroidissement contrôlé pour une gestion contrôlée des processus. Cela permet un refroidissement rapide et efficace des réacteurs avec un contrôle précis de la température. Le refroidissement à -150 °C à l'aide d'azote liquide permet d'éviter les réactions secondaires indésirables. L'azote utilisé pour le refroidissement peut ensuite être réutilisé comme gaz inerte. Cela réduit considérablement les coûts de processus.
Gaz industriels pour le broyage cryogénique
De nombreuses substances, telles que les épices, certains médicaments ou les plastiques, doivent être finement broyées pour pouvoir être transformées. Cela permet par exemple d'améliorer la surface et donc la réactivité du produit. Cependant, le broyage à température ambiante peut entraîner des agglomérats ou une perte de qualité/de goût des substances. Le broyage cryogénique permet un processus sans heurts pour les substances molles, souples ou huileuses.
Les plastiques sont transformés en granulés pour être recyclés. Ce processus est utilisé pour les caoutchoucs, les élastomères et les thermoplastiques à l'aide d'azote liquide afin d'éviter que les matériaux ne collent entre eux. Dans un environnement froid, les matériaux deviennent cassants et peuvent être broyés finement. Les thermoplastiques et les pièces en plastique galvanisées peuvent être broyés finement avec une faible consommation d'énergie. L'azote liquide ou le dioxyde de carbone, en tant que gaz inertes, réduisent le risque d'incendie.
Gaz industriels pour le recyclage cryogénique
Le recyclage cryogénique consiste notamment à refroidir des matériaux composites et à provoquer leur séparation grâce aux différents coefficients de dilatation des matériaux. Pour ce faire, on utilise de l'azote liquide ou du CO2 liquide.
Les matériaux ainsi séparés peuvent être récupérés avec un très haut degré de pureté et réintroduits dans le processus de fabrication, ou éliminés selon leur type.
Les thermoplastiques renforcés de fibres ou de métal et les pièces en plastique galvanisées peuvent également être recyclés avec une faible consommation d'énergie. Les gaz industriels sont également utilisés dans le recyclage cryogénique des batteries au lithium.
L'azote liquide ou le dioxyde de carbone, en tant que gaz inertes, réduisent le risque d'incendie.
Gaz industriels pour la cryocondensation
Les composés organiques volatils (COV) sont souvent présents dans les flux d'air évacué provenant de réactions chimiques ou pharmaceutiques, de procédés de revêtement et de processus de recyclage. Conformément à la « Directive technique sur la purification de l'air » (TA Luft) de 2022, de nouvelles valeurs limites s'appliquent aux émissions. Grâce à un système de purification cryogénique de l'air évacué, les producteurs peuvent éliminer les COV des flux d'air évacué. L'azote liquéfié à très basse température refroidit le flux d'air évacué jusqu'à ce que les composants organiques gazeux se condensent. Les exigences légales en matière d'émissions peuvent être respectées avec un entretien minimal et des coûts d'exploitation très faibles.
L'azote utilisé pour la condensation peut ensuite être réutilisé comme gaz inerte. Cela réduit considérablement les coûts de processus.
Gaz industriels pour l'extrusion d'aluminium
L'extrusion d'aluminium est utilisée dans la transformation de l'aluminium pour donner aux alliages d'aluminium des formes et des profils spécifiques. L'aluminium est pressé à l'aide d'une machine spéciale. L'avantage ici est que l'extrusion permet de produire des profilés en aluminium complexes et précis, présentant une résistance et une durabilité élevées. L'extrusion est donc une technique très importante qui permet de produire une grande variété de formes et de tailles.
D'un point de vue technique, l'inertage de la matrice avec de l'argon ou de l'azote de haute pureté empêche l'oxydation de l'extrudat et élimine ainsi la principale source de défauts de surface tels que les lignes d'entailles de matrice ou les fissures à chaud. Cela réduit les rebuts et rend inutile le polissage du produit.
Une autre application consiste à refroidir la filière à l'aide d'azote liquide. Le gaz refroidit le matériau et la filière. Il permet ainsi d'augmenter la vitesse d'extrusion jusqu'à 30 % et de prolonger considérablement la durée de vie des filières.
Gaz industriels pour le refroidissement du béton
Le refroidissement du béton désigne le processus qui consiste à contrôler le durcissement du béton fraîchement coulé par refroidissement. Le refroidissement lent du béton à l'aide d'azote permet d'éviter les fissures et autres problèmes de qualité. La température du béton est maintenue dans une certaine plage afin de garantir la résistance et la durabilité du produit final et de répondre aux exigences des directives et des spécifications des maîtres d'ouvrage.
Le refroidissement du béton à l'azote est une méthode efficace pour améliorer la qualité du béton et prévenir les problèmes dans des conditions environnementales très chaudes. Il est souvent utilisé dans les grands projets de construction massifs afin d'améliorer la qualité du béton et de raccourcir la durée des travaux.
