Geração de nitrogênio com tecnologia de membrana

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Produzir seu próprio nitrogênio significa estar no controle do fornecimento de N2. Se sua empresa precisa de nitrogênio regularmente, esta pode ser uma opção viável. Além de instalar uma grande planta de separação de ar criogênico, existem duas maneiras de gerar nitrogênio: usando geradores de membrana e geradores PSA. Neste artigo, vamos discutir o funcionamento, as vantagens e as desvantagens dos geradores de nitrogênio de membrana.

Como funciona a tecnologia de membrana?

Os geradores de nitrogênio de membrana são baseados em um princípio de funcionamento simples. A principal parte de um gerador de membrana é o módulo de membrana (aproximadamente 10cm de diâmetro), o qual é preenchido com pequenas fibras de polímero oco. Entra ar comprimido seco e limpo e, devido à estrutura dessas fibras, saem da fibra partes do ar. Esse processo é chamado de permeação. Durante o processo, saem água, oxigênio e um pouco de argônio pelos lados da membrana das fibras. No final, ficará apenas o nitrogênio.

Isso é possível porque moléculas diferentes permeiam em velocidades diferentes. O H2O irá permear muito rapidamente, o oxigênio demora um pouco mais. O argônio e o nitrogênio permeiam lentamente, o que significa que eles permanecerão nas fibras por muito mais tempo do que o H2O e o oxigênio (um pouco de argônio também irá permear, mas seria ineficiente removê-lo completamente do fluxo de ar). Saiba mais sobre a pureza do nitrogênio aqui.

Devido à permeação através da parede da fibra, o natural seria uma sobrepressão dentro do corpo da membrana. As fibras entupiriam e a eficiência da permeação seria significativamente reduzida. Para impedir que isso ocorra, há uma abertura no corpo, a abertura de permeação, por onde esses gases de “escape” (incluindo H2O, oxigênio e argônio) podem escapar.

Pureza do nitrogênio e requisitos para o ar de entrada

É muito importante que o ar de entrada esteja limpo e seco antes de entrar na membrana. Se este não for o caso, as fibras rasas rapidamente entupirão. Para evitar que isto ocorra, o tratamento de ar correto do ar de alimentação deve ser instalado. Em alguns casos, os filtros e secadores necessários já serão incorporados ao próprio gerador. Isso significa que, em alguns casos, nenhum filtro adicional deve ser instalado entre o compressor e o gerador.

As fibras da membrana podem lidar com o vapor de água sem muitos problemas. No entanto, é muito importante que o ar não contenha água em estado líquido, uma vez que isso terá um impacto negativo sobre a membrana. Portanto, é necessário que haja uma boa solução de separação de água antes do gerador, por exemplo, um secador por refrigeração. Cuidar do ar de entrada do gerador protegerá a membrana e garantirá uma vida útil longa. Confira uma instalação típica a seguir.

Escolha entre um gerador de membrana e PSA

Como o fator de ar é geralmente menor nos geradores de PSA, o que resulta em custos operacionais mais baixos, você pode pensar que a escolha entre os dois é fácil. No entanto, existem algumas vantagens notáveis em usar um gerador de membrana. A primeira é o princípio de funcionamento mais simples dos geradores de membrana, o que afeta os custos de manutenção e resulta em uma menor área ocupada da instalação. A partida deles também é mais rápida e são muito mais silenciosos que os geradores de PSA, com os quais você normalmente terá que lidar com seus ruídos de descarga no final de cada ciclo. Esta última vantagem torna o gerador de nitrogênio de membrana mais adequado para locais em que há muita gente trabalhando. Ao selecionar o tipo certo de gerador, é prudente olhar para a aplicação na qual ele será usado e, em seguida, considerando todas as vantagens e desvantagens, fazer a escolha.

 

MEMBRANA

PSA

PUREZA ALCANÇÁVEL

EFICIENTEMENTE ATÉ 99,9%

EFICIENTEMENTE ATÉ 99,999%

EFICIÊNCIA

ALTA

MAIS ALTA

DESEMPENHO X TEMPERATURA

MAIS ALTA EM ALTA TEMPERATURA*

MAIS BAIXA EM ALTA TEMPERATURA

COMPLEXIDADE DO SISTEMA

BAIXA

INTERMEDIÁRIA

INTENSIDADE DE SERVIÇO

MUITO BAIXA

BAIXA

ESTABILIDADE DE PRESSÃO

ESTÁVEL

ENTRADA/SAÍDA FLUTUANTE

ESTABILIDADE DE FLUXO

ESTÁVEL

ENTRADA/SAÍDA FLUTUANTE

VELOCIDADE DE PARTIDA

SEGUNDOS

MINUTOS/HORAS**

SENSIBILIDADE À ÁGUA (VAPOR)

NÃO HÁ ÁGUA EM ESTADO LÍQUIDO

PONTO DE ORVALHO DE PRESSÃO MÁXIMO (PDP) A 8 °C (normalmente)

SENSIBILIDADE A ÓLEO

NÃO É PERMITIDO (< 0,01 mg/m³)

NÃO É PERMITIDO (< 0,01 mg/m³)

NÍVEL DE RUÍDO

MUITO BAIXO

ALTO (picos de descarga)

PESO

BAIXO

INTERMEDIÁRIO

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