Produzione di azoto puro in loco in modo sicuro per le aree pericolose

L'azoto è uno dei gas più comuni utilizzati nell'industria. È facile produrre grandi volumi di N₂ dall'aria utilizzando generatori ad assorbimento (sotto vuoto) o a membrana.

Quali sono le principali applicazioni dell'azoto nelle aree pericolose?

L'azoto, essendo un gas inerte, viene spesso utilizzato per coprire o schermare sostanze chimiche altamente reattive dal contatto con l'aria o l'ossigeno. Questo serve a due scopi: qualità del prodotto e sicurezza.

Il gas inerte impedisce l'ossidazione indesiderata all'interno del processo, essenziale per la qualità del prodotto. L'inondazione di azoto nelle aree di produzione garantisce la sicurezza rompendo il “triangolo del fuoco”. L'aumento di N₂ riduce la quantità di ossigeno disponibile, eliminando sostanzialmente uno dei lati del triangolo.

Un esempio è la preparazione di un recipiente di un reattore per la manutenzione ordinaria. Il recipiente viene svuotato delle sostanze chimiche altamente reattive, lasciando così dei residui e dell'aria. Viene quindi inondato di azoto fino al punto in cui l'ossigeno è insufficiente per un incendio, definito concentrazione limite di ossigeno (LOC).

La LOC varia a seconda del gas, del vapore, della polvere o del liquido idrocarburico o delle sostanze chimiche coinvolte. La tabella seguente fornisce un esempio di limitazione delle concentrazioni di ossigeno con azoto per i gas infiammabili.

Gas o vapore	LOC in N2 or Air
Hydrogen	5%
Methane	12%
Ethane	11%
Propane	11.5%
m-Butane	12%
Isobutane	12%

Generare azoto vicino al punto di utilizzo è economico ed efficiente

Il principale vantaggio dell'utilizzo dell'azoto come gas inerte per i processi pericolosi è che gli operatori possono generarlo in loco in modo semplice e relativamente economico. I generatori di azoto a membrana o (V)PSA producono azoto gassoso dall'aria compressa. Si tratta di impianti compatti, montati su skid, che possono essere forniti in un container ISO e facilmente installati vicino al punto di utilizzo. Questo elimina i costi di trasporto del gas. Nel caso di installazioni offshore, il costo e la complessità del trasporto delle bombole a bordo sono elevati.

Nella maggior parte dei casi, il generatore di azoto viene collocato in un'area sicura e l'azoto generato viene convogliato al processo nell'area pericolosa. Le ubicazioni tipiche dei generatori di azoto sono:

• Piattaforme off-shore (gli operatori di solito installano il generatore su uno skid o un container e lo posizionano il più lontano possibile dal punto di utilizzo)
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• Impianti farmaceutici
• Raffinerie petrolchimiche

Quali sono le misure principali per la qualità e la sicurezza dell'azoto prodotto tramite assorbimento a pressione o setacci molecolari?

Ci sono due misure critiche necessarie per garantire la qualità dell'azoto prodotto per l'uso in loco: tracce di ossigeno e, spesso, umidità. Il diagramma seguente mostra i punti di misurazione chiave di un tipico generatore di azoto:

Punti di misura del generatore di azoto

Ossigeno: un generatore di azoto (V)PSA produrrà N₂ al 97...99% di purezza, il che significa che è presente l'1...3% di O₂ e questo è sufficiente per la maggior parte delle applicazioni di blanketing. La misurazione dell'ossigeno nel punto di produzione è essenziale per confermare la purezza del gas e garantire che i livelli di O₂ convogliati direttamente nel processo pericoloso siano ben al di sotto del LOC. L'analizzatore viene solitamente collocato all'interno dell'area sicura.