Gaz industriels pour un nettoyage efficace
Le nettoyage au dioxyde de carbone sous forme solide (glace carbonique) est une méthode innovante pour éliminer les impuretés des surfaces. La glace carbonique est utilisée pour éliminer en douceur et efficacement la saleté, la graisse, la peinture et autres dépôts. Le dioxyde de carbone solide fragilise les salissures. La matière solide s'accumule dans les microfissures qui se forment. Selon le matériau de base, deux procédés différents sont utilisés :
- Le nettoyage à la glace carbonique utilise du CO2 solide sous forme de pellets. Ceux-ci sont projetés à l'aide d'une buse sur la surface à nettoyer.
- Le nettoyage par projection de neige carbonique utilise du dioxyde de carbone liquide sous pression. Dès qu'il est libéré, il se transforme en CO2 solide, c'est-à-dire en neige carbonique. Cette fine neige carbonique est utilisée sous forme de jet fin pour éliminer les salissures sans endommager la surface.
Les avantages du nettoyage au dioxyde de carbone résident dans l'évaporation complète du produit nettoyant. Cela élimine les étapes de traitement ultérieures, ce qui se traduit par un gain de temps et une réduction des coûts considérables. Sous-produit de nombreux processus industriels, le CO2 est un produit nettoyant respectueux de l'environnement. Le nettoyage cryogénique est une méthode non destructive qui convient donc également au nettoyage à l'état monté.
- Nettoyage à la glace carbonique dans l'industrie chimique : dans l'industrie chimique, le nettoyage à la glace carbonique est souvent utilisé pour les réacteurs, les composants d'installations, les tuyauteries, les réservoirs et les conteneurs.
- Nettoyage par projection de neige carbonique dans l'industrie chimique et plastique : le nettoyage par projection de neige carbonique est privilégié dans l'industrie chimique pour les installations sensibles telles que les échangeurs de chaleur ou les unités de commande.
- Gaz industriels pour les surfaces plastiques : pour le nettoyage des surfaces plastiques avant le revêtement, on utilise souvent une installation de lavage à haute pression avec un détergent alcalin. Ce procédé nécessite plusieurs étapes de nettoyage et de rinçage. Le nettoyage par projection de neige carbonique ou de glace carbonique est une méthode efficace et approfondie pour les composants moulés par injection, les composants en fibres composites, mais aussi pour le nettoyage des outils.
- Nettoyage à la glace carbonique dans les fonderies : le nettoyage à la glace carbonique est utilisé dans les fonderies pour nettoyer efficacement les équipements de modélisation, les moules de coulée sous pression et les coquilles. Les résidus de liant, les restes de lubrifiant et autres salissures sont éliminés de manière écologique et en douceur. Le nettoyage à la glace carbonique dans les fonderies évite souvent le démontage. Même les boîtes à noyaux aux géométries complexes peuvent être entièrement nettoyées avec cette méthode.
- Grenaillage de métaux non ferreux : le grenaillage écologique permet un nettoyage en profondeur et en douceur des outils et accessoires utilisés pour le traitement des métaux non ferreux.
« Récupération du froid » avec l'Eco-Chiller
De nombreux processus de production nécessitent de l'oxygène, de l'azote, de l'argon ou du dioxyde de carbone comme gaz de procédé. Pour des raisons de transport, ces substances sont souvent stockées sous forme liquéfiée à très basse température dans des « gazéificateurs à froid ». Le gaz de procédé doit donc être évaporé. Lors de l'évaporation du gaz industriel liquide, une grande quantité de chaleur est libérée sous forme d'« énergie frigorifique », qui peut être utilisée par un circuit de refroidissement. La récupération du gaz cryogénique peut être utilisée efficacement dans l'industrie automobile, la construction mécanique, l'industrie chimique, la production alimentaire ou pharmaceutique et l'électronique.
Formes de livraison des gaz industriels pour la cryogénie
Pour les gaz industriels cryogéniques tels que l'azote liquide et le dioxyde de carbone solide ou liquide, certains points doivent être pris en compte lors de la livraison et du stockage. L'objectif est de vous fournir un approvisionnement optimal en fonction de vos besoins individuels.
- L'azote liquide est généralement livré dans des camions-citernes. Pour le stockage, Air Liquide met à votre disposition un réservoir isolé sous vide de la taille requise.
- Nous vous livrons le dioxyde de carbone liquide pour la neige carbonique dans des bouteilles de gaz ou des faisceaux de bouteilles, ou dans des réservoirs de stockage
- La glace carbonique est disponible sous forme de pellets dans des caisses de transport adaptées. Ces conteneurs isolés sont disponibles en différentes tailles, selon vos besoins.
Service Air Liquide pour la cryogénie industrielle
Vous recherchez un gaz cryogénique pour votre processus ? Avec nos produits, nous vous proposons des gaz de haute qualité pour vos applications individuelles. Sur demande, vous pouvez bénéficier d'un conseil complet sur les avantages de l'utilisation de la cryogénie industrielle pour votre domaine d'application. Nos services techniques sont à votre disposition pour la planification, la conception et le design. Profitez de notre savoir-faire et de notre expérience pour mettre en place un processus sûr et aussi optimal que possible. Vous pouvez utiliser le formulaire de contact ci-contre pour demander à être recontacté par un interlocuteur technique qui répondra à toutes vos questions.