Uno sguardo al settore della generazione di gas

La generazione di gas in loco offre un'alternativa economica, affidabile e sicura alle forniture di ossigeno o azoto in bombole o liquidi. Grazie ai più recenti sviluppi della tecnologia di assorbimento a oscillazione di pressione (PSA), è possibile generare in loco ossigeno e azoto di alta qualità. Process Sensing Technologies offre una suite di analizzatori per generatori di gas PSA e a membrana.

L'industria della generazione di gas è un settore affascinante e in continua evoluzione. In questo blog post, esamineremo alcuni degli aspetti più importanti dell'industria della generazione di gas e forniremo una panoramica dell'attuale panorama di mercato. Esploreremo inoltre alcuni dei principali problemi che i clienti del settore devono affrontare e come la suite di prodotti PST può aiutare a risolverli.

Schema dell'applicazione

L'aria ambiente contiene il 78% di azoto, il 20,9% di ossigeno, lo 0,9% di argon, lo 0,038% di CO2 e altri gas in tracce (idrogeno, neon, elio e altri). L'azoto e l'ossigeno possono essere generati dall'aria secca compressa attraverso 3 diversi metodi:

1. Criogenico

2. PSA (Pressure Swing Adsorption)

3. Membrana

1. Generazione di gas criogenico

Si stima che l'85% dell'approvvigionamento globale di azoto sia prodotto mediante distillazione criogenica frazionata. Attraverso il raffreddamento di aria compressa secca e pulita a temperature eccezionalmente basse è possibile separare azoto liquido, ossigeno e argon.

  • L'ossigeno si liquefa a -183°C / -297°F
  • L'argon si liquefa a -186°C
  • L'azoto si liquefa a -196°C / -321°F

Di seguito è riportato un diagramma operativo semplificato del processo di separazione criogenica: Diagramma di separazione criogenica

2. Generazione di gas PSA

La tecnologia PSA consente agli utenti di produrre autonomamente il gas necessario. La tecnologia PSA è più comunemente vista nell'essiccazione dell'aria compressa con essiccatori. Sostituendo l'essiccante (setaccio molecolare) con un setaccio molecolare al carbonio si può generare azoto o con un setaccio molecolare alla zeolite si può generare ossigeno. Con lo stesso design a doppia torre degli essiccatori di aria compressa, il setaccio deve essere lavato/spurgato con gas trattato per riattivare il setaccio molecolare. Si tratta di una commutazione dipendente dall'azoto e dall'ossigeno.

L'azoto generato con la tecnologia PSA ha una purezza compresa tra il 95% e il 99,99% e il livello di purezza è funzione del tempo di contatto con il setaccio.

L'ossigeno generato con la tecnologia PSA ha una purezza tipica del 95%. Il 99% di purezza può essere raggiunto se il 95% di purezza viene fatto passare attraverso un secondo stadio.

Di seguito è riportato un diagramma operativo semplificato del processo di separazione dei gas PSA:

PSA Gas Separation Process.png

3. Generazione di gas a membrana

La generazione di gas a membrana utilizza un processo chiamato permeazione selettiva per separare molecole definite da aria compressa secca e pulita. La permeazione avviene attraverso fibre cave porose, con fibre diverse che hanno una capacità di permeazione specifica per determinare quale gas passa attraverso.

L'azoto generato attraverso la tecnologia a membrana ha livelli di purezza simili a quelli del processo PSA, tra il 95% e il 99,9%.

L'ossigeno generato attraverso la tecnologia PSA a membrana ha tipicamente una purezza del 95%.

Di seguito è riportato un diagramma operativo semplificato del processo di separazione dei gas a membrana:

Membrane Gas Separation Process

PSA vs Membrana

  • PSA è in grado di raggiungere livelli di purezza più elevati
  • PSA ha costi operativi inferiori
  • La membrana ha un costo iniziale più basso
  • Membrana più semplice da mantenere - migliore per le località remote (applicazioni marine)

Benefici della generazione a gas

  • Produzione su richiesta
  • Funzionamento indipendente
  • Purezza personalizzata per ogni applicazione
  • Costi operativi ridotti
  • Eliminazione delle perdite associate all'evaporazione del liquido
  • Eliminazione delle perdite associate al saldo inutilizzato delle bombole
  • Nessun contratto a lungo termine
  • Riduzione dei rischi di movimentazione

Industrie e applicazioni per la generazione di azoto

Bevande (caffè, vino, birra, prodotti freschi)