Umidità in tracce: molte applicazioni richiedono gas secchi per evitare reazioni indesiderate con sostanze chimiche. Se installati, i trasmettitori di umidità in traccia vengono posizionati all'uscita dell'aria dal compressore per garantire che l'aria sia sufficientemente essiccata prima di essere immessa nel generatore di azoto PSA. Il monitoraggio degli essiccatori di aria compressa in questo modo contribuisce a ridurre e controllare i costi dell'essiccazione. Anche in questo caso, il sistema è solitamente collocato all'interno dell'area di sicurezza.

Misure al punto di utilizzo all'interno dell'area pericolosa

Ossigeno: Viene monitorato per garantire il raggiungimento e il mantenimento del LOC. Poiché il punto di misurazione si trova direttamente nell'area pericolosa, un analizzatore o un sensore con un punto di misurazione nel processo garantisce il raggiungimento della LOC (concentrazione limite di ossigeno).

PST raccomanda: Analisi dell'ossigeno affidabile e a bassa manutenzione, adatta alle aree pericolose

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Analizzatore di ossigeno Michell XTP601

I generatori di azoto a PSA o a membrana sono constructed on large skids for easy transport and installation in remote locations. An analyzer such as the Michell Instruments XTP601-EX1 Process Oxygen Analyzer is a good choice: it is fully approved for use in hazardous areas and has a ‘through the glass’ touch-screen interface, requiring no hot works permit. Especially important for remote locations, it needs minimal maintenance. Its thermo-paramagnetic sensor is non-depleting, and there are no moving parts to service.

Può essere installato per monitorare la traccia di O₂ nel punto di misurazione del generatore o all'interno dell'area pericolosa per monitorare la qualità di N₂ nel punto di utilizzo.

Il sensore termo-paramagnetico non ha parti consumabili e offre intervalli di calibrazione fino a 6 mesi, rendendolo ideale per le località remote. L'analizzatore offre una misura lineare e stabile dell'ossigeno dell'aria fino a 100 ppm di O₂.

Trasmettitore di ossigeno a sicurezza intrinseca Ntron Minox-i

Utilizzando la tecnologia del sensore elettrochimico, il Ntron Minox-i Oxygen Transmitter utilizza un sensore a stato solido che misura lo 0...25 % di O₂ e ha una durata di oltre cinque anni. Non solo riduce la manutenzione, ma anche i costi di gestione. Il trasmettitore è piccolo e facilmente installabile nel punto di utilizzo per monitorare l'N₂ puro.

Ntron SIL-O₂ SIL2-Rated Oxygen Analyzer

Si tratta di un analizzatore e di una barriera di isolamento galvanico in un unico dispositivo. L'unità di controllo è collocata nell'area sicura e il sensore è installato nel punto di utilizzo per monitorare le tracce di O₂ nell'N₂ per confermare la purezza o garantire il mantenimento dell'equilibrio LOC per la sicurezza del processo. Include tre uscite di allarme configurabili.

AII GPR-2000 ATEX portable oxygen analyzers for spot checks

Questi analizzatori di ossigeno portatili, facili da usare, possono essere utilizzati in aree sicure o pericolose per fornire controlli a campione affidabili dei livelli di ossigeno in tracce, per confermare la purezza dell'azoto nel punto di produzione e garantire il mantenimento della LOC nel punto di utilizzo.

I monitor per l'ossigeno ambientale garantiscono la sicurezza del personale

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Nelle aree pericolose i generatori si trovano in un'area chiusa e sicura e, in caso di perdita di gas, i livelli di N₂ nell'area aumenterebbero e, alla fine, l'ossigeno sarebbe insufficiente, mettendo il personale a rischio di ipossia. L'installazione di analizzatori di ossigeno ambientale, come il modello Ntron Oxy-Tx o Dynament FGD10 - rilevatore di gas fisso, garantisce l'emissione di allarmi per avvisare il personale del pericolo.

Trasmettitori di umidità in traccia compatti e robusti per forniture di azoto secco

Nell'area pericolosa o nell'area sicura, un trasmettitore di dew-point, come il modello Michell Easidew PRO I.S. o Easidew PRO XP conferma la secchezza dell'aria in uscita dal compressore o il contenuto di umidità dell'N₂ al punto di utilizzo.

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