¿Por qué nitrógeno?
Nitrógeno (N2) es un gas incoloro, inodoro e insípido que constituye el 78,09% (en volumen) del aire que respiramos. Tiene varias propiedades que lo convierten en una herramienta ideal para su uso en la industria energética. El nitrógeno es inerte, no reactivo, no tóxico y no corrosivo. Además, no es inflamable: una atmósfera de nitrógeno no favorecerá la combustión.
El nitrógeno se produce en grandes volúmenes tanto en forma gaseosa como líquida por destilación criogénica; Se pueden producir volúmenes más pequeños como gas mediante procesos de adsorción por oscilación de presión (PSA) o de separación por difusión (permeación a través de membranas especialmente diseñadas). Los procesos criogénicos pueden producir nitrógeno muy puro. Cuando se produce en instalaciones criogénicas, el nitrógeno se envía en forma líquida y se transporta en camiones cisterna aislados especializados adecuados para manejar las temperaturas extremadamente bajas del nitrógeno en su estado líquido.
Las refinerías, las plantas petroquímicas y los buques cisterna marinos utilizan nitrógeno para purgar equipos, tanques y tuberías de vapores y gases peligrosos (por ejemplo, después de completar una operación de transferencia de tuberías o finalizar un ciclo de producción) y para mantener una atmósfera inerte y protectora en tanques que almacenan líquidos inflamables.
Nitrógeno como agente refrigerante
Otra aplicación importante del nitrógeno es su uso para enfriar reactores inertes llenos de catalizador durante el proceso de parada para trabajos de mantenimiento. El ambiente inerte creado a partir del nitrógeno evita que se produzcan reacciones combustibles. El flujo de nitrógeno frío a través de una unidad también puede reducir sustancialmente la cantidad de tiempo que tomaría enfriar la unidad en comparación con si se dejara enfriar de forma natural.
Dependiendo del diseño del sistema, el nitrógeno se puede utilizar para enfriamientos acelerados en una fase gaseosa o líquida que oscila entre -196 °C y +400 °C. Durante un enfriamiento de un solo paso (fase gaseosa), el gas nitrógeno se bombea a través de un sistema de proceso. A medida que el gas se mueve a través del reactor, intercambia calor con cualquier materia con la que entre en contacto, lo que resulta en un enfriamiento acelerado. Cuando se utiliza nitrógeno en su fase líquida, el fluido de nitrógeno criogénico se bombea a un proceso de recirculación de la corriente de gas de la unidad con una boquilla especialmente diseñada. El nitrógeno es vaporizado por la corriente de gas caliente y forma un gas mezclado a una temperatura más baja. Esta mezcla de gases fríos se utiliza de la misma manera que el enfriamiento gaseoso para acelerar el enfriamiento del sistema del reactor. Sin embargo, el enfriamiento de la fase líquida utiliza significativamente menos nitrógeno debido a los beneficios de enfriamiento adicionales del cambio de fase líquido a gas.
El nitrógeno se transporta al sitio como líquido a través de un camión bomba de nitrógeno, equipado con un tanque de almacenamiento, un vaporizador diésel y una bomba criogénica triplex. El nitrógeno adicional para completar el enfriamiento se lleva al sitio en camiones de transporte especializados. El nitrógeno líquido se puede bombear desde el camión en su forma líquida o se puede convertir en nitrógeno gaseoso, según la aplicación. A continuación, se desplaza a través de tuberías de inyección hasta la unidad de proceso (hidrotratador, unidad de recuperación de azufre, etc.) para ser enfriado.
La pérdida de calor durante un enfriamiento se puede determinar utilizando el siguiente principio:
Q = m*c (ΔT)
Dónde:
Q = pérdida de calor
m = masa del objeto a enfriar
c = capacidad calorífica específica
ΔT = cambio de temperatura (final-inicial)
Este cálculo definirá el requisito general de transferencia de calor a partir del cual se puede determinar el consumo de nitrógeno. Los elementos específicos de la unidad de proceso, es decir, el catalizador y la metalurgia, contribuyen al requerimiento total de nitrógeno en función de sus masas individuales y propiedades del material. Por lo tanto, es importante recopilar la mayor cantidad de información posible sobre estos parámetros durante la evaluación de ingeniería.
Servicios de nitrógeno de FourQuest para ACD
Prácticamente cualquier recipiente de reacción que opere a temperaturas extremadamente altas puede beneficiarse del servicio de enfriamiento acelerado de ingeniería térmica proporcionado por FourQuest Energy. Los recipientes de alta temperatura utilizados en la industria energética para una amplia gama de procesos y productos a menudo pueden tardar días o incluso semanas en enfriarse a temperaturas de trabajo manejables. El diseño de ingeniería adecuado optimiza la parte de enfriamiento acelerado del proceso de parada de la planta, lo que permite a nuestros clientes planificar y ejecutar mejor las actividades de parada más allá del ahorro de tiempo proporcionado por el ACD. En pocas palabras, el tiempo de parada se reduce significativamente para que los trabajos de mantenimiento puedan comenzar antes en un entorno más seguro y con menores gastos generales de parada.