Separação de ar nitrogenado

Tipos de separação de ar de nitrogênio

O processo de isolamento de nitrogênio do ar é conhecido como separação de ar de nitrogênio. Esse procedimento é de grande importância industrial, visto que o isolamento de nitrogênio possui diversas aplicações, desde a produção de metal até o acondicionamento de alimentos. Existem três métodos principais para realizar a separação de ar de nitrogênio.

• Destilação fracionada

  A destilação fracionada é um método comum para separar componentes essenciais do ar, como oxigênio, nitrogênio e argônio. Vale ressaltar que não se utiliza todo o ar, mas uma mistura gasosa específica é resfriada até virar líquido. Em seguida, a mistura é submetida à destilação em uma coluna de alta sequência para extrair o nitrogênio, que possui ponto de ebulição de -196 °C. Após isso, o nitrogênio é aquecido até se transformar em gás e armazenado em um recipiente de armazenamento. Esse método representa cerca de 90% da produção de nitrogênio mundial; portanto, é um método industrial típico em grande escala.

• Separação por membrana

  A separação por membrana ganhou reconhecimento nos últimos anos como uma alternativa mais ecologicamente correta à destilação fracionada. O método se baseia nos tamanhos e pesos moleculares distintos dos gases atmosféricos. Uma mistura de ar é bombeada para o gerador de nitrogênio, e o separador de membrana utiliza uma ou mais membranas permeáveis para permitir que as moléculas menores, como o oxigênio, passem, enquanto retém as maiores, como o nitrogênio. A separação por membrana funciona bem ao isolar nitrogênio com pureza de 90% a 95%. É essencial distinguir entre permeação seletiva, em que as membranas permitem a passagem de moléculas específicas, e adsorção por oscilação de pressão, em que a pressão é utilizada para separar moléculas. Em termos de volume de vendas, os separadores de membrana representam quase 10% do mercado global total, tornando-se um método industrial típico de porte médio.

• Adsorção por oscilação de pressão

  A adsorção por oscilação de pressão (PSA) é outro método comum para separar nitrogênio do ar. A PSA utiliza a adsorção para separar gases atmosféricos. O processo começa quando o ar é pressurizado, e as moléculas maiores, como o oxigênio, são aprisionadas no material adsorvente. O que torna esse método único é que o material adsorvente tem maior afinidade por dióxido de carbono e oxigênio do que por nitrogênio. Consequentemente, o nitrogênio é o gás que é isolado aqui. Diferentes tipos de materiais adsorventes podem ser utilizados, como zeólita, carbono ativo e sílica gel. A PSA é importante porque fornece aos compradores nitrogênio com pureza de 95% a 99,9%, dependendo das demandas específicas do cliente.

Especificações e manutenção de máquinas de separação de ar de nitrogênio

Especificações

• Capacidade de produção: Indica o volume ou quantidade de gás nitrogênio que o dispositivo de separação de ar pode produzir. É geralmente mostrado em metros cúbicos por hora (m3/h) ou alguma outra medida aplicável.
• Pureza: A pureza do gás nitrogênio se refere ao conteúdo de gás nitrogênio na saída total do gás, o que geralmente é representado como uma porcentagem. Por exemplo, 99,9% de pureza significa que o gás nitrogênio contém 0,1% de impurezas.
• Pressão: A pressão de saída do gás nitrogênio é geralmente indicada em bar ou psi. Diferentes aplicações exigem diferentes pressões de saída.
• Requisito de ar comprimido: Descreve o volume e a pressão do ar comprimido necessários para o funcionamento do equipamento de separação de ar. Por exemplo, pode ser necessário 1.000 pés cúbicos de ar comprimido a uma pressão de 100 psi por hora.
• Dimensões: O tamanho de um dispositivo de separação de ar de nitrogênio inclui comprimento, largura e altura. O tamanho do equipamento determina a área que ele ocupa e a forma como é instalado.
• Peso: O peso do equipamento é importante para o transporte e instalação do equipamento.
• Consumo de energia: O consumo de eletricidade da máquina de separação de ar de nitrogênio é indicado em quilowatts (kW) ou em quilowatt-hora (kWh), o que mostra quanta eletricidade o dispositivo utiliza durante a operação.

