A Série LYZD-A de geradores de nitrogênio PSA foi projetada para a produção de nitrogênio no próprio local utilizando ar comprimido como gás de alimentação. Em vez de depender do fornecimento de cilindros de nitrogênio ou nitrogênio líquido a granel, um sistema PSA separa o nitrogênio diretamente do ar comprimido e fornece continuamente o gás de produto de acordo com a capacidade e a pureza exigidas.
Para os usuários que estão avaliando a Série LYZD-A, apenas a pureza nominal do nitrogênio não é suficiente. A pressão do ar de alimentação, a capacidade de produção de nitrogênio, o consumo efetivo de ar, as funções de controle, a configuração do sistema e a pureza exigida do produto influenciam a seleção final do equipamento.
Para informações em nível de produto, os usuários também podem consultar a linha de geradores de nitrogênio PSA da Lingyu.
Como funciona o gerador de nitrogênio PSA LYZD-A
A Série LYZD-A utiliza tecnologia de Adsorção com Oscilação de Pressão (PSA), com duas torres de adsorção operando alternadamente.
Cada torre é preenchida com Peneira Molecular de Carbono (CMS). Quando o ar comprimido entra em uma torre de adsorção, as moléculas de oxigênio são adsorvidas preferencialmente pelo CMS, enquanto o nitrogênio atravessa o leito de adsorção e é coletado como gás de produto.
Enquanto a Torre A produz nitrogênio, a Torre B passa por despressurização e regeneração. O oxigênio anteriormente adsorvido pelo CMS é liberado e descarregado para a atmosfera com o auxílio de uma pequena quantidade de gás de purga de nitrogênio.
Quando a Torre A atinge sua capacidade predeterminada de adsorção e a Torre B conclui a regeneração, o sistema de controle alterna as funções das torres. A Torre B inicia a adsorção, enquanto a Torre A passa pela regeneração.
Esse processo alternado permite a produção contínua de nitrogênio sob controle automático por PLC.
Para uma explicação mais ampla do processo, consulte como funciona um gerador de nitrogênio.
Condições padrão de operação
As condições padrão de operação do gerador de nitrogênio PSA são:
| Parâmetro | Especificação |
|---|---|
| Temperatura do ar de entrada | ≤40 °C |
| Pressão do ar de entrada | 0,5–0,8 MPa |
| Pureza do nitrogênio | 95%–99,999% |
| Ponto de orvalho do nitrogênio | ≤−40 °C |
| Temperatura ambiente | ≤40 °C |
| Ciclo de comutação | 45–60 segundos |
| Alimentação elétrica | 220 V / 50 Hz |
| Nível de ruído | ≤75 dB |
Esses parâmetros são importantes porque o desempenho do PSA depende fortemente das condições do fornecimento de ar comprimido. O sistema oferece uma faixa configurável de pureza, em vez de operar com uma única pureza fixa universal.
Por que a pureza do nitrogênio deve ser definida antes da seleção da capacidade
A pureza do nitrogênio e a capacidade de produção não podem ser avaliadas separadamente.
Uma pureza de nitrogênio mais elevada geralmente exige que o sistema de adsorção retenha uma quantidade maior de oxigênio antes que o gás chegue à saída de produto. Como resultado, a relação entre o consumo de ar de alimentação e a produção útil de nitrogênio muda conforme a pureza exigida.
As configurações técnicas disponíveis incluem purezas de nitrogênio de:
- 99,0%;
- 99,5%;
- 99,9%;
- 99,99%;
- 99,999%.
A configuração final é determinada pelos requisitos do projeto.
Portanto, especificar apenas “nitrogênio de alta pureza” não é suficiente. A pureza real necessária deve ser definida antes do dimensionamento do sistema.
Selecionar uma pureza significativamente maior do que o processo realmente exige pode aumentar desnecessariamente o consumo de ar comprimido e o custo total do sistema.
Para uma metodologia mais ampla de seleção, consulte o guia de seleção de geradores de nitrogênio PSA.
Capacidade e consumo efetivo de ar da Série LYZD-A
Nas condições de referência especificadas, a Série LYZD-A cobre capacidades de produção de nitrogênio de 20 a 600 m³/h.
| Modelo | Produção de nitrogênio | Consumo efetivo de ar | Dimensões |
| LYZD-A20 | 20 m³/h | 0,66 m³/min | 1500×850×500 mm |
| LYZD-A50 | 50 m³/h | 1,67 m³/min | 1900×1000×600 mm |
| LYZD-A100 | 100 m³/h | 3,33 m³/min | 2230×1700×800 mm |
| LYZD-A200 | 200 m³/h | 6,67 m³/min | 2750×1750×900 mm |
| LYZD-A300 | 300 m³/h | 10,0 m³/min | 2807×2100×1050 mm |
| LYZD-A400 | 400 m³/h | 13,33 m³/min | 2890×2200×1200 mm |
| LYZD-A500 | 500 m³/h | 16,67 m³/min | 2900×2500×1350 mm |
| LYZD-A600 | 600 m³/h | 20,00 m³/min | 2900×2500×1400 mm |
Esses dados de capacidade são baseados em condições de projeto de pressão de adsorção de 0,8 MPa(g), temperatura ambiente de 20 °C e umidade relativa do ar de alimentação de 80%.
