Separação de ar nitrogênio

Tipos de geradores de nitrogênio por separação de ar

Um gerador de nitrogênio por separação de ar é uma tecnologia que separa o nitrogênio do ar que nos rodeia. O nitrogênio constitui cerca de 78% da atmosfera; portanto, o processo de separação do ar é relativamente fácil. O ar é composto por inúmeras moléculas de gás. O gerador de nitrogênio por separação de ar funciona separando essas moléculas de gás usando várias tecnologias. Existem, basicamente, dois métodos de separação de nitrogênio do ar: tecnologia de membrana e tecnologia criogênica.

• Tecnologia de membrana: A tecnologia de membrana funciona permitindo que várias moléculas de gás passem pela membrana em suas taxas exclusivas. Enquanto o oxigênio está sob pressão mais alta e permite uma velocidade maior através da membrana, o nitrogênio se move relativamente lentamente pela membrana. A membrana separa a parte rica em oxigênio do ar do nitrogênio. Os geradores de nitrogênio por separação de ar de tecnologia de membrana são normalmente utilizados para a produção de nitrogênio em pequena escala. Eles também são portáteis e fáceis de instalar em diferentes locais.
• Tecnologia criogênica: A separação criogênica do ar funciona com base no princípio da destilação fracionada e resfriamento. Os compressores de ar segmentados levam o ar a uma temperatura de liquefação, geralmente abaixo de – 180 graus Celsius. Nessa temperatura, o gás se liquefaz e seus componentes são separados de acordo com seus pontos de ebulição. O oxigênio, o dióxido de carbono e o argônio são então evaporados ou fervidos, enquanto o nitrogênio líquido permanece. Os geradores criogênicos são capazes de produzir nitrogênio em grandes quantidades. Eles são normalmente usados ​​em indústrias que têm alta demanda por nitrogênio: indústria alimentícia, indústria metalúrgica, indústria de fabricação de semicondutores, etc.

Especificação & Manutenção

• Pressão do Ar de Alimentação: A pressão do ar de entrada é normalmente entre 0,1-0,5 MPa. A pressão mais alta pode aumentar a eficiência de separação.
• Temperatura de Separação: Refere-se à temperatura na qual o ar é resfriado para liquefação. Geralmente, é inferior a -150°C. Temperaturas mais baixas são propícias a uma separação mais completa.
• Vazão Volumétrica: Denota a quantidade de gás nitrogênio produzida por unidade de tempo, geralmente expressa em Nm3/h ou scfm. A vazão típica varia de 1 a 1000 Nm3/h, dependendo da escala e do projeto do equipamento.
• Pureza do Nitrogênio: Significa o nível de pureza do gás nitrogênio produzido, comumente expresso como uma porcentagem. A pureza pode atingir 95%, 99% ou até mais alta.
• Método de Resfriamento: Algumas unidades de separação de ar adotam métodos de resfriamento como resfriamento a água ou resfriamento a ar para regular a temperatura de certos equipamentos ou processos.
• Consumo de Energia: Indica a energia elétrica usada pelo dispositivo, geralmente em quilowatts (kW) ou megawatts (MW). O consumo de energia depende da escala do equipamento, do processo e das condições de operação.
• Dimensões: O tamanho geral do dispositivo, incluindo comprimento, largura e altura, que depende da escala e do projeto do equipamento.

Manutenção

A manutenção regular é necessária para as plantas de separação de ar para garantir seu funcionamento normal e estabilidade. Aqui estão algumas sugestões de manutenção:

