As operações marítimas e offshore frequentemente exigem um fornecimento confiável de nitrogênio em ambientes onde o espaço de armazenamento, a logística e o acesso a fornecedores de gás em terra podem ser limitados.
Para embarcações com demanda regular de nitrogênio, um sistema de geração de nitrogênio no local pode reduzir a dependência de cilindros armazenados ou de nitrogênio fornecido externamente. O nitrogênio é comumente utilizado em determinados processos a bordo e offshore nos quais é necessário reduzir os níveis de oxigênio ou manter uma atmosfera inerte controlada.
Um gerador de nitrogênio para aplicações marítimas produz nitrogênio a partir de ar comprimido diretamente a bordo de uma embarcação ou em uma instalação offshore. O sistema adequado depende da pureza de nitrogênio necessária, vazão, pressão de fornecimento, utilidades disponíveis, espaço de instalação e requisitos específicos do processo marítimo.
O que é um gerador de nitrogênio marítimo?
Um gerador de nitrogênio marítimo é um sistema de geração de gás no local configurado para fornecer nitrogênio para operações em embarcações ou instalações offshore.
O sistema utiliza ar comprimido como fonte de alimentação e separa o nitrogênio dos outros principais componentes do ar.
O gerador de nitrogênio PSA da Lingyu utiliza a tecnologia de Adsorção por Oscilação de Pressão (PSA), com duas torres de adsorção preenchidas com Peneira Molecular de Carbono (CMS).
Durante a operação, o oxigênio é adsorvido preferencialmente pela CMS, enquanto o nitrogênio passa pelo leito de adsorção como gás produto. Uma torre realiza a adsorção enquanto a outra é despressurizada e regenerada. As torres alternam automaticamente sob controle de PLC.
Esse ciclo alternado de adsorção e regeneração permite a produção contínua de nitrogênio na pureza especificada.
Como funciona um gerador de nitrogênio PSA a bordo?
Um gerador de nitrogênio PSA depende de um fornecimento de ar comprimido corretamente projetado e condicionado.
O processo básico é:
- O ar comprimido é fornecido ao sistema de geração de nitrogênio.
- Os equipamentos de tratamento de ar removem umidade, óleo, partículas e outros contaminantes conforme necessário.
- O ar comprimido condicionado entra em uma das torres de adsorção com CMS.
- O oxigênio é adsorvido preferencialmente pela Peneira Molecular de Carbono.
- O nitrogênio passa pelo leito de adsorção como gás produto.
- A segunda torre é regenerada por despressurização.
- As torres alternam automaticamente para manter a produção contínua de nitrogênio.
- O nitrogênio produzido é monitorado antes de ser enviado para um tanque pulmão ou para o ponto de uso.
Os geradores de nitrogênio PSA da Lingyu são projetados para diferentes requisitos de pureza, com configurações disponíveis de 95% a 99,999%.
Para uma explicação técnica mais detalhada, consulte como funciona um gerador de nitrogênio PSA.
Por que o nitrogênio é utilizado em operações marítimas?
O nitrogênio é relativamente inerte em condições normais de operação. Em processos marítimos e offshore, ele pode, portanto, ser utilizado quando é necessário reduzir a concentração de oxigênio ou manter uma atmosfera controlada.
Dependendo do tipo de embarcação e dos requisitos operacionais, as aplicações de nitrogênio podem incluir inertização de tanques, purga de tubulações e equipamentos, inertização de espaços com gás, manutenção de pressão, determinadas operações de manuseio de carga e suporte a processos offshore.
A pureza, a vazão, a pressão e o procedimento operacional necessários podem variar significativamente entre essas aplicações.
Por esse motivo, um gerador de nitrogênio marítimo deve ser especificado de acordo com os requisitos reais do processo, em vez de se presumir que uma única especificação de nitrogênio seja adequada para todas as embarcações.
Para uma visão mais ampla das soluções da Lingyu para esse setor, consulte as aplicações para construção e reparo naval.
Inertização de tanques
A inertização de tanques é um dos usos mais estabelecidos do nitrogênio em operações marítimas e de processo.
O nitrogênio pode ser introduzido no espaço livre de um tanque ou vaso para reduzir a concentração de oxigênio e manter uma atmosfera controlada. Isso pode ser necessário quando os materiais ou cargas armazenadas são sensíveis ao oxigênio ou quando os procedimentos operacionais exigem um ambiente inerte.
A vazão e a pureza de nitrogênio necessárias para a inertização de tanques dependem do volume do tanque, concentração inicial de oxigênio, concentração de oxigênio desejada, pressão de operação, procedimentos de enchimento e descarga, método de purga e requisitos da embarcação e da carga.
Os requisitos de nitrogênio podem ser especialmente importantes em embarcações que transportam cargas químicas, nas quais o controle da atmosfera do tanque pode fazer parte dos procedimentos de manuseio da carga.
Considerações mais específicas são apresentadas no guia da Lingyu sobre geradores de nitrogênio para navios-tanque químicos.