Portanto, o dimensionamento real do sistema deve considerar as condições do local, em vez de aplicar a tabela sem correção.
Funções de controle do sistema PSA LYZD-A
A Série LYZD-A incorpora várias funções de controle e monitoramento destinadas a estabilizar a produção de nitrogênio e reduzir a necessidade de intervenção manual.
Operação totalmente automática
A partida, parada e comutação dos ciclos de adsorção são automáticas, permitindo que o sistema opere continuamente sem alternância manual das torres.
Válvulas pneumáticas controladas por PLC
O PLC controla as válvulas pneumáticas de acordo com a sequência exigida, coordenando adsorção, despressurização, regeneração, equalização de pressão e comutação das torres.
Monitoramento de nitrogênio em tempo real
A pureza e a vazão do nitrogênio são monitoradas online.
Um gerador PSA não deve apenas produzir nitrogênio, mas também verificar se o gás de produto atende ao requisito operacional especificado.
Proteção contra nitrogênio fora de especificação
Se a pureza do nitrogênio cair abaixo do valor definido, o sistema ativa um alarme.
Se a condição fora de especificação continuar além de um período predefinido, o sistema pode desligar automaticamente para proteção, ajudando a evitar o fornecimento não controlado de nitrogênio que não atenda à pureza especificada.
Monitoramento por tela sensível ao toque
A tela sensível ao toque exibe informações operacionais importantes, como pressão do sistema, pureza do nitrogênio, vazão de nitrogênio e status de funcionamento.
Compactação automática do CMS e sua importância
A Peneira Molecular de Carbono é o principal material adsorvente de um gerador de nitrogênio PSA.
Durante a operação cíclica de longo prazo, a pressurização e a despressurização repetidas podem provocar movimentação dentro do leito de CMS. Portanto, manter uma densidade adequada de enchimento é importante para um desempenho estável de adsorção.
O projeto LYZD-A inclui um sistema automático de compactação do CMS destinado a manter a densidade adequada do enchimento e reduzir a pulverização do CMS associada ao movimento do leito.
Essa abordagem é mais útil para o planejamento da manutenção do que atribuir uma vida útil fixa e universal ao CMS.
A condição real do CMS pode ser influenciada pela qualidade do ar de alimentação, contaminação por óleo, entrada de umidade nas torres de adsorção, pressão operacional, frequência de comutação, movimentação do leito e horas reais de operação.
Portanto, a condição do CMS deve ser avaliada de acordo com o desempenho operacional e o estado do sistema, em vez de ser substituído apenas com base em um intervalo fixo de calendário.
Eficiência energética: considere o consumo efetivo de ar
Na geração de nitrogênio PSA, a eficiência energética não deve ser avaliada apenas pela potência elétrica consumida diretamente pelo gerador de nitrogênio.
Uma parte importante da energia do sistema é utilizada para produzir o ar comprimido de alimentação, tornando o consumo efetivo de ar um parâmetro importante para a seleção.
Para a condição de referência de 98%, alguns valores representativos são:
| Produção de nitrogênio | Consumo efetivo de ar |
| 20 m³/h | ≈0,66 m³/min |
| 100 m³/h | ≈3,33 m³/min |
| 300 m³/h | ≈10,0 m³/min |
| 600 m³/h | ≈20,0 m³/min |
Esses valores demonstram por que o gerador de nitrogênio e o sistema de compressores devem ser avaliados em conjunto, e não como equipamentos independentes.
O sistema LYZD-A também utiliza um processo otimizado de equalização com pressões desiguais, que melhora a eficiência de recuperação do nitrogênio e proporciona uma redução indireta de aproximadamente 5% no consumo total de energia nas condições de projeto previstas.
O tratamento do ar de alimentação faz parte do sistema de nitrogênio
Um gerador de nitrogênio PSA normalmente não opera diretamente com ar de descarga do compressor sem tratamento.
Uma configuração completa pode incluir compressor de ar, reservatório de ar, secador de ar por refrigeração, tanque pulmão, gerador de nitrogênio, tanque pulmão de nitrogênio, componentes de controle de pressão, equipamentos de análise de nitrogênio/oxigênio e filtragem a montante.
Isso é importante porque umidade, água líquida, aerossóis de óleo e partículas que entram no leito de CMS podem afetar o desempenho de adsorção e a confiabilidade do sistema.
Portanto, uma filtragem adequada do ar comprimido deve ser considerada parte do sistema completo de geração de nitrogênio, e não um acessório independente.
Como dimensionar um gerador de nitrogênio LYZD-A
Um modelo adequado não deve ser selecionado apenas pela vazão de nitrogênio.