Manutenção

• Inspeção regular: Inspeção regular para garantir que todas as partes do equipamento de separação de ar de nitrogênio estejam em boas condições. Verifique se há peças soltas, vazamentos etc. Preste atenção na reposição oportuna do óleo lubrificante, garantindo o funcionamento normal dos sistemas de lubrificação do equipamento.
• Monitoramento de parâmetros operacionais: Monitore regularmente os parâmetros operacionais, como pressão, fluxo, temperatura etc., e compare-os com os valores padrão para encontrar e resolver prontamente possíveis problemas.
• Limpeza: Limpe periodicamente o equipamento de separação de ar de nitrogênio para remover impurezas e sujeira. Isso pode ajudar a manter a pureza e a estabilidade do gás nitrogênio.
• Substituição de peças: Algumas peças do equipamento precisam ser substituídas periodicamente, como filtros, vedações etc. Isso garante o desempenho e a confiabilidade do dispositivo.
• Manutenção de componentes elétricos: Preste atenção à limpeza e manutenção dos componentes elétricos do equipamento, como controladores, contatores, relés etc. Garanta a estabilidade, confiabilidade e operação normal dos circuitos elétricos.
• Manutenção preventiva: Realize manutenção preventiva regular no equipamento de separação de ar de nitrogênio, como revisões, calibrações etc., de acordo com os requisitos dos fabricantes do equipamento. A manutenção preventiva pode evitar efetivamente falhas de equipamentos e prolongar a vida útil.

Aplicações da separação de ar de nitrogênio

O uso de unidades de separação de nitrogênio aumentou nos últimos anos. O aumento de inovações em como usar e cultivar o ar adequadamente abriu espaço para que diversas indústrias aproveitassem o nitrogênio.

Algumas indústrias se beneficiam de sistemas de produção de nitrogênio comercial e continuarão a utilizar esses dispositivos no futuro. Aqui estão algumas indústrias que utilizam as unidades de separação de ar e nitrogênio:

• Alimentos e bebidas: O nitrogênio é importante na indústria de alimentos e bebidas. Ele ajuda a preservar a frescura dos produtos. As empresas de alimentos e bebidas injetam nitrogênio em suas embalagens para evitar a oxidação e a deterioração de bebidas como vinho, refrigerante e sucos. Ele também ajuda a manter os alimentos com aparência e sabor frescos. Gases como o dióxido de carbono são mantidos afastados, e a vida útil dos produtos é estendida.
• Saúde e farmacêuticos: A maioria das aplicações de saúde e farmacêuticas exige um alto nível de pureza quando os gases são utilizados. O gás nitrogênio é um elemento fundamental no armazenamento e preservação de amostras médicas sensíveis, materiais biológicos e produtos farmacêuticos. A integridade da amostra é garantida quando as indústrias de saúde e farmacêuticas armazenam esses materiais em tanques criogênicos. As unidades de separação de ar são usadas para separar o nitrogênio com um nível de pureza maior.
• Fabricação de eletrônicos: As indústrias de fabricação de eletrônicos se beneficiam muito das tecnologias de separação de ar. As tecnologias de separação de ar fornecem um fluxo de nitrogênio puro que as indústrias de fabricação de eletrônicos utilizam para fazer semicondutores, telas de painel plano e placas de circuito. O nitrogênio é usado para deslocar a umidade, evitar a oxidação e reduzir a contaminação durante os processos de produção.
• Metalurgia e fabricação de metais: As indústrias de metalurgia, fabricação de metais e soldagem utilizam o nitrogênio para o tratamento de metais e soldagem. As unidades AAS (Adsorção de Separação de Ar) fornecem a essas indústrias o nitrogênio de que precisam para os processos de tratamento de metais. O nitrogênio é usado como gás de proteção durante a soldagem para evitar a oxidação e garantir soldas de alta qualidade. Ele também auxilia na extração e purificação de metais em processos metalúrgicos.
• Pesquisa científica e laboratórios: Centros de pesquisa científica e laboratórios usam nitrogênio com frequência. Isso porque eles precisam de um componente do ar com alto nível de pureza. As unidades de separação de ar auxiliam os laboratórios científicos a obter o nitrogênio puro de que precisam para diferentes experimentos e procedimentos analíticos. Resfriamento criogênico, preservação de amostras e atmosferas inertes para reações sensíveis são algumas aplicações comuns de nitrogênio em pesquisa científica e ambientes laboratoriais.

