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Compressor de hidrogênio de diafragma
Compressor de hidrogênio de diafragma — soluções isentas de óleo e de alta pressão | Pangeng
Os compressores de hidrogênio de diafragma da Pangeng podem fornecer gás com pureza de 99,9999% (da entrada à descarga) a uma pressão de operação de 1000 bar. Todos os nossos compressores saem da fábrica sem risco de contaminação por óleo e contam com diafragmas totalmente metálicos, que formam a barreira física mais completa entre o hidrogênio e o sistema de acionamento hidráulico.
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Pressão máxima
Até 1000 bar
Vazão
5–2.000 Nm³/h
Pureza do gás
99,9999%
Intervalo entre manutenções
10.000–40.000 h
Estágios de compressão
1–4 estágios
Aplicações
Mais de 12 setores
Compressor de hidrogênio de diafragma: modelos e guia de seleção
Fabricamos três séries de compressores de diafragma, cada uma cobrindo uma faixa diferente de pressão e vazão de hidrogênio. Todas as três adotam o mesmo conceito de projeto com diafragma triplo e arquitetura sem risco de contaminação por óleo; diferem apenas na pressão máxima de descarga, na capacidade de vazão e no formato do conjunto. Na prática, cerca de 60% das nossas instalações de hidrogênio são unidades de alta pressão PG-DH, pois, até o momento, a demanda vem principalmente de postos de abastecimento e aplicações de enchimento de carretas-tanque.
Série PG-D
Diafragma padrão
- Pressão máxima 350 bar
- Vazão 5–500 Nm³/h
- Faixa de potência 5,5–75 kW
- Estágios 1–2
- Peso 800–3.500 kg
- Pureza do gás 99,9999%
Série PG-DH
Alta pressão
- Pressão máxima 1000 bar
- Vazão 10–1.200 Nm³/h
- Faixa de potência 22–200 kW
- Estágios 2–4
- Peso 2.500–12.000 kg
- Pureza do gás 99,9999%
Série PG-DC
Em contêiner
- Pressão máxima 500 bar
- Vazão 20–2.000 Nm³/h
- Faixa de potência 30–160 kW
- Estágios 1–3
- Peso 6.000–18.000 kg
- Pureza do gás 99,9999%
Matriz de decisão — seleção rápida por aplicação
| Parâmetro | PG-D (padrão) | PG-DH (alta pressão) | PG-DC (em contêiner) |
|---|---|---|---|
| Pressão de descarga | Até 350 bar | Até 1000 bar | Até 500 bar |
| Faixa de vazão | 5–500 Nm³/h | 10–1.200 Nm³/h | 20–2.000 Nm³/h |
| Potência do motor | 5,5–75 kW | 22–200 kW | 30–160 kW |
| Estágios de compressão | 1–2 | 2–4 | 1–3 |
| Peso do conjunto | 800–3.500 kg | 2.500–12.000 kg | 6.000–18.000 kg |
| Aplicação típica | Abastecimento de laboratório, pequenas aplicações industriais | Postos de abastecimento, enchimento de carretas-tanque | Locais remotos, plantas modulares |
Análise técnica detalhada: construção com diafragma triplo
Todos os compressores de hidrogênio de diafragma da Pangeng usam um conjunto de diafragmas de três camadas: um diafragma do lado do processo (em contato direto com o hidrogênio), um diafragma intermediário de monitoramento e um diafragma do lado hidráulico (em contato com o óleo). Entre as camadas do processo e intermediária, uma rede de microcanais usinados forma um canal de detecção de vazamentos conectado a um transdutor de pressão. Se o diafragma do lado do processo sofrer fadiga com o tempo e o hidrogênio começar a migrar pelo sistema em taxas medidas em milímetros cúbicos por minuto, o transdutor detectará o aumento de pressão e iniciará o desligamento automático.
Essa abordagem reduz a quase zero a possibilidade de uma falha do diafragma não ser detectada e permite contê-la. Em nossa experiência de campo, um conjunto de diafragmas instalado em uma linha de gás de alimentação de hidrogênio filtrado e seco opera consistentemente por mais de 20.000 horas antes que o sistema de monitoramento detecte qualquer aumento mensurável na pressão do canal de detecção. Todos os diafragmas são de aço inoxidável 316L laminado a frio, retificados com tolerância bastante estreita (variação de 0,01 mm na espessura) e tratados na fábrica para aliviar tensões e prolongar a vida em fadiga durante a flexão cíclica sob altas relações de compressão.
