Por que uma Unidade de Separação de Ar (ASU) é necessária
As unidades de separação de ar (ASUs) são de importância insubstituível nos sistemas industriais modernos. Muitos aspectos da produção industrial dependem fortemente de gases industriais, como oxigênio, nitrogênio e argônio. O ar, como fonte natural desses gases, requer equipamentos especializados para separá-los e purificá-los. As unidades de separação de ar são o equipamento principal para este processo.
Na indústria metalúrgica, processos como a produção de ferro em altos-fornos e a produção de aço por conversor dependem de oxigênio. O oxigênio auxilia na combustão, aumenta a temperatura do forno e acelera as reações de fundição. Também remove impurezas como carbono e enxofre do ferro fundido, melhorando a qualidade do aço. Sem um fornecimento estável de oxigênio de alta{3}}pureza, a eficiência da fundição diminui significativamente e torna-se difícil garantir a qualidade do produto.
Na indústria química, o nitrogênio é frequentemente usado como gás protetor devido às suas propriedades químicas estáveis. Em processos como o amoníaco sintético e os petroquímicos, o azoto isola a atmosfera, evitando a oxidação de matérias-primas e produtos, e potencialmente prevenindo explosões e outros incidentes de segurança. Além disso, algumas reações químicas requerem uma atmosfera inerte específica, e um fornecimento estável de nitrogênio é essencial para que essas reações ocorram sem problemas.
A indústria de processamento de alimentos também utiliza gases produzidos por unidades de separação de ar. Por exemplo, o nitrogênio pode ser usado em embalagens de alimentos para inibir efetivamente o crescimento e a reprodução de microrganismos, prolongando a vida útil dos alimentos. O oxigênio é utilizado para conservar frutas e vegetais, mantendo sua respiração e frescor.
A área médica também depende de gases industriais. O oxigênio de alta-pureza é crucial para resgatar pacientes gravemente enfermos e tratar doenças respiratórias. Os hospitais exigem um fornecimento contínuo e estável de oxigênio para garantir o bom funcionamento dos serviços médicos.
Como pode ser visto, os gases industriais são um recurso indispensável e crítico na produção e operações de muitas indústrias. Possuir uma unidade de separação de ar garante que essas indústrias tenham um fornecimento contínuo e estável de gases industriais, garantindo assim uma produção e operações tranquilas.
Benefícios de possuir uma unidade de separação de ar (ASU)
Redução significativa de custos: Para empresas que utilizam uma grande quantidade de gases industriais, produzir seus próprios gases oferece vantagens de custo significativas em relação à aquisição. Por um lado, a matéria-prima para a produção de gases industriais é o ar, que tem custos quase insignificantes. A compra de gás exige o pagamento do próprio gás, bem como do lucro do fornecedor. Por outro lado,-a produção no local entrega o gás diretamente à oficina de produção, eliminando os custos de transporte associados à compra de gás, incluindo a compra e manutenção de veículos de transporte, bem como os custos de energia e mão de obra associados ao transporte. Isto pode poupar significativamente às empresas custos significativos e melhorar a eficiência económica a longo prazo.
Maior confiabilidade de fornecimento: Depender de fornecedores externos de gás industrial é frequentemente afetado por uma variedade de fatores, como capacidade de produção do fornecedor, condições de tráfego da rota de transporte e mudanças climáticas, os quais podem levar a interrupções ou atrasos no fornecimento de gás. As empresas com suas próprias unidades de separação de ar podem ajustar com flexibilidade a produção de gás e os cronogramas de fornecimento com base em seus planos de produção e necessidades reais. Isto garante um fornecimento estável de gás mesmo quando o ambiente externo flutua, evitando paradas de produção devido à escassez de gás e minimizando perdas causadas por paradas de produção.
Operações fáceis e eficientes: As modernas unidades de separação de ar utilizam tecnologia avançada de controle automatizado, permitindo monitoramento e ajuste automatizados do processo de produção. Os operadores podem monitorar o status operacional da unidade e fazer ajustes diretamente na tela do computador na sala de controle. O design da unidade considera totalmente a necessidade de operação não tripulada e está equipada com um sistema abrangente de detecção de falhas e alarme. Quando ocorre uma anormalidade, alertas imediatos são emitidos e medidas de proteção apropriadas são implementadas. Isto não só reduz o número de operadores necessários e os custos de mão-de-obra, mas também melhora a estabilidade e a segurança da operação da unidade, reduzindo a carga de gestão da empresa.
