La generación de gas in situ ofrece una alternativa rentable, fiable y segura al suministro de oxígeno o nitrógeno en forma líquida o en botellas. Con los últimos avances en tecnología de absorción por cambio de presión (PSA), también es posible la generación in situ de oxígeno y nitrógeno de alta calidad. Process Sensing Technologies ofrece un conjunto de analizadores para generadores de gas PSA y de membrana.
La industria de generación de gas es un sector empresarial fascinante y en constante cambio. En esta entrada del blog, examinaremos algunos de los aspectos más importantes de la industria de generación de gas y ofreceremos una visión general del panorama actual del mercado. También exploraremos algunas de las preocupaciones clave a las que se enfrentan los clientes dentro de la industria y cómo el conjunto de productos de PST puede ayudar a resolver estos problemas.
La industria de la generación de gas es un sector fascinante y en constante cambio.
Esquema de la solicitud
El aire ambiente contiene un 78% de nitrógeno, un 20,9% de oxígeno, un 0,9% de argón, un 0,038% de CO2 y otros gases traza (hidrógeno, neón, helio y otros). El nitrógeno y el oxígeno pueden generarse a partir de aire seco comprimido mediante 3 métodos diferentes:
1. Cryogenic
2. PSA (Pressure Swing Adsorption)
3. Membrane
1. Cryogenic Gas Generation
Se calcula que el 85% del suministro mundial de nitrógeno se produce mediante destilación fraccionada criogénica. Mediante el enfriamiento de aire comprimido seco y limpio a temperaturas excepcionalmente bajas se puede separar nitrógeno líquido, oxígeno y argón.
- Oxygen liquefies at -183°C / -297°F
- Argon liquefies at -186°C / -302°F
- Nitrogen liquefies at -196°C / -321°F
2. Generación de gas PSA
La tecnología de adsorción por oscilación de presión (PSA) permite a los usuarios fabricar ellos mismos el gas que necesitan. La tecnología PSA es más común en el secado de aire comprimido con secadores desecantes. Sustituyendo el desecante (tamiz molecular) por un tamiz molecular de carbono se puede generar nitrógeno o con un tamiz molecular de zeolita se puede generar oxígeno. Con el mismo diseño de doble torre que los secadores de aire comprimido, el tamiz debe lavarse / purgarse con gas tratado para reaccionar el tamiz molecular. Esto se conoce como conmutación dependiente de nitrógeno / oxígeno.
El nitrógeno generado mediante la tecnología PSA suele tener una pureza de entre el 95% y el 99,99%, siendo el nivel de pureza una función del tiempo de contacto dentro del tamiz.
El oxígeno generado mediante la tecnología PSA suele tener una pureza del 95%. Puede alcanzarse una pureza del 99% si el 95% de pureza pasa por una segunda etapa.
A continuación se muestra un diagrama operativo simplificado del proceso de separación de gases PSA:
3. Generación de gas por membrana
La generación de gas por membrana utiliza un proceso denominado permeación selectiva para separar moléculas definidas del aire comprimido limpio y seco. La permeación se consigue a través de fibras huecas porosas con diferentes fibras que tienen una capacidad de permeación específica para determinar qué gas pasa a través de ellas.
El nitrógeno generado a través de la tecnología de Membrana tiene unos niveles de pureza similares al proceso PSA de entre el 95% y el 99,9%.
El oxígeno generado mediante la tecnología PSA de membrana suele tener una pureza en torno al 95%.
El oxígeno generado mediante la tecnología PSA de membrana suele tener una pureza en torno al 95%.
A continuación se muestra un diagrama de funcionamiento simplificado del proceso de separación de gases por membrana:
PSA vs Membrane
- PSA es capaz de alcanzar caudales con niveles de pureza más elevados .
- PSA tiene menores costes de operación
- La membrana tiene un coste inicial menor .
- Membrana de mantenimiento más sencillo - mejor para ubicaciones remotas (aplicaciones marinas)
Beneficios de la generación de gas
- Producción bajo demanda
- Funcionamiento/operación independiente
- Pureza personalizada para cada aplicación .
- Menos costes de Funcionamiento/operación
- Eliminar las pérdidas asociadas a la evaporación de líquidos .
- Eliminar las pérdidas asociadas al saldo de cilindros no utilizados
- Sin contratos a largo plazo .
- Riesgos de manipulación reducidos .