Desafios da compressão de hidrogênio — como a tecnologia de diafragma os resolve
O hidrogênio é a molécula mais leve do mundo, o que traz desafios de engenharia que não existem com outros gases industriais. Seu átomo é pequeno o bastante para penetrar nos contornos de grão do metal, seria classificado como explosivo em qualquer zona (por isso, o equipamento precisa ser à prova de explosão) e é tão sensível que alguns ppm de óleo podem inutilizar uma membrana de célula a combustível PEM em poucas semanas. Os compressores de diafragma foram projetados para enfrentar esses problemas: o próprio metal do conjunto de diafragmas forma uma barreira hermética que elimina os possíveis pontos de falha de um conjunto de anéis de pistão ou de um compressor rotativo de parafuso.
As moléculas de hidrogênio passam facilmente por todas as vedações poliméricas típicas e pelas folgas entre os anéis de pistão de um compressor convencional. Impurezas, como pequenas quantidades de óleo provenientes de cilindros lubrificados, contaminam a corrente de gás. Em um compressor de diafragma, três placas de aço inoxidável formam uma barreira estanque; até uma microfadiga muito superficial na placa superior aciona o desligamento forçado por meio de um canal de detecção de vazamentos entre as três placas. Já comprovamos que esse sistema de camadas detecta uma fissura capilar no diafragma que poderia passar despercebida por semanas, possivelmente meses, em um compressor de pistão.
Sob pressão, os átomos de hidrogênio se difundem no aço-carbono, causando fragilização e falha frágil. Todos os componentes do compressor Pangeng em contato com hidrogênio (placas do diafragma, cavidade do cabeçote de gás, válvulas e tubulação) usam ligas adequadas para hidrogênio (aço inoxidável 316L, Inconel ou Hastelloy, conforme a classe de pressão). Como a área de contato com o gás se limita a uma superfície pequena, visível e fácil de controlar, o projeto com diafragma minimiza o risco de fragilização em comparação com um longo cilindro, que apresenta muitos possíveis pontos de falha.
Alcançar pureza de 99,9999% a 500+ bar está além da capacidade da maioria das tecnologias de compressão. Em processos com lubrificação a óleo, o vazamento pelas vedações e o arraste de óleo aumentam ainda mais com pressões mais altas. Com a tecnologia de diafragma, ocorre justamente o contrário. O aumento da pressão de descarga melhora a vedação do gás, pois o diafragma é pressionado com mais força contra a superfície usinada da cavidade de gás. Por isso, a tecnologia de diafragma é amplamente adotada em postos de abastecimento de hidrogênio, onde a pressão de abastecimento de 700-1000 bar e a qualidade do combustível conforme SAE J-2719 não podem ser comprometidas.
Compressor de diafragma versus alternativo e centrífugo para hidrogênio
…por isso, tenho certeza de que a próxima pergunta que me farão será, no mínimo, uma comparação com o desempenho de uma máquina alternativa ou centrífuga.
| Especificação | Diafragma | Alternativo | Centrífugo |
|---|---|---|---|
| Pureza do gás (saída) | 99,9999% | 99,9% | 99,5% |
| Pressão máxima | 1.000 bar | 600 bar | 200 bar |
| Faixa de vazão | 5–2.000 Nm³/h | 50–10.000 Nm³/h | 500–50.000 Nm³/h |
| Intervalo entre manutenções | 10.000–40.000 h | 4.000–8.000 h | 8.000–16.000 h |
| Risco de contaminação por óleo | Zero | Moderado | Baixo |
| Mais indicado para | Alta pureza, volume pequeno a médio | Grande volume, pureza moderada | Volume muito grande, baixa pressão |
Estratégia de seleção da tecnologia
Todo projeto de hidrogênio começa pela escolha da tecnologia, que deve ser orientada pelos requisitos de pureza, pressão e vazão desejados. O gráfico abaixo ajudará a comparar nosso desempenho real com os parâmetros de referência de tecnologias semelhantes: com base em números, não em alegações de marketing…. Zegbrk_0005. Esses dados mostram claramente o desempenho em aplicações específicas de hidrogênio.
Diferenças de desempenho e limites de aplicação
Compressores alternativos
Os compressores alternativos processam vazões muito maiores, de até 10.000 Nm/h, mas introduzem óleo contaminante no gás por meio do lubrificante usado nos anéis de pistão e nas bandas de desgaste, o que limita a pureza a 99,9%, no máximo. Embora isso seja suficiente para algumas aplicações químicas e para o gás de alimentação da síntese de amônia, não atende aos padrões comuns de pureza do hidrogênio para veículos definidos na norma SAE J-2719, nem aos padrões CD 2000 para grau semicondutor.
Compressores centrífugos
Os compressores centrífugos processam vazões maiores com alta eficiência, mas, com pressão de entrada máxima de aproximadamente 200bar, não conseguem atender às pressões de descarga de 700-1000bar exigidas por aplicações em postos de abastecimento.
A vantagem do diafragma
O nicho das aplicações mais exigentes
A tecnologia de diafragma ocupa um nicho ainda não atendido por muitos outros projetos de compressores