Tipos de unidades de separação de ar
Unidades de produção de processos não{0}}criogênicos
Sistema de membrana N₂: O núcleo do sistema de membrana N₂ é um módulo de membrana com permeabilidade seletiva. Quando o ar comprimido passa através do módulo de membrana, moléculas de gás como oxigênio e dióxido de carbono são mais facilmente permeadas pela parede da membrana, enquanto moléculas de nitrogênio têm menos probabilidade de passar, separando assim o nitrogênio de outros gases. Este sistema apresenta tamanho pequeno, peso leve e estrutura compacta, tornando-o relativamente simples de instalar e manter. É adequado para aplicações onde os requisitos de pureza do nitrogênio não são particularmente elevados (geralmente entre 95% e 99,9%) e a demanda é baixa, como embalagens de componentes eletrônicos e pequenas embalagens de alimentos.
Sistema N₂ PSA: O sistema N₂ PSA separa o nitrogênio explorando a diferença na capacidade de adsorção entre nitrogênio e oxigênio em um adsorvente. Sob pressão, o adsorvente adsorve preferencialmente impurezas como o oxigênio, enquanto o nitrogênio passa pela torre de adsorção para se tornar gás de produto. Quando o adsorvente atinge a saturação, a pressão é reduzida e as impurezas adsorvidas são dessorvidas, permitindo que o adsorvente seja regenerado e reciclado. Este sistema inicia rapidamente, normalmente produzindo nitrogênio qualificado em minutos. A pureza do nitrogênio pode ser ajustada para atender à demanda, normalmente variando de 95% a 99,999%. É adequado para necessidades de nitrogênio de pequeno- a médio-tamanho, como reposição de nitrogênio em tanques de armazenamento de produtos químicos e uso em laboratório.
Sistemas O₂ PSA, VSA ou VPSA: O princípio de funcionamento de um sistema O₂ PSA é semelhante ao de um sistema N₂ PSA, exceto que o adsorvente usado tem uma capacidade de adsorção de oxigênio mais forte. Durante a aplicação de pressão, o adsorvente adsorve oxigênio, enquanto o nitrogênio não absorvido e outros gases são descarregados como gases residuais. Durante a redução da pressão, o oxigênio adsorvido é dessorvido, resultando no oxigênio do produto. O sistema VSA baseia-se no sistema PSA usando dessorção a vácuo, reduzindo a pressão de dessorção e melhorando a recuperação de oxigênio. Os sistemas VPSA otimizam ainda mais o processo, resultando em maior eficiência na produção de oxigênio. O oxigênio produzido por esses sistemas geralmente tem uma pureza de 90%-95%, tornando-os adequados para necessidades de oxigênio de pequeno- a médio-tamanho, como fornecimento de oxigênio medicinal e soldagem e corte em pequena escala.
Unidade criogênica de separação de ar
O processo operacional de uma unidade criogênica de separação de ar é relativamente complexo, envolvendo principalmente compressão, purificação, liquefação e destilação de ar. Primeiro, o ar é comprimido a uma certa pressão e, em seguida, impurezas como umidade e dióxido de carbono são removidas para evitar a formação de gelo e o bloqueio do equipamento durante o processo de liquefação subsequente. O ar purificado entra em um trocador de calor para resfriamento e liquefação gradual. O ar líquido entra em uma torre de destilação. Devido aos diferentes pontos de ebulição do oxigênio e do nitrogênio (o ponto de ebulição do oxigênio é de aproximadamente -183 graus, o ponto de ebulição do nitrogênio é de aproximadamente -196 graus), o ar líquido é aquecido dentro da torre de destilação. O nitrogênio evapora primeiro, subindo até o topo da torre para ser coletado, enquanto o oxigênio permanece na parte inferior, conseguindo a separação. Este dispositivo pode produzir oxigênio de alta pureza (acima de 99,6%), nitrogênio (acima de 99,999%) e gases raros, como o argônio. É adequado para produção industrial em grande escala, como grandes siderúrgicas e fábricas de produtos químicos de carvão, onde a demanda por gases industriais é alta e a pureza é crítica. Embora o investimento inicial em equipamentos e o consumo de energia sejam relativamente altos, eles oferecem vantagens como alto rendimento, alta pureza do produto e operação estável, resultando em boa eficiência econômica a longo prazo.
Novas unidades de separação de ar
Com o avanço contínuo da tecnologia, as novas unidades de separação de ar alcançaram inúmeras inovações tecnológicas. Em termos de eficiência energética, utilizam compressores, trocadores de calor e outros equipamentos mais eficientes, otimizando os fluxos do processo e reduzindo o consumo de energia por unidade de produto. Por exemplo, os novos compressores centrífugos oferecem menor consumo de energia e operação mais estável do que os compressores de pistão tradicionais.