Industrias y Aplicaciones de la Generación de Nitrógeno
Bebidas (café, vino, infusiones, productos frescos)
| Aplicación/Servicio |
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Transformación Almacenamiento Botellado Carbonatación |
Química y refinerías
| Aplicación/Servicio |
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Blanketing Purgado |
Electronics
| Aplicación/Servicio |
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Hornos de soldadura reflujo Soldadura por ola Limpieza y almacenamiento de componentes |
Fire Prevention Systems
| Aplicación/Servicio |
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| Inertización y purga - Petróleo y Gas / Química / Bancos de datos |
Food
| Aplicación/Servicio |
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Envasado en atmósfera modificada Almacenamiento de productos frescos |
Fabricación y transformación de metales
| Aplicación/Servicio |
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Corte de metales por plasma y láser Purga del haz láser |
Pharmaceutical
| Aplicación/Servicio |
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Blanketing / Purga - Transferencia de productos / Almacenamiento y envasado Secado por pulverización I+D - Caja de guantes / Aislamiento |
Semiconductores
| Aplicación/Servicio |
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Inertización de entornos controlados Purga de conductos de gases agresivos |
Industria del acero
| Aplicación/Servicio |
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| Tratamiento térmico - Hornos / Recocido / Sinterización |
Industrias y Aplicaciones de la Generación de Oxígeno
Aquaculture and Fish farming
| Aplicación/Servicio |
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| Mejorar el oxígeno en el agua para densidades más altas | .
Brazing
| Aplicación/Servicio |
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| Hornos / Antorchas - Aumentar la temperatura |
Respiración / Oxígeno medicinal
| Aplicación/Servicio |
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Hornos de soldadura por reflujo Hospitales Cilindros de respiración Espacios cerrados |
Soplado de vidrio
| Aplicación/Servicio |
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| Hornos / antorchas - Aumentar la temperatura | .
Extracción de oro
| Aplicación/Servicio |
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| Oxígeno utilizado en el proceso de lixiviación con cianuro | .
Pulpa y papel
| Aplicación/Servicio |
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| Delignificación y otros procesos en la fabricación | .
Alcantarillado / Tratamiento de aguas residuales
| Aplicación/Servicio |
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| Aumentar las tasas de biodegradación | .
Industria del acero
| Aplicación/Servicio |
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| Hornos de descarburación | .
Otras oportunidades en la generación de gas?
El proceso de separación criogénica también puede producir los gases traza mediante destilación. El 0,93% de argón está presente en el aire ambiente y es el tercer componente más importante. El argón puede generarse con una inversión adicional en plantas y procesamiento como subproducto del proceso de separación criogénica de nitrógeno y oxígeno.
El Grupo PST también tiene la capacidad de medir la pureza del Argón utilizando el LDetek MD3.
Preocupaciones clave de los clientes de la generación de gas
- Precisión de medición
La instrumentación suele ser el único punto de medición de la pureza del gas. Normalmente, la salida de un SenzTx alimentará un sistema de control que tendrá puntos de ajuste de alarma para controlar la generación de as. La Precisión de la medición influirá en el rendimiento del generador. - La precisión de la medición influirá en el rendimiento del generador.
- Intervalos de Calibración
Tiempo de Calibración = coste económico. Se esperan intervalos de calibración largos y la calibración en sí debe ser rápida cuando se realiza. Por lo general, un sensor de óxido de circonio puede tener una calibración / verificación anual que es fácil de realizar. - Calibración y verificación anuales.
- Fiabilidad
Un generador se encuentra a menudo en un área pequeña y cerrada dentro de un edificio, y en un sótano. El Medio Ambiente es bastante duro para la instrumentación, temperaturas calientes y variables, eléctricamente ruidoso y la vibración puede ser un problema. El SenzTx ha demostrado su fiabilidad y rendimiento de medición a largo plazo en estas condiciones.
Productos recomendados
SenzTx Oxygen TransmitterSenzTx es un transmisor «plug and play» que no requiere adaptación a monitores. Puede especificarse con tecnología de detección de óxido de circonio o electroquímica -dependiente de la aplicación- y se suministra en rangos tanto en ppm como en % de oxígeno.Se integra fácilmente con el bloque de flujo de gas y la salida de señal de 4...20 mA. Para aquellos clientes que requieran comunicaciones digitales se proporciona RS485. El certificado de calibración trazable al NIST garantiza la seguridad de la calibración y permite obtener las lecturas encontradas/no encontradas en la recalibración. |
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Microx Oxygen AnalyzerConfiguración remota de sensor y monitor que dispone de tecnología de medición electroquímica y de circonio. El monitor cuenta con una pantalla LCD y 3 contactos de alarma configurables que lo hacen atractivo para usuarios finales o integradores que buscan proporcionar una visualización del Oxígeno sin utilizar la HMI o el sistema de control del fabricante. |
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