Uma visão do setor de geração de gás

A geração de gás no local oferece uma alternativa econômica, confiável e segura aos suprimentos líquidos ou em cilindros de oxigênio ou nitrogênio. Com os mais recentes desenvolvimentos na tecnologia de absorção por oscilação de pressão (PSA), também é possível a geração no local de oxigênio e nitrogênio de alta qualidade. A Process Sensing Technologies oferece um conjunto de analisadores para PSA e geradores de gás de membrana.

O setor de geração de gás é um setor de negócios fascinante e em constante mudança. Nesta postagem do blog, analisaremos alguns dos aspectos mais importantes do setor de geração de gás e forneceremos uma visão geral do cenário atual do mercado. Também exploraremos algumas das principais preocupações enfrentadas pelos clientes do setor e como o conjunto de produtos da PST pode ajudar a resolver esses problemas.

Esboço do aplicativo

O ar ambiente contém 78% de nitrogênio, 20,9% de oxigênio, 0,9% de argônio, 0,038% de CO2 e outros gases residuais (hidrogênio, néon, hélio e outros). O nitrogênio e o oxigênio podem ser gerados a partir do ar seco comprimido por meio de três métodos diferentes:

1. Criogênico

2. PSA (Adsorção por oscilação de pressão)

3. Membrana

1. Geração de gás criogênico

Estima-se que 85% do suprimento global de nitrogênio seja produzido por meio de destilação fracionada criogênica. Por meio do resfriamento do ar comprimido seco e limpo a temperaturas excepcionalmente baixas, é possível separar o nitrogênio líquido, o oxigênio e o argônio.

• O oxigênio se liquefaz a -183°C / -297°F
• O argônio se liquefaz a -186°C / -302°F
• O nitrogênio se liquefaz a -196°C / -321°F

Um diagrama operacional simplificado do processo de separação criogênica é mostrado abaixo:

2. Geração de gás PSA

A tecnologia PSA permite que os próprios usuários produzam o gás necessário. A tecnologia PSA é mais comumente vista na secagem de ar comprimido com secadores dessecantes. Ao substituir o dessecante (peneira molecular) por uma peneira molecular de carbono, é possível gerar nitrogênio ou oxigênio com uma peneira molecular de zeólita. Com o mesmo projeto de torre dupla dos secadores de ar comprimido, a peneira deve ser lavada/purgada com gás tratado para reativar a peneira molecular. Isso é chamado de comutação dependente de nitrogênio/oxigênio.

O nitrogênio gerado com o uso da tecnologia PSA normalmente tem pureza entre 95% e 99,99%, sendo o nível de pureza uma função do tempo de contato dentro da peneira.

O oxigênio gerado com a tecnologia PSA tem pureza de 95%. A pureza de 99% pode ser alcançada se a pureza de 95% for passada por um segundo estágio.

Um diagrama operacional simplificado do processo de separação de gás PSA é mostrado abaixo:

3. geração de gás por membrana

A geração de gás por membrana usa um processo chamado permeação seletiva para separar moléculas definidas do ar comprimido limpo e seco. A permeação é obtida por meio de fibras ocas porosas, sendo que diferentes fibras têm capacidade de permeação específica para determinar o gás que passa por elas.

O nitrogênio gerado por meio da tecnologia de membrana tem níveis de pureza semelhantes aos do processo de PSA, entre 95% e 99,9%.

O oxigênio gerado por meio da tecnologia de Membrana PSA tem, normalmente, cerca de 95% de pureza.

Um diagrama operacional simplificado do processo de separação de gás por membrana é mostrado abaixo:

PSA vs. Membrana

• A PSA é capaz de atingir taxas de fluxo com níveis de pureza mais altos
• PSA tem custos operacionais mais baixos
• A membrana tem um custo inicial menor
• Membrana mais simples de manter - melhor para locais remotos (aplicações marítimas)

Benefícios da geração a gás

• Produção sob demanda
• Operação independente
• Pureza personalizada para cada aplicação
• Menores custos operacionais
• Eliminação de perdas associadas à evaporação do líquido
• Eliminação de perdas associadas ao saldo de cilindros não utilizados
• Sem contratos de longo prazo
• Riscos de manuseio reduzidos

Indústrias e aplicações de geração de nitrogênio

Indústrias e aplicações de geração de oxigênio

Outras oportunidades na geração de gás?

O processo de separação criogênica também pode produzir os gases residuais por meio de destilação. 0,93% de argônio está presente no ar ambiente e é o terceiro maior componente. O argônio pode ser gerado com investimentos adicionais em instalações e processamento como subproduto do processo de separação criogênica de nitrogênio e oxigênio.

A PST Group também pode produzir gases traços por meio de destilação.

A PST Group também tem a capacidade de medir a pureza do argônio usando o LDetek MD3.

Principais preocupações do cliente de geração de gás

• Exatidão da medição
  A instrumentação geralmente é o único ponto de medição da pureza do gás. Normalmente, a saída de um SenzTx alimentará um sistema de controle que terá pontos de ajuste de alarme para controlar a geração de gás. A precisão da medição influenciará o desempenho do gerador.


• Intervalos de calibração
  Tempo de calibração = custo financeiro. São esperados longos intervalos de calibração e a própria calibração deve ser rápida quando realizada. Normalmente, um sensor de zircônia pode ter calibração/verificação anual que é fácil de realizar.


• Confiabilidade
  Um gerador geralmente está localizado em uma área pequena e fechada dentro de um prédio e em um porão. O ambiente é bastante hostil para a instrumentação, quente e com temperaturas variáveis, eletricamente barulhento e a vibração pode ser um problema. O SenzTx foi comprovado nessas condições por sua confiabilidade e desempenho de medição a longo prazo.

Produtos recomendados

Transmissor de oxigênio SenzTx O SenzTx oferece um verdadeiro transmissor "plug and play", sem necessidade de correspondência com monitores. Pode ser especificado com tecnologia de detecção de zircônia ou eletroquímica - dependendo da aplicação - e fornecido em faixas de ppm e % de oxigênio. Facilmente integrado ao bloco de fluxo de gás e à saída de sinal de 4...20 mA. Para os clientes que exigem comunicações digitais, o RS485 é fornecido. O certificado de calibração rastreável NIST proporciona confiança na calibração e as leituras "como encontrado/como deixado" podem ser fornecidas na recalibração.

Analisador de oxigênio Microx Configuração de sensor e monitor remoto que possui tecnologia de medição eletroquímica e de zircônia. O monitor tem um visor LCD e 3 contatos de alarme configuráveis, o que o torna atraente para usuários finais ou integradores que desejam fornecer uma exibição de oxigênio sem usar a IHM ou o sistema de controle do fabricante.