Em termos de eficiência de separação, o desenvolvimento e a aplicação de novos adsorventes e materiais de membrana melhoraram a seletividade e a eficiência da separação de gases, resultando em maior pureza do produto e melhores taxas de recuperação. Ao mesmo tempo, as atualizações na tecnologia de controlo automatizado permitiram o funcionamento inteligente da unidade, permitindo o ajuste automático dos parâmetros operacionais com base nas alterações na procura de gás, melhorando a sua adaptabilidade e estabilidade.
As novas unidades de separação de ar também priorizam o desempenho ambiental, reduzindo as emissões de gases residuais e águas residuais durante a produção, atendendo aos requisitos do desenvolvimento verde na indústria moderna. Eles podem atender melhor às necessidades individuais de diferentes indústrias e têm sido amplamente utilizados em setores emergentes, como novas energias e semicondutores.
Unidades de separação de ar usadas/realocadas
Unidades de separação de ar usadas/realocadas normalmente são equipamentos ociosos ou retirados de serviço das empresas devido a ajustes de produção ou atualizações tecnológicas. Esses equipamentos são então inspecionados, reparados e realocados profissionalmente antes de serem colocados novamente em serviço. Para startups ou pequenas e médias{2}}empresas com fundos limitados, a compra de uma unidade de separação de ar usada/realocada pode reduzir significativamente os custos de investimento inicial e estabelecer rapidamente a capacidade de produção de gás.
Ao selecionar uma unidade de separação de ar usada/realocada, é importante avaliar minuciosamente a condição operacional, a idade e os registros de manutenção do equipamento para garantir que ele possa atender às necessidades de produção. Além disso, é importante considerar os custos de relocação, instalação e comissionamento, bem como a manutenção contínua. Embora as unidades usadas/realocadas possam não ser tão capazes e tecnologicamente avançadas quanto as unidades novas, elas podem economizar dinheiro significativo para as empresas e oferecer uma vantagem significativa de-benefício em termos de custo, desde que atendam às necessidades básicas de produção.
Serviços da NEWTEK em projetos de unidades de separação de ar
A NEWTEK acumulou amplo conhecimento e experiência em engenharia de gás e possui fortes capacidades de integração de recursos. Oferecemos uma gama completa de serviços para projetos de unidades de separação de ar, incluindo EPC (engenharia, contratação geral) e soluções prontas para uso para diversos setores, incluindo têxteis, metalurgia e produtos químicos.
A indústria metalúrgica tem grande demanda por gases industriais e exige alta pureza. Em projetos de unidades de separação de ar para a indústria metalúrgica, a NEWTEK aproveita sua experiência no gerenciamento de projetos grandes e complexos. Abordamos questões de comunicação, interface e coordenação em diversas disciplinas e estágios, como conexões de gasodutos entre a unidade e o equipamento de fundição e compatibilidade do sistema de controle. Ao estabelecer mecanismos de comunicação e processos de coordenação eficientes, garantimos um fluxo de informações tranquilo e coordenação de trabalho entre todos os participantes do projeto, garantindo a execução eficiente do projeto e a{3}}entrega dentro do prazo.
O complexo ambiente de produção da indústria química impõe exigências extremamente altas à segurança e estabilidade dos equipamentos. Ao fornecer serviços EPC para unidades de separação de ar para empresas químicas, a NEWTEK segue rigorosamente os regulamentos e padrões de segurança da indústria química, considerando totalmente os fatores de segurança em todas as etapas do processo, incluindo projeto, construção e seleção de equipamentos. Por exemplo, durante a instalação do equipamento, priorizamos a implementação de medidas-à prova de explosão e-anticorrosão. No projeto do sistema de controle, incorporamos vários dispositivos de proteção de segurança para garantir o desligamento oportuno em caso de anormalidade, evitando assim incidentes de segurança.
Os serviços abrangentes de EPC e soluções de engenharia prontas para uso da NEWTEK, desde o início{0}}do projeto até a operação, liberam os clientes das complexidades do ciclo de vida do projeto. Os clientes simplesmente enviam seus requisitos e a NEWTEK supervisionará todos os aspectos do projeto, incluindo planejamento geral, projeto, aquisição, construção e comissionamento, garantindo entrega-no prazo e operação confiável. Essa experiência de serviço-sem preocupações{5}}e única economiza tempo e esforço significativos para as empresas, permitindo que elas se concentrem em suas principais operações de produção e melhorem a eficiência operacional geral.
