Producción de nitrógeno puro in situ de forma segura para zonas peligrosas

El nitrógeno es uno de los gases más utilizados en la industria. Es fácil producir grandes volúmenes de N₂ a partir del aire utilizando generadores (de vacío) de absorción por cambio de presión o de membrana.

Cuáles son las principales aplicaciones del nitrógeno en zonas peligrosas?

Dado que el nitrógeno es un gas inerte, a menudo se utiliza para proteger sustancias químicas altamente reactivas del contacto con el aire o el oxígeno. Esto tiene dos objetivos: la calidad y la seguridad del producto.

El gas inerte evita la oxidación no deseada dentro del proceso, lo que es esencial para la calidad del producto. Inundando las zonas con nitrógeno se consigue seguridad al romper el "triángulo de fuego". El aumento de N₂ reduce la cantidad de oxígeno disponible, eliminando uno de los lados del triángulo.

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Un ejemplo de ello es la preparación de la vasija de un reactor para su mantenimiento rutinario. El recipiente se vacía de los productos químicos altamente reactivos, lo que deja algunos residuos y aire. A continuación, se inunda con nitrógeno hasta el punto en que no hay oxígeno suficiente para que se produzca un incendio, lo que se conoce como concentración límite de oxígeno (CLO).

La LOC varía en función del gas, vapor, polvo o hidrocarburo líquido o químico de que se trate. La tabla siguiente ofrece un ejemplo de concentraciones límite de oxígeno con nitrógeno para gases inflamables.

Generar nitrógeno cerca del punto de uso es rentable y eficiente

La principal ventaja de utilizar nitrógeno como gas inerte para procesos peligrosos es que los operadores pueden generarlo in situ de forma sencilla y relativamente barata. Los generadores de nitrógeno de membrana o (V)PSA producen nitrógeno gaseoso a partir de aire comprimido. Son plantas compactas montadas sobre patines que pueden suministrarse en un contenedor ISO e instalarse fácilmente cerca del punto de uso. Esto elimina el coste del transporte del gas. En el caso de las instalaciones en alta mar, el coste y la complejidad de subir cilindros a bordo son grandes.

En la mayoría de los casos, el generador de nitrógeno se sitúa en una zona segura, y el nitrógeno generado se conduce por tuberías hasta el proceso en la zona peligrosa. Las ubicaciones típicas de los generadores de nitrógeno incluyen:

• Plataformas marinas (los operadores suelen instalar el generador en un patín o contenedor y colocarlo lo más lejos posible del punto de uso)
• Plantas farmacéuticas
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• Refinerías petroquímicas
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¿Cuáles son las principales medidas de calidad y seguridad del nitrógeno producido mediante absorción por cambio de presión o tamices moleculares?

Hay dos mediciones críticas necesarias para garantizar la calidad del nitrógeno producido para su uso in situ: trazas de oxígeno y, a menudo, humedad. El siguiente diagrama muestra los puntos de medición clave para un generador de nitrógeno típico:

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Puntos de medición del generador de nitrógeno

Oxígeno: un generador de nitrógeno (V)PSA producirá N₂ con una pureza del 97...99%, lo que significa que hay un 1...3% de O₂ presente y esto es suficiente para la mayoría de las aplicaciones de blanketing. La medición del oxígeno en el punto de producción es esencial para confirmar la pureza del gas y garantizar que los niveles de O₂ que se introducen directamente en el proceso peligroso están muy por debajo de la LOC. El analizador suele situarse dentro de la zona segura.

Rastros de humedad: muchas Aplicaciones necesitan gases secos para evitar reacciones no deseadas con productos químicos. Si se instalan, los transmisores de trazas de humedad se colocan en la salida de aire del compresor para garantizar que el aire se seca lo suficiente antes de introducirse en el generador de nitrógeno PSA. Supervisar los secadores de aire comprimido de esta forma también ayuda a reducir y controlar el dinero gastado en el secado. También en este caso se suele colocar dentro de la zona segura.

Mediciones en el punto de uso dentro del área peligrosa

Oxígeno: Se controla para garantizar que se alcanza y mantiene la LOC. Dado que el punto de medición se encuentra directamente en la zona peligrosa, un analizador o sensor con un punto de medición en el proceso garantiza que se alcance la concentración límite de oxígeno.

PST recomienda: Análisis de oxígeno fiable y de bajo mantenimiento adecuado para zonas peligrosas

Analizador de oxígeno Michell XTP601

Los generadores de nitrógeno PSA o de membrana están construidos sobre grandes patines para facilitar su transporte e instalación en lugares remotos. Un analizador como Michell Instruments XTP601-EX1 Process Oxygen Analyzer es una buena elección: está totalmente aprobado para su uso en zonas peligrosas y tiene una interfaz de pantalla táctil "a través del cristal", por lo que no requiere permiso de trabajos en caliente. Especialmente importante para ubicaciones remotas, requiere un mantenimiento mínimo. Su sensor termoparamagnético no se agota y no tiene piezas móviles que requieran mantenimiento.

Puede instalarse para controlar las trazas de O₂ en el punto de medición del generador o dentro de la zona peligrosa para controlar la calidad del N₂ en el punto de uso.

El sensor termo-paramagnético no tiene piezas consumibles y ofrece intervalos de calibración de hasta 6 meses, lo que lo hace ideal para ubicaciones remotas. El analizador ofrece una medición lineal y estable del oxígeno del aire hasta 100 ppm de O₂.

Transmisor de oxígeno de seguridad intrínseca Ntron Minox-i

Utilizando tecnología de sensores electroquímicos, el Transmisor de oxígeno Ntron Minox-i utiliza un sensor de estado sólido que mide 0...25 %O₂ y tiene una larga vida útil de más de cinco años. No sólo reduce el Mantenimiento, sino también el coste de propiedad. El Transmisor es pequeño y se instala fácilmente en el punto de uso para controlar el N₂ puro.

Analizador de oxígeno Ntron SIL-O₂ con clasificación SIL2

Se trata de un analizador y una barrera de aislamiento galvánico en un solo dispositivo. La unidad de control se sitúa en la zona segura y el sensor se instala en el punto de uso para supervisar las trazas de O₂ en el N₂ para confirmar la pureza o garantizar que se mantiene el equilibrio de LOC para la seguridad del proceso. Incluye tres salidas de alarma configurebles.

Analizadores de oxígeno portátiles ATEX AII GPR-2000 para comprobaciones puntuales

Estos analizadores de oxígeno portátiles y fáciles de usar se pueden utilizar en zonas seguras o peligrosas para realizar comprobaciones puntuales fiables de los niveles de trazas de oxígeno para confirmar la pureza del nitrógeno en el punto de producción y garantizar que la LOC se mantiene en el punto de uso.

Los monitores de oxígeno ambiente garantizan la seguridad del personal

En las zonas peligrosas, los generadores se encuentran en un área segura cerrada y, si se produjera una fuga de gas, los niveles de N₂ en la zona aumentarían y, finalmente, no habría suficiente oxígeno, lo que pondría al personal en riesgo de hipoxia. La instalación de analizadores de oxígeno ambiental - como el Ntron Oxy-Tx o Dynament FGD10 - detector de gas fijo, garantiza que suenen las alarmas para alertar al personal del peligro.

Transmisores de humedad de trazas robustos y compactos para suministros de nitrógeno seco

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Dentro de la zona peligrosa o de la zona segura, un transmisor del punto de rocío como el Michell Easidew PRO I.S. o Easidew PRO XP confirma la sequedad del aire que sale del compresor o el contenido de humedad del N₂ en el punto de uso.

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