Applicazione/Servizio
Trattamento
Stoccaggio
Imbottigliamento
Carbonatazione

Chimica e raffinerie

Applicazione/Servizio
Sbiancamento
Espurgo

Elettronica

Applicazione/Servizio
Forni per saldatura a riflusso
Saldatura ad onda
Pulizia e stoccaggio dei componenti

Sistemi di prevenzione incendi

Applicazione/Servizio
Inertizzazione e spurgo - Petrolio e gas / Chimica / Banche dati

Cibo

Applicazione/Servizio
Confezionamento in atmosfera modificata
Conservazione di prodotti freschi

Fabbricazione e lavorazione del metallo

Applicazione/Servizio
Taglio plasma e laser dei metalli
Spurgo del raggio laser

Farmaceutico

Applicazione/Servizio
Blanketing / Purging - Trasferimento del prodotto / Stoccaggio e Imballaggio
Essiccazione a spruzzo R&S - Glovebox / Isolamento

Semiconduttori

Applicazione/Servizio
Inertizzazione di ambienti controllati
Spurgo di linee di gas aggressivi

Industria dell'acciaio

Applicazione/Servizio
Trattamento termico - Forni / Ricottura / Sinterizzazione

Industrie e applicazioni della generazione di ossigeno

Acquacoltura e piscicoltura

Applicazione/Servizio
Migliorare l'ossigeno in acqua per densità più elevate

Brasatura

Applicazione/Servizio
Fornaci / Torce - Aumentare la temperatura

Respirazione / Ossigeno medico

Applicazione/Servizio
Forni di saldatura a riflusso
Ospedali
Cilindri di respirazione
Spazi chiusi

Soffiaggio del vetro

Applicazione/Servizio
Forni / torce - Aumentare la temperatura

Miniera d'oro

Applicazione/Servizio
Ossigeno usato nel processo di lisciviazione al cianuro

Pulp e Carta

Applicazione/Servizio
Delignificazione e altri processi di produzione

Trattamento delle acque reflue

Applicazione/Servizio
Aumenta i tassi di biodegradazione

Industria dell'acciaio

Applicazione/Servizio
Macchine per la decarburazione

Altre opportunità nella generazione di gas?

Il processo di separazione criogenica può produrre i gas in tracce anche attraverso la distillazione. Lo 0,93% di argon è presente nell'aria ambiente ed è il terzo componente per importanza. L'argon può essere generato, con investimenti aggiuntivi in impianti e processi, come sottoprodotto del processo di separazione criogenica di azoto e ossigeno.

Il Gruppo PST ha anche la capacità di misurare la purezza dell'Argon utilizzando il LDetek MD3.

Preoccupazioni chiave dei clienti della generazione di gas

  • Accuratezza della misura
    La strumentazione è spesso l'unico punto di misura della purezza del gas. In genere, l'uscita di un SenzTx alimenterà un sistema di controllo che avrà dei setpoint di allarme per controllare la generazione di ceneri. L'accuratezza della misura influenzerà le prestazioni del generatore.
  • Intervalli di calibrazione
    Tempo di calibrazione = costo finanziario. Si prevedono lunghi intervalli di calibrazione e la calibrazione stessa deve essere rapida quando viene eseguita. In genere, un sensore all'ossido di zirconio può avere una calibrazione/verifica annuale facile da eseguire.
  • Affidabilità
    Un generatore è spesso situato in una piccola area chiusa all'interno di un edificio e in un seminterrato. L'ambiente è piuttosto difficile per la strumentazione, con temperature calde e variabili, rumori elettrici e vibrazioni. Il SenzTx ha dato prova di affidabilità e prestazioni di misura a lungo termine in queste condizioni.

Prodotti consigliati

Trasmettitore di ossigeno SenzTx

Il SenzTx è un vero e proprio trasmettitore plug and play che non richiede l'abbinamento ai monitor. Può essere specificato con tecnologia di rilevamento a zirconia o elettrochimica - a seconda dell'applicazione - e fornito con intervalli sia in ppm che in % di ossigeno. Facilmente integrabile con il blocco del flusso di gas e l'uscita del segnale 4...20mA. Per i clienti che necessitano di comunicazioni digitali è disponibile la porta RS485. Il certificato di calibrazione tracciabile NIST garantisce la sicurezza della calibrazione e le letture as found / as left possono essere fornite in caso di ricalibrazione.

SenzTx

Analizzatore di ossigeno Microx

Configurazione di sensore e monitor remoti con tecnologia di misurazione elettrochimica e zirconia. Il monitor dispone di un display LCD e di 3 contatti di allarme configurabili che lo rendono interessante per gli utenti finali o gli integratori che desiderano fornire una visualizzazione dell'ossigeno senza utilizzare il sistema HMI o di controllo del produttore.

SenzTx



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