Como escolher separações de ar de nitrogênio

Os compradores comerciais devem considerar os seguintes fatores:

• Análise de demanda

  Avalie as necessidades específicas da indústria ou aplicação. Considere fatores como a pureza de nitrogênio necessária, capacidade de produção, ambiente operacional e o uso pretendido do nitrogênio. Identifique os requisitos específicos para determinar a planta de separação de ar adequada.

• Seleção de processo

  Entenda os diferentes processos de separação de ar disponíveis, como destilação criogênica, destilação não criogênica ou adsorção. Cada processo tem suas vantagens, desvantagens e adequação para aplicações específicas. Escolha um método que atenda às necessidades do negócio em termos de eficiência, custo-efetividade e pureza de nitrogênio.

• Planejamento de capacidade

  Determine a capacidade de produção necessária da planta de separação de ar com base nas demandas atuais e futuras de nitrogênio. Considere fatores como crescimento esperado, expansão potencial do mercado e capacidade de armazenamento. Certifique-se de que a planta escolhida possa atender aos requisitos atuais e acomodar o crescimento futuro.

• Avaliação de tecnologia

  Considere a tecnologia específica usada na planta de separação de ar. Avalie o desempenho, a confiabilidade e a eficiência de diferentes tecnologias. Escolha um fornecedor que ofereça tecnologia avançada e comprovada para garantir resultados de separação ideais e operação suave.

• Seleção de fornecedor

  Escolha um fornecedor respeitável de plantas de separação de ar. Pesquise a experiência dos fornecedores, reputação na indústria, nível de tecnologia e suporte pós-venda. Compare as ofertas de diferentes fornecedores para garantir que você escolha um parceiro que atenda às necessidades do seu negócio e forneça equipamentos confiáveis.

Perguntas frequentes sobre separação de ar de nitrogênio

P1: Qual é a função do nitrogênio na unidade de separação de ar?

A1: A ASU gera oxigênio, nitrogênio e argônio. O compressor de ar aumenta a pressão do ar atmosférico. O ar é liquefeito, e seus componentes, ou seja, oxigênio, nitrogênio e argônio, são separados. A função principal do nitrogênio é fornecer esse elemento às empresas comerciais.

P2: Quão grande é uma planta de separação de ar?

A2: As plantas de separação de ar são complexos industriais enormes. Sua altura pode chegar a mais de 30 m, e o comprimento varia de 10 m a 40 m. Elas possuem grandes tanques de armazenamento para líquidos criogênicos. Por exemplo, o tanque de oxigênio líquido tem uma altura de cerca de 20 m e um diâmetro de 5 m.

P3: Quantos tipos de plantas de separação de ar existem?

A3: As plantas de separação de ar são classificadas principalmente em três tipos: a planta de separação de ar criogênica, a planta de separação de ar baseada em membrana e a planta de separação de ar não criogênica. As plantas de separação de ar criogênicas são divididas ainda mais em plantas de separação de ar criogênicas de reversão mista e plantas de separação de ar de destilação fractal criogênicas.

P4: Como funciona a planta de separação de ar?

A4: As plantas de separação de ar funcionam com base na destilação, adsorção por oscilação de pressão ou separação por membrana. A compressão de ar aumenta a pressão do ar atmosférico. As moléculas de oxigênio e nitrogênio são adsorvidas pelos adsorventes no método de adsorção por oscilação de pressão. O ar comprimido é liquefeito em plantas de separação de ar criogênicas. Em seguida, o oxigênio e o nitrogênio com diferentes pontos de ebulição são separados por destilação fracionada. Nas plantas de separação por membrana, o ar atmosférico passa por uma membrana seletiva. O oxigênio permeia a membrana mais rápido que o nitrogênio. Finalmente, o ar comprimido é liquefeito, e seus componentes são separados por destilação fracionada.