• Inspeção Regular: Inspecione com frequência as condições do equipamento, como tubulações, válvulas, bombas, compressores, trocadores de calor, etc., para verificar se há sinais de desgaste, vazamento ou mau funcionamento. O reparo ou a substituição oportunos devem ser realizados conforme necessário.
• Manter os Sistemas de Lubrificação: Garanta o funcionamento adequado da planta de separação de ar injetando regularmente óleo de lubrificação nos pontos de lubrificação do equipamento. Selecione o óleo lubrificante adequado de acordo com os requisitos do equipamento e substitua-o e mantenha-o periodicamente.
• Calibração e Manutenção de Instrumentos: Calibre e mantenha regularmente os instrumentos e medidores da planta de separação de ar, garantindo medição precisa e controle confiável.
• Substituir Filtros e Acessórios: Troque periodicamente os filtros no sistema de separação de gás e substitua outros acessórios para garantir gás de entrada não contaminado.
• Monitorar o Status do Equipamento: Monitore com frequência parâmetros importantes, como pressão, temperatura, vazão, etc., do sistema de separação de ar, garantindo que permaneçam dentro das faixas de operação normais. Analise e resolva quaisquer anormalidades de forma oportuna.
• Limpar o Equipamento: De acordo com as especificações, limpe as partes da planta de separação de ar, remova a sujeira e os contaminantes aderidos à superfície e evite corrosão e obstrução do equipamento.
• Manter o Sistema de Energia Elétrica: Inspecione e mantenha regularmente o sistema de energia elétrica. Verifique as conexões do circuito elétrico, isolamento e condições de carga, etc., garantindo a segurança e confiabilidade dos equipamentos de energia elétrica.

Cenários de separação de nitrogênio do ar

As plantas de separação de ar podem fornecer nitrogênio em quantidades significativas para uma variedade de usos em inúmeras indústrias, incluindo processamento de alimentos, produtos farmacêuticos, fabricação de eletrônicos, soldagem e corte, petróleo e gás, mineração, aplicações a laser, tratamento de metais, embalagem e prevenção de incêndios e oxidação. Aqui estão alguns cenários típicos de aplicação do separador de ar de nitrogênio:

• Industrial & Fabricação

  O nitrogênio é aplicado como gás de proteção ou cobertura para soldagem a arco, soldagem a plasma e soldagem a feixe de elétrons, entre vários processos de soldagem. A soldagem de metais de diferentes tipos é realizada com nitrogênio como gás de proteção ou cobertura para evitar a oxidação e garantir a precisão da soldagem.

• Alimentos & Bebidas

  O negócio de alimentos emprega nitrogênio de várias maneiras. O nitrogênio pode remover o oxigênio da embalagem de alimentos para prolongar a vida útil e manter o frescor de produtos perecíveis, como carne, produtos lácteos e lanches, sob embalagem de atmosfera modificada (MAP). Além disso, o nitrogênio pode ser utilizado para resfriar e congelar rapidamente os alimentos, preservando sua qualidade e nutrientes.

• Eletrônicos & Semicondutores

  O nitrogênio é comumente usado nas indústrias de eletrônicos e semicondutores para purga de nitrogênio e transportadores. Por exemplo, durante os processos de fabricação de semicondutores, como deposição de vapor e gravação, gases reativos podem ser transportados por nitrogênio ou reações químicas podem ser evitadas. O nitrogênio também é usado para proteger os componentes eletrônicos da oxidação e contaminação durante os processos de fabricação e montagem.

• Petróleo & Gás: Recuperação Aprimorada de Petróleo

  A tecnologia de recuperação aprimorada de petróleo (EOR) é amplamente empregada no desenvolvimento de petróleo e gás. Com base na tecnologia EOR, o nitrogênio é injetado no reservatório de petróleo para aumentar a pressão no reservatório, promover o fluxo de petróleo e aumentar a recuperação de petróleo. A aplicação do EOR de nitrogênio pode aumentar as taxas de recuperação de petróleo, reduzir os custos de produção e melhorar a eficiência econômica.

• Mineração: Nitrogênio como Enchimento Inerte

  O nitrogênio é frequentemente usado como enchimento inerte na mineração. Ele pode ser usado para preencher áreas escavadas ou veios de minério para estabilizar as estruturas da mina, minimizar o risco de colapso e melhorar a segurança da mina. Além disso, o nitrogênio pode ser empregado na substituição de gás para prevenção de incêndios em minas, especialmente em áreas com alto risco de incêndios e explosões.

• Pintura & Revestimento: Nitrogênio no Tratamento de Superfície

  O nitrogênio é utilizado em tratamentos de revestimento. Ele pode ser usado como gás de arraste em técnicas de pulverização, plasma ou revestimento a laser para transportar materiais de revestimento, depositar revestimentos em superfícies e melhorar a aderência e a qualidade do revestimento. Além disso, o nitrogênio serve como meio de jateamento de tratamento de superfície. Ele pode ser usado com jateamento de pó de nitro para remover contaminantes da superfície, melhorar a qualidade da superfície e aprimorar as etapas subsequentes de processamento e fabricação.