Purga de tubulações e inertização com gás
O nitrogênio também pode ser utilizado para deslocar o ar de determinadas tubulações, tanques e equipamentos de processo.
Durante a purga, o nitrogênio é introduzido para reduzir a concentração de oxigênio ou de outros gases indesejados antes da partida, manutenção, transferência de carga ou outros procedimentos operacionais.
A inertização com gás, por sua vez, mantém um espaço gasoso controlado acima de determinados líquidos ou materiais armazenados. Dependendo da aplicação, isso pode ajudar a limitar o contato entre o produto e o oxigênio atmosférico.
Ao dimensionar um gerador de nitrogênio para purga, os engenheiros devem considerar o volume total de purga e o tempo necessário para concluir o processo — e não apenas o consumo médio diário de nitrogênio da embarcação.
A demanda de pico de nitrogênio pode ser significativamente maior do que o consumo contínuo normal.
Por que a geração de nitrogênio no local pode ser útil no mar?
Uma das principais vantagens da geração de nitrogênio no local é o maior controle sobre a disponibilidade do gás.
Uma embarcação com demanda regular de nitrogênio pode produzi-lo a bordo, em vez de depender totalmente da substituição de cilindros ou de entregas externas de nitrogênio.
Isso pode ser especialmente útil quando uma embarcação opera por longos períodos longe de fornecedores de gás em terra.
Um sistema PSA corretamente dimensionado pode produzir nitrogênio de acordo com a demanda operacional, sujeito à capacidade dos equipamentos instalados de ar comprimido e geração de nitrogênio.
Operação automatizada, monitoramento da pureza do nitrogênio, monitoramento de vazão, alarmes e gerenciamento de gás fora da especificação também podem ajudar a integrar o gerador de nitrogênio a um sistema mais amplo de controle de processos a bordo.
Geração de nitrogênio PSA vs. membrana para aplicações marítimas
PSA e separação por membrana são duas tecnologias comumente utilizadas para geração de nitrogênio no local.
Os geradores de nitrogênio PSA utilizam Peneira Molecular de Carbono para adsorver preferencialmente o oxigênio do ar comprimido. Eles podem ser configurados para uma ampla faixa de requisitos de pureza de nitrogênio, incluindo aplicações de alta pureza.
Os geradores de nitrogênio por membrana utilizam membranas seletivas de permeação de gases. Dependendo do requisito operacional, a tecnologia de membrana pode oferecer um equilíbrio diferente entre espaço ocupado, simplicidade, vazão e pureza do nitrogênio.
A linha atual de geradores de nitrogênio da Lingyu utiliza tecnologia PSA. Portanto, ao avaliar equipamentos da Lingyu para aplicações marítimas, a pureza de nitrogênio necessária, capacidade, pressão, fornecimento de ar comprimido e condições de instalação devem ser avaliados em relação às configurações PSA disponíveis.
Requisitos de instalação marítima
A tecnologia industrial de geração de nitrogênio pode ser aplicada em muitos ambientes operacionais, mas não se deve presumir automaticamente que um gerador de nitrogênio padrão para uso terrestre seja adequado para instalação a bordo sem uma avaliação de engenharia.
Instalações marítimas e offshore podem introduzir requisitos adicionais relacionados a:
- Espaço disponível
- Vibração e movimento da embarcação
- Temperatura e umidade ambiente
- Ambientes com presença de sal ou agentes corrosivos
- Ventilação
- Resfriamento
- Alimentação elétrica
- Drenagem de condensado
- Acesso para manutenção
- Requisitos para áreas classificadas
- Requisitos de classificação e regulamentação
- Integração com os sistemas de controle da embarcação
As especificações gerais de produto de um gerador de nitrogênio PSA, por si só, não estabelecem conformidade com uma determinada sociedade classificadora marítima, notação de classe da embarcação, norma de área classificada ou requisito específico de certificação do projeto.
Esses requisitos devem ser confirmados durante a engenharia do projeto e a seleção dos equipamentos.
Como escolher o gerador de nitrogênio correto para uso marítimo
A seleção deve começar pelos requisitos de nitrogênio no ponto de uso.
Os fatores importantes incluem:
- Pureza necessária do nitrogênio
- Vazão contínua de nitrogênio
- Demanda de vazão de pico
- Pressão necessária de fornecimento
- Ciclo de operação
- Capacidade disponível de ar comprimido
- Temperatura e qualidade do ar de alimentação
- Espaço de instalação
- Requisitos de armazenamento intermediário de nitrogênio
- Automação e monitoramento
- Gerenciamento de gás fora da especificação
- Disponibilidade de energia elétrica
- Acesso para manutenção
- Condições ambientais marítimas
- Requisitos aplicáveis de classificação ou regulamentação
Os sistemas PSA de nitrogênio da Lingyu podem atender a diferentes requisitos de pureza, portanto o gerador deve ser selecionado de acordo com o processo real, em vez de se especificar automaticamente a maior pureza possível de nitrogênio.
