Nitrogen: What is it and where is it used?
21 April, 2022
Nitrogen is all around us. It is the biggest component of the air we breathe, but we don't use it. In this article we take a look at some of the many things it can be used for.
Escolhendo o fornecimento de nitrogênio certo para sua empresa
Ao obter seu suprimento de nitrogênio, é comum escolher a entrega de cilindros de gás industriais. No entanto, existem alternativas mais eficientes, principalmente a produção no local com um gerador de membrana ou PSA. Este artigo aborda várias opções, enfatizando os benefícios de cada uma.
Obter nitrogênio através de um fornecedor terceirizado
Nitrogênio em cilindros
A primeira escolha mencionada é comprar cilindros de nitrogênio de uma instalação de produção externa. Esse processo é muito simples. Você solicita a quantidade desejada de nitrogênio para sua aplicação e o fornecedor a entrega em cilindros grandes e pesados.
O N2O2, gerado por uma usina de nitrogênio criogênico, é convertido em gás e envasado sob pressão muito alta (300 bar). Como resultado, muito gás nitrogênio é armazenado em um cilindro relativamente pequeno. No entanto, para suportar a alta pressão, os contêineres são bem volumosos, adicionando peso.
Após o uso, esses cilindros são colocados em um rack, onde são armazenados para retirada, exigindo armazenamento adicional.
Vantagens:
● Uma solução fácil para instalações com baixo consumo de nitrogênio.
● Fornece nitrogênio prontamente disponível para fluxos de pico.
● Instalação simples.
Desvantagens:
● Devido ao tamanho e ao peso dos cilindros, o transporte não é ecologicamente correto.
● A pressão de trabalho deve ser maior que a pressão do cilindro. Caso contrário, o nitrogênio é desperdiçado.
● Preço relativamente alto devido aos custos de produção e envio.
● Sistema especial de troca de rack de cilindros necessário para evitar interrupções no fluxo de trabalho.
● Preocupações de segurança (manuseio de aço pesado, alta pressão).
● Cria dependência de fornecedores de nitrogênio.
● Não é adequado para alto consumo de gás.
Fornecimento de nitrogênio líquido a granel
Uma segunda opção envolvendo terceiros é instalar um tanque de armazenamento de nitrogênio líquido que é periodicamente abastecido por uma empresa de gás. Esses tanques podem ser alugados do fornecedor ou comprados. Além disso, é necessário um evaporador para o uso de nitrogênio gasoso.
Um evaporador transforma nitrogênio líquido em nitrogênio gasoso. Assim como o nitrogênio engarrafado, o transporte é necessário para o fornecimento de nitrogênio líquido. No entanto, nesse caso, ele é fornecido por um caminhão tanque com isolamento térmico. O nitrogênio líquido é então bombeado do caminhão para o tanque de armazenamento isolado.
Também é possível solicitar nitrogênio líquido em embalagens menores para situações de baixo consumo. Esses pequenos tanques são conhecidos como frascos de dewar. Além disso, assim como o nitrogênio engarrafado, o nitrogênio líquido é produzido por uma fábrica de nitrogênio criogênico.
Vantagens:
● Fornece nitrogênio prontamente disponível para fluxos de pico.
● Geralmente mais econômico do que o nitrogênio engarrafado.
● Os ajustes de capacidade são fáceis de atender às mudanças nas demandas de nitrogênio.
Desvantagens:
● O isolamento do tanque não é perfeito. O gás líquido pode aquecer e evaporar, conhecido como perdas por ebulição.*
● Contratos de longo prazo com companhias de gás são uma prática comum (geralmente de 5 a 7 anos).
● Configuração adicional necessária, incluindo uma base especial e um evaporador.
● Não é ecologicamente correto.
● Preocupações de segurança (o nitrogênio líquido possui uma temperatura de -196 °C, há um risco de ulceração pelo frio ao trabalhar com nitrogênio líquido).
● O evaporador pode congelar quando o consumo de nitrogênio for maior do que a quantidade nominal ou quando estiver frio lá fora.
Perdas por ebulição são desperdício. Sempre que você usa menos nitrogênio do que a capacidade do tanque, a pressão aumenta, causando perdas por ebulição. Se não houver consumo de gás, esse desperdício chega a 1% do volume restante do tanque, por dia. Para compensar essas perdas, é necessário abastecer o tanque regularmente (normalmente uma vez por semana).
Produção criogênica no local
Relacionado à entrega de nitrogênio líquido está a produção criogênica no local. Quando seu consumo é extremamente alto, uma empresa de gás pode instalar uma pequena usina de nitrogênio criogênico. Esse é o mesmo tipo de gerador usado para criar nitrogênio que é transportado em cilindros e caminhões-tanque. Você pode ler mais sobre geradores de nitrogênio criogênico no artigo vinculado.
Geração do seu próprio suprimento de nitrogênio
Ao contrário dos métodos anteriores de compra e recebimento de nitrogênio, a geração própria não envolve o processo criogênico. Como resultado, geradores de nitrogênio por membrana ou PSA (Adsorção por Oscilação de Pressão) não exigem temperaturas extremas. Esses tipos de equipamentos separam o ar em seus componentes por outros meios.
Embora a PSA e a membrana sejam duas tecnologias muito diferentes, ambas requerem um fluxo de ar comprimido para funcionar. Além disso, como esses dois geradores não usam criogenia, a composição do gás resultante não é a mesma.
O nitrogênio criogênico tem um nível de pureza alto e fixo. A pureza do nitrogênio dos geradores disponíveis comercialmente é ajustável para atender às suas preferências. É importante observar que é ineficiente utilizar os geradores de membrana e PSA para atingir o mesmo nível de pureza do nitrogênio criogênico gerado.
Com essas máquinas, maior pureza requer mais potência, resultando em aumento dos custos operacionais. Dito isso, os níveis de pureza do gerador de membrana e PSA são suficientes para a maioria das aplicações. E os usuários podem reduzir seu custo por unidade de nitrogênio produzindo a pureza certa para sua aplicação em vez da mais alta. Você pode ler mais sobre a pureza do nitrogênio aqui.
Vantagens:
● Normalmente, gerar seu próprio nitrogênio é o mais econômico.
● A pureza pode ser definida adequadamente. As despesas com energia dependem do nível desejado.
● Sem dependência de fornecedores de gás.
● Preço do gás estável.
● Opção segura.
● Sem desperdício.
● Opção mais ecológica.
Desvantagens:
● Medidas especiais necessárias para os fluxos de pico (por exemplo, tanque de armazenamento, tanque de armazenamento de alta pressão, armazenamento de gás líquido).
● Menos adaptável às mudanças das demandas de nitrogênio do que a entrega líquida ou engarrafada.
● Requer manutenção adicional.
Veja mais de perto os geradores de PSA e membrana
Geradores de Adsorção por Oscilação de Pressão
![Diagrama esquemático do gerador de PSA]()
Geradores de Adsorção por Oscilação de Pressão
Saiba mais sobre geração de nitrogênio usando a tecnologia de PSA.
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Geradores por Membrana
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Geradores por Membrana
Saiba mais sobre geração de nitrogênio usando os geradores de membrana.
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