• Pesquisa Científica

  O nitrogênio tem muitos usos em pesquisa e laboratórios. Por exemplo, ele pode ser usado para criar os ambientes de baixa temperatura e atmosferas inertes essenciais para técnicas experimentais e analíticas. O nitrogênio também é empregado na preservação e armazenamento de amostras, especialmente em técnicas de preservação criogênica, onde as amostras são armazenadas em nitrogênio líquido para manter sua estabilidade e viabilidade.

Como escolher nitrogênio por separação de ar

Ao comprar máquinas para separação de nitrogênio do ar, os compradores devem avaliar suas necessidades primeiro. Eles devem determinar o objetivo da compra da máquina e o tipo de capacidade que precisam. Por exemplo, eles podem precisar da máquina para uso industrial ou médico. Em seguida, os compradores devem se familiarizar com as diferentes especificações das máquinas de separação de ar. Dependendo do uso pretendido, os compradores podem optar por máquinas com pureza específica. Geralmente, as máquinas de separação de ar com pelo menos 95% de pureza de nitrogênio são ótimas para fins industriais. Por outro lado, aquelas com 97% de pureza de nitrogênio são excelentes para fins médicos ou próximos a ele.

Além disso, a vazão de uma máquina de separação de ar é um fator essencial a ser considerado. Os compradores precisam escolher uma máquina que possa fornecer a quantidade de gás nitrogênio que sua aplicação ou negócio exige. Além disso, os compradores devem considerar o consumo de energia da ASU. Eles vão querer escolher uma máquina que ofereça desempenho otimizado, reduzindo os custos operacionais. Além disso, o requisito de manutenção de uma máquina de separação de ar deve informar a escolha de um comprador. Os compradores podem querer selecionar máquinas que tenham baixos requisitos de manutenção ou aquelas com serviços de suporte fáceis.

Mais importante ainda, o espaço onde a máquina será instalada deve ditar o tipo de máquina de separação de ar a ser escolhida. Os compradores precisarão escolher uma máquina com uma dimensão que se ajuste perfeitamente ao espaço. Os compradores devem considerar a reputação do fabricante que desejam comprar. Eles devem escolher fabricantes de renome conhecidos por fabricar máquinas de separação de ar de qualidade, confiáveis ​​e eficientes. Por fim, em uma era em que todos estão conscientes do meio ambiente, os compradores podem considerar uma máquina de separação de ar com projetos energeticamente eficientes e baixa pegada de carbono.

Perguntas & Respostas sobre separação de nitrogênio do ar

P1: Por que o nitrogênio é separado do ar?

R1: O nitrogênio compõe aproximadamente 78% da atmosfera da Terra. As empresas separam o nitrogênio do ar porque o nitrogênio tem diferentes usos em várias indústrias.

P2: Por que as empresas investem em unidades de separação de ar (ASUs) para a produção de nitrogênio?

R2: ASUs comerciais permitem a produção de nitrogênio em grande escala e economicamente viável. A tecnologia é bem desenvolvida, permitindo um alto fornecimento de nitrogênio com mínimo tempo de inatividade ou flutuações de fornecimento.

P3: Quais são algumas tendências recentes na tecnologia de separação de nitrogênio do ar?

R3: Há tendências crescentes em direção a tecnologias de separação de nitrogênio do ar energeticamente eficientes e usando práticas ambientalmente amigáveis ​​para separar o nitrogênio do ar. Inovações como separação de membrana e adsorção por oscilação de pressão (PSA) estão aprimorando a eficiência energética em projetos de ASU.

P4: O que acontece com o resto dos gases depois que o nitrogênio é extraído do ar?

R3: Aproximadamente 21% do oxigênio são extraídos e utilizados para vários fins, incluindo combustão industrial, processos de oxidação e aplicações de saúde. Os gases traço restantes, incluindo dióxido de carbono, metano e neônio, são liberados de volta para a atmosfera.