A vazão de nitrogênio exigida, a pureza, a pressão do ar de alimentação, a temperatura do ar de alimentação e o ponto de orvalho do nitrogênio devem ser avaliados em conjunto.
Vazão de nitrogênio exigida
Determine o consumo normal de nitrogênio e a demanda máxima simultânea.
Um processo que exige continuamente 80 m³/h pode necessitar de uma configuração diferente de outro que normalmente utiliza 40 m³/h, mas ocasionalmente atinge picos próximos de 80 m³/h.
Pureza de nitrogênio exigida
Defina a pureza real necessária para o processo.
A diferença entre 99%, 99,9%, 99,99% e 99,999% é significativa do ponto de vista do projeto de um sistema PSA.
Pressão do ar de alimentação
A faixa padrão de pressão de entrada é de 0,5–0,8 MPa.
Portanto, a pressão disponível do compressor deve ser confirmada antes do dimensionamento do equipamento.
Temperatura do ar de alimentação
A temperatura especificada do ar de entrada é de ≤40 °C.
O resfriamento a montante e o tratamento do ar comprimido devem ser mantidos adequadamente para que o gerador PSA receba ar dentro das condições operacionais exigidas.
Ponto de orvalho do nitrogênio
A especificação padrão de ponto de orvalho do nitrogênio é de ≤−40 °C.
Se o processo exigir uma especificação de umidade diferente, ela deve ser definida antes da configuração completa do sistema.
Onde a Série LYZD-A pode ser utilizada?
A aplicação correta de um gerador de nitrogênio PSA deve ser determinada pela pureza exigida, vazão, ponto de orvalho, pressão e finalidade do processo, em vez de atribuir todos os sistemas à mesma lista genérica de setores.
Por exemplo, usuários que estejam avaliando nitrogênio para atmosfera modificada ou outras aplicações de processo podem consultar a página de processamento de alimentos e bebidas, enquanto usuários do setor farmacêutico podem consultar a seção de dispositivos médicos e indústria farmacêutica.
A seleção do equipamento LYZD-A deve permanecer focada na especificação real de nitrogênio e nos requisitos do processo, e não apenas no nome do setor.
E se a pureza exigida for de 99,999%?
Esse requisito deve ser tratado com cuidado, pois a produção de nitrogênio PSA e a purificação adicional de nitrogênio nem sempre utilizam a mesma configuração de sistema.
As configurações de geradores PSA podem atingir diferentes níveis de pureza. Um sistema separado de purificação por desoxigenação à base de carbono também pode elevar nitrogênio PSA de aproximadamente 99,9% para ≥99,999%.
Esse processo de purificação reduz o oxigênio residual por meio da desoxigenação à base de carbono e depois remove CO₂, umidade e partículas.
Portanto, projetos com requisitos rigorosos de pureza não devem presumir que todas as configurações PSA atinjam o valor desejado utilizando o mesmo arranjo de equipamentos.
O sistema completo de nitrogênio deve ser selecionado de acordo com:
Pureza exigida + vazão + ponto de orvalho + especificação de oxigênio + condição do ar de alimentação
Para mais informações, consulte o guia sobre geração de nitrogênio de alta pureza.
Informações a preparar antes de solicitar um sistema
Antes de selecionar uma configuração LYZD-A, prepare:
- vazão de nitrogênio exigida;
- pureza de nitrogênio exigida;
- pressão de nitrogênio;
- ponto de orvalho exigido;
- horas de operação;
- pressão disponível do ar comprimido;
- temperatura do ar de alimentação;
- condições ambientais;
- variações esperadas de demanda.
Esses parâmetros permitem avaliar o gerador de nitrogênio, os equipamentos de tratamento de ar, a capacidade do compressor, o armazenamento intermediário e o sistema de monitoramento como um único sistema completo.
Para requisitos especiais de pureza, capacidade ou operação, pode então ser avaliada uma configuração técnica personalizada.
Conclusão
O Gerador de Nitrogênio PSA LYZD-A utiliza duas torres de adsorção preenchidas com Peneira Molecular de Carbono para separar continuamente o nitrogênio do ar comprimido por meio de ciclos alternados de adsorção e regeneração.
Suas principais características incluem pureza configurável de nitrogênio de 95% a 99,999%, ponto de orvalho do nitrogênio de ≤−40 °C, pressão de entrada de 0,5–0,8 MPa, temperatura do ar de entrada de ≤40 °C, ciclo de comutação de 45–60 segundos, alimentação elétrica de 220 V / 50 Hz, nível de ruído de ≤75 dB, controle automático por PLC, monitoramento online de pureza e vazão, proteção contra nitrogênio fora de especificação, compactação automática do CMS e faixa padrão de capacidade de 20–600 m³/h.
Para uma seleção correta, os usuários devem se concentrar na relação entre a pureza exigida, demanda de nitrogênio, consumo efetivo de ar comprimido, qualidade do ar de alimentação e condições de operação, em vez de selecionar um gerador apenas pela capacidade nominal de produção de nitrogênio.
