Industrial

Uma Abordagem de Eficiência Energética para o Abastecimento de Nitrogênio

Parte 2 – cálculo comparativo financeiro e ambiental

A destilação de ar é um processo de consumo intensivo de energia porque é necessário condensar o ar ambiente até se tornar líquido, por meio de resfriamento e compressão. Uma vez que o N2 foi separado do ar, ainda é necessário empregar energia adicional para purificá-lo e preencher o recipiente desejado.

A energia total necessária para operar uma planta de destilação fracionada e para transportar o gás até o site do usuário final contribuem significativamente para a geração de gás CO2, causador do efeito estufa na atmosfera. Além disso, a destilação fracionada de ar para produzir N2 é normalmente realizada de forma contínua em grande escala. Tipicamente, instalações industriais deste tipo são projetadas para gerar centenas ou milhares de toneladas do gás por dia.

Comparando as emissões de gás de efeito estufa como efeito colateral da geração de nitrogênio por métodos de destilação fracionada versus geradores on site, deve ser avaliado tanto o impacto da geração como os meios de transporte para entrega do gás ao usuário final.

A quantidade de combustível fóssil necessária para o transporte do nitrogênio depende da distância da planta até a instalação final. No entanto, o impacto do transporte de nitrogênio pela estrada por caminhão não pode ser considerado trivial. Por exemplo, um caminhão entregando nitrogênio e viajando 16 mil quilômetros por ano emite 16 toneladas métricas de CO2 neste período. (Referência: www.roadnet.com). Cada entrega de lote para um cliente, normalmente envolverá quatro viagens, pois existe a ida para entrega, retorno à base, ida para retirada dos cilindros ou ampolas e volta para recarregá-los.

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Considerações energéticas para obter Nitrogênio usando um gerador on site

Tanto no sistema de geração de N2 por fibra oca ou PSA, a única energia necessária é aquela usada para alimentar o compressor que fornece ar para o sistema.

A European Industrial Gas Association (EIGA) observa que uma planta de separação por criogenia utiliza 1976 kJ de eletricidade por quilograma de nitrogênio produzido, para uma pureza de 99,9%. Por outro lado, a energia necessária para o mesmo tipo de geração usando o sistema PSA é estimado em 1420 kJ (fonte: http://eiga.web1.apollocom.be/) de eletricidade por quilograma de nitrogênio. Portanto, o PSA usa cerca de 28% menos energia que o nitrogênio líquido criado pela destilação fracionada do ar. Para aplicações que requerem nitrogênio com níveis de pureza menores, a quantidade de energia é ainda menor. Por exemplo, para 98% de pureza, a energia necessária cai para 759 kJ por quilograma de nitrogênio, ou 62% menos energia do que o nitrogênio líquido.

O uso de uma membrana de fibra oca ou PSA para a geração de nitrogênio utiliza significativamente menos energia e, portanto, gera menos gases do efeito estufa do que a destilação fracionada. Além disso, menos energia é necessária para o isolamento do gás, e nenhum transporte de recipientes pesados é requerido.

Aliás outra questão muito importante, mas que comumente passa desapercebida, é a perda de gás por evaporação no processo de transporte até o cliente final. Dependendo da distância, características do recipiente e instalações para descarga do gás entregue, o nível de perda pode chegar a 15%. Muito significativo.

Mas tem mais. Existem grandes diferenças no custo de mão de obra. Veremos isso na terceira e última parte desta série de posts.

 

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