Uma pureza mais elevada não é necessariamente melhor para todas as aplicações. O aumento da pureza do nitrogênio pode afetar o consumo de ar comprimido, a recuperação de nitrogênio, o dimensionamento dos equipamentos e a eficiência operacional geral.
Para uma abordagem de engenharia mais ampla sobre pureza, capacidade, pressão e configuração do sistema, consulte o guia de seleção de geradores de nitrogênio PSA.
Um sistema completo de geração de nitrogênio a bordo
O gerador de nitrogênio é apenas uma parte de um sistema de fornecimento de nitrogênio no local.
Dependendo do projeto, uma configuração completa pode incluir:
- Compressor de ar
- Reservatório de ar
- Secador de ar comprimido
- Filtragem de precisão
- Gerador de nitrogênio PSA
- Tanque pulmão de nitrogênio
- Analisador de nitrogênio ou oxigênio
- Equipamentos de controle de pressão
- Gerenciamento de gás fora da especificação
- Tubulação de distribuição
O tratamento do ar de alimentação é especialmente importante porque o desempenho do PSA depende das condições do ar comprimido que entra nas torres de adsorção.
Portanto, umidade, óleo, partículas e outros contaminantes devem ser controlados de acordo com os requisitos do gerador de nitrogênio e do projeto geral do sistema.
Um filtro de precisão para ar comprimido adequado pode fazer parte do sistema de tratamento de ar a montante do gerador PSA.
Monitoramento da qualidade do nitrogênio
Para processos marítimos e offshore, a qualidade do nitrogênio deve ser monitorada de acordo com os requisitos da aplicação real.
Em vez de depender apenas da especificação nominal de pureza do gerador, o sistema deve fornecer um método adequado para verificar a qualidade do gás produzido e responder quando o nitrogênio estiver fora da especificação exigida.
Dependendo da configuração do sistema, o monitoramento e o controle podem incluir medição da pureza do nitrogênio, monitoramento de vazão, alarmes, controle automático e gerenciamento de gás fora da especificação.
Essas funções são especialmente importantes quando o fornecimento de nitrogênio faz parte de um processo automatizado mais amplo ou quando os equipamentos a jusante dependem da manutenção de uma qualidade de nitrogênio especificada.
Requisitos de nitrogênio para diferentes tipos de embarcações
Os requisitos de nitrogênio marítimo variam de acordo com o tipo de embarcação, processo a bordo, condições operacionais e finalidade para a qual o nitrogênio é utilizado.
Navios-tanque químicos, por exemplo, podem exigir nitrogênio para o controle da atmosfera dos tanques relacionado à carga e para operações associadas. Embarcações de petróleo e gás podem apresentar diferentes requisitos de processo envolvendo fornecimento de gás inerte, purga ou suporte a operações offshore.
Para aplicações mais específicas em embarcações, consulte o guia da Lingyu sobre geradores de nitrogênio para navios de petróleo e gás.
Os requisitos de nitrogênio também podem variar de acordo com as máquinas e a configuração dos sistemas da embarcação. A Lingyu aborda separadamente os geradores de nitrogênio para embarcações com dois motores.
Essas aplicações específicas de cada tipo de embarcação devem ser avaliadas individualmente, em vez de se presumir que a mesma pureza, vazão, pressão ou configuração do sistema de nitrogênio seja adequada para todas as instalações marítimas.
Conclusão
Os geradores de nitrogênio para aplicações marítimas oferecem uma opção de fornecimento de gás no local para embarcações e instalações offshore com demanda regular de nitrogênio.
Os geradores de nitrogênio da Lingyu utilizam tecnologia PSA com Peneira Molecular de Carbono para separar o nitrogênio do ar comprimido. Diferentes configurações de sistema podem proporcionar pureza de nitrogênio entre 95% e 99,999%, permitindo adequar o fornecimento de nitrogênio a diferentes requisitos de processo.
O nitrogênio marítimo pode ser utilizado em aplicações como inertização de tanques, purga de tubulações, inertização com gás, operações relacionadas à carga e suporte a processos offshore. No entanto, o sistema correto de geração de nitrogênio depende da pureza, vazão, pressão, ciclo de operação, ambiente de instalação, fornecimento de ar comprimido e requisitos regulatórios ou de classificação aplicáveis à embarcação.
Por esse motivo, a seleção de um gerador de nitrogênio marítimo não deve se basear apenas na capacidade do gerador. O sistema completo — incluindo geração de ar comprimido, tratamento de ar, geração de nitrogênio PSA, armazenamento, monitoramento, controles e distribuição — deve ser adequado aos requisitos operacionais da embarcação.
Consulte a linha de geradores de nitrogênio da Lingyu ou entre em contato com a Lingyu para discutir os requisitos de pureza, vazão, pressão e instalação de nitrogênio para seu projeto marítimo ou offshore.
