Usuários industriais às vezes precisam de nitrogênio em locais onde uma infraestrutura permanente de fornecimento de gás não está disponível, é inconveniente ou desnecessária.
Projetos temporários, mudanças nas áreas de produção, operações de campo e necessidades de backup podem criar demanda por uma solução mais flexível de fornecimento de nitrogênio.
Um gerador de nitrogênio portátil é um sistema de produção de nitrogênio no local projetado para aplicações nas quais a flexibilidade de implantação é importante. Dependendo dos requisitos do projeto, o sistema pode ser configurado como um conjunto compacto montado sobre skid, unidade integrada, sistema em contêiner ou outra solução relocável.
O nível de portabilidade depende do projeto geral do sistema, incluindo estrutura, equipamentos auxiliares, método de instalação e requisitos de mobilidade.
O que é um gerador de nitrogênio portátil?
Um gerador de nitrogênio portátil produz nitrogênio no local a partir de ar comprimido e é projetado para aplicações nas quais o equipamento pode precisar ser deslocado ou instalado temporariamente.
Assim como um sistema convencional de geração de nitrogênio, ele exige uma fonte adequada de ar comprimido e o tratamento apropriado do ar antes da separação do nitrogênio.
O sistema PSA de nitrogênio da Lingyu utiliza duas torres de adsorção preenchidas com Peneira Molecular de Carbono (CMS). O oxigênio é adsorvido preferencialmente pela CMS, enquanto o nitrogênio passa pelo leito de adsorção como gás produto.
As duas torres alternam entre ciclos de adsorção e regeneração, permitindo a produção contínua de nitrogênio.
A diferença entre sistemas de nitrogênio fixos e portáteis está principalmente na estrutura, instalação, equipamentos auxiliares e mobilidade, e não no princípio de separação do nitrogênio em si.
Por que considerar a geração flexível de nitrogênio no local?
A geração de nitrogênio no local pode reduzir a dependência de cilindros fornecidos externamente ou de entregas de nitrogênio a granel quando a demanda de nitrogênio é suficientemente regular para justificar um sistema de geração.
Para locais de operação temporários ou variáveis, um sistema de nitrogênio relocável pode oferecer flexibilidade adicional, permitindo produzir nitrogênio mais próximo do ponto de uso.
As possíveis vantagens incluem:
- Menor dependência dos cronogramas de entrega de gás
- Produção de nitrogênio de acordo com a demanda operacional real
- Menor necessidade de manuseio de cilindros
- Maior controle sobre a disponibilidade de nitrogênio
- Implantação flexível em diferentes locais
No entanto, o benefício econômico depende das condições reais de operação.
Entre os fatores importantes estão o consumo de nitrogênio, pureza necessária, custo do ar comprimido, horas de operação, requisitos de manutenção, transporte, preparação do local e custo de métodos alternativos de fornecimento de nitrogênio.
Como funciona um gerador de nitrogênio PSA?
Um gerador de nitrogênio PSA separa o nitrogênio do ar comprimido por meio de ciclos repetidos de adsorção e regeneração.
O processo começa com ar comprimido que atende às condições necessárias de pressão de entrada, temperatura e qualidade do ar.
O ar comprimido condicionado entra em uma das torres de adsorção com CMS. O oxigênio é adsorvido preferencialmente pela Peneira Molecular de Carbono, enquanto o nitrogênio passa pelo leito de adsorção como gás produto.
Ao mesmo tempo, a segunda torre é despressurizada e regenerada. Em seguida, as torres alternam automaticamente suas funções, permitindo a produção contínua de nitrogênio.
Dependendo da configuração do sistema, as funções de controle e monitoramento podem incluir:
- Alternância automática dos ciclos
- Monitoramento da pureza do nitrogênio
- Monitoramento de vazão
- Monitoramento de pressão
- Funções de alarme
- Gerenciamento de nitrogênio fora da especificação
Para mais informações sobre a tecnologia de separação PSA, consulte como funciona a geração de nitrogênio PSA.
Geração de nitrogênio PSA vs. membrana
PSA e separação por membrana são duas tecnologias comuns utilizadas para a produção de nitrogênio no local.
Os sistemas PSA utilizam Peneira Molecular de Carbono para adsorver seletivamente o oxigênio do ar comprimido. Essa tecnologia pode atender a uma ampla faixa de requisitos de pureza de nitrogênio.
Os sistemas por membrana utilizam permeação seletiva de gases para separar o nitrogênio dos outros componentes do ar. Dependendo da aplicação, os sistemas por membrana podem oferecer vantagens relacionadas ao espaço ocupado, simplicidade, requisitos de vazão ou pureza do nitrogênio.
A linha de geradores de nitrogênio da Lingyu utiliza tecnologia PSA. Portanto, os sistemas PSA devem ser avaliados de acordo com a pureza, vazão, pressão e condições operacionais necessárias.
A tecnologia adequada depende dos requisitos reais da aplicação, e não apenas do método de geração.
Opções de pureza do nitrogênio
Um gerador de nitrogênio portátil não deve ser automaticamente selecionado com a maior pureza disponível.
A pureza necessária do nitrogênio depende dos requisitos do processo.
As configurações de geradores de nitrogênio PSA da Lingyu atendem a diferentes níveis de pureza, incluindo aplicações que exigem nitrogênio a 99% e nitrogênio de maior pureza.
Uma pureza mais elevada deve ser selecionada somente quando o processo exigir, pois seu aumento pode afetar:
- Recuperação de nitrogênio
- Consumo de ar comprimido
- Dimensionamento dos equipamentos
- Eficiência operacional
Portanto, a pureza do nitrogênio deve ser tratada como um requisito de engenharia, em vez de simplesmente se escolher a maior especificação disponível.
Aplicações para fornecimento flexível de nitrogênio
Um sistema de nitrogênio portátil ou relocável pode ser útil quando a demanda de nitrogênio é temporária, distribuída entre diferentes locais ou necessária como fonte de backup.
As possíveis aplicações incluem:
- Manutenção em campo
- Operações temporárias de processo
- Comissionamento de equipamentos
- Determinadas operações de purga
- Determinadas operações de inertização
- Fornecimento de nitrogênio de backup
- Projetos industriais móveis
Entre os setores que utilizam soluções de nitrogênio estão processamento a laser, embalagem de alimentos, processamento químico, eletrônica, petróleo e gás e outras aplicações industriais.
No entanto, cada aplicação apresenta requisitos diferentes. A adequação de um sistema de nitrogênio portátil depende de:
- Vazão de nitrogênio necessária
- Pureza do nitrogênio
- Pressão de fornecimento
- Duração da operação
- Ar comprimido disponível
- Utilidades disponíveis no local
Nitrogênio portátil para operações de petróleo e gás
Operações remotas de petróleo e gás podem exigir fornecimento flexível de nitrogênio para determinadas aplicações de purga, inertização, manutenção e suporte a processos.
No entanto, a demanda de nitrogênio em operações de petróleo e gás pode variar significativamente.
Purga de grandes volumes, operações relacionadas à pressão e outras aplicações exigentes podem exigir dimensionamento especializado do sistema, capacidade de armazenamento, equipamentos de aumento de pressão ou infraestrutura auxiliar adicional.
Entre os fatores importantes de projeto estão:
- Vazão de nitrogênio necessária
- Pureza do nitrogênio
- Pressão de fornecimento
- Duração da operação
- Condições ambientais
- Ar comprimido disponível
- Utilidades disponíveis no local
- Equipamentos auxiliares de armazenamento ou aumento de pressão
Para aplicações relacionadas a embarcações, consulte o gerador de nitrogênio para navios de petróleo e gás.
Nitrogênio portátil para corte a laser
O nitrogênio é amplamente utilizado como gás auxiliar em aplicações de corte a laser.
No entanto, o corte a laser pode exigir alta vazão de nitrogênio e elevada pressão de fornecimento. Portanto, um gerador de nitrogênio portátil pode precisar ser integrado a equipamentos adicionais de armazenamento de nitrogênio ou aumento de pressão, dependendo dos requisitos do sistema de corte.
A solução completa deve ser avaliada de acordo com:
- Pureza de nitrogênio necessária
- Velocidade de corte
- Consumo de gás
- Requisito de pressão da máquina
- Cronograma de operação
Para aplicações de corte a laser, consulte as soluções de geração de nitrogênio para corte a laser.
O que torna um sistema de nitrogênio portátil?
O termo “portátil” pode descrever diferentes níveis de mobilidade.
Um sistema de nitrogênio portátil pode ser projetado para:
- Movimentação dentro de uma unidade de produção
- Relocação periódica entre locais
- Instalação sobre skid
- Operação temporária em ambientes externos
- Implantação em contêiner
- Instalação em veículos
Essas são decisões de estrutura e engenharia separadas do processo PSA de separação do nitrogênio.
Entre as considerações importantes estão:
- Dimensões gerais e peso
- Requisitos de elevação e manuseio
- Fonte de ar comprimido
- Alimentação elétrica
- Ventilação
- Temperatura ambiente
- Filtragem e secagem do ar
- Capacidade do tanque pulmão de nitrogênio
- Pressão de saída
- Tempo de implantação e conexão
- Proteção ambiental
- Frequência de relocação
Portanto, a construção portátil deve ser definida de acordo com os requisitos do projeto.
Características como rodas, estruturas de elevação, bases sobre skid, reboques, contêineres, proteção contra intempéries ou conjuntos integrados com compressor devem ser selecionadas de acordo com a configuração real do sistema.
Requisitos do sistema completo
Um gerador de nitrogênio opera como parte de um sistema completo de ar comprimido e tratamento de gases.
Dependendo do projeto, um sistema de geração de nitrogênio PSA pode incluir:
- Compressor de ar
- Reservatório de ar
- Secador de ar comprimido
- Sistema de filtragem
- Gerador de nitrogênio PSA
- Tanque pulmão de nitrogênio
- Equipamentos de controle de pressão
- Analisador de nitrogênio ou oxigênio
- Gerenciamento de gás fora da especificação
- Tubulação de distribuição
Isso é especialmente importante para sistemas portáteis, pois os engenheiros devem determinar quais componentes serão deslocados junto com o gerador de nitrogênio e quais utilidades já estarão disponíveis no local de instalação.
Um gerador PSA portátil alimentado por um compressor externo e por um sistema externo de tratamento de ar é diferente de um conjunto de geração de nitrogênio totalmente integrado.
Controle e monitoramento
A implantação flexível não deve reduzir o controle da qualidade do nitrogênio.
Um sistema PSA de nitrogênio pode incluir:
- Monitoramento da pureza do nitrogênio
- Monitoramento de vazão
- Monitoramento de pressão
- Controle automático dos ciclos
- Funções de alarme
- Gerenciamento de gás fora da especificação
Essas funções ajudam os operadores a verificar se o nitrogênio permanece dentro da faixa exigida pelo processo.
Elas são especialmente úteis quando o equipamento é deslocado, pois diferentes locais podem apresentar condições operacionais, qualidade do ar comprimido ou demanda de nitrogênio diferentes.
Como escolher um gerador de nitrogênio portátil
A seleção deve começar pelos requisitos reais de nitrogênio, e não apenas pela portabilidade.
Os fatores importantes incluem:
- Pureza de nitrogênio necessária
- Vazão contínua de nitrogênio
- Demanda de pico de nitrogênio
- Pressão de saída necessária
- Duração da operação
- Disponibilidade de ar comprimido
- Qualidade do ar de alimentação
- Alimentação elétrica
- Requisitos do tanque pulmão de nitrogênio
- Dimensões físicas e peso
- Frequência de relocação
- Condições de operação internas ou externas
- Proteção ambiental
- Requisitos de monitoramento
- Equipamentos auxiliares
- Custo do ciclo de vida
A portabilidade deve então ser definida de acordo com o cenário operacional.
Um sistema deslocado ocasionalmente dentro de uma fábrica exige um projeto diferente de um equipamento transportado com frequência entre locais remotos de operação em campo.
Para orientações mais amplas sobre a seleção do sistema, consulte o guia de seleção de geradores de nitrogênio PSA.
Geração portátil vs. cilindros e fornecimento de nitrogênio a granel
Nenhum método de fornecimento de nitrogênio é adequado para todas as aplicações.
Cilindros de nitrogênio podem continuar sendo práticos para demandas de baixo volume ou ocasionais.
O fornecimento de nitrogênio a granel pode ser adequado para instalações com grande consumo e infraestrutura de armazenamento apropriada.
A geração de nitrogênio PSA no local pode ser vantajosa quando a demanda de nitrogênio é regular e há infraestrutura disponível de ar comprimido e energia elétrica.
Um sistema PSA portátil acrescenta outra consideração: se a mobilidade proporciona valor operacional suficiente para justificar os requisitos adicionais de estrutura, transporte, conexão e preparação do local.
Uma comparação completa deve considerar:
- Consumo real de nitrogênio
- Pureza necessária
- Pressão de fornecimento
- Horas de operação
- Custo do ar comprimido e da eletricidade
- Custo da entrega de gás
- Requisitos de transporte
- Manutenção
- Equipamentos auxiliares
- Vida útil esperada
- Frequência de relocação
Conclusão
Um gerador de nitrogênio portátil oferece um método flexível para produzir nitrogênio próximo ao ponto de uso quando uma infraestrutura permanente de gás não está disponível, é inconveniente ou desnecessária.
O princípio de geração de nitrogênio continua baseado na separação PSA com Peneira Molecular de Carbono e em ciclos alternados de adsorção e regeneração.
A configuração correta do sistema depende de:
- Pureza do nitrogênio
- Vazão de nitrogênio
- Pressão de fornecimento
- Duração da operação
- Ar comprimido disponível
- Utilidades disponíveis no local
- Condições ambientais
- Nível de portabilidade necessário
Recursos de portabilidade, como montagem sobre skid, rodas, instalação em contêiner, reboques, sistemas de elevação, proteção para ambientes externos ou conjuntos integrados com compressor, devem ser definidos de acordo com os requisitos do projeto.
Para soluções de geração de nitrogênio, consulte a linha de geradores de nitrogênio da Lingyu ou entre em contato com a Lingyu para discutir requisitos de pureza, capacidade, pressão, equipamentos auxiliares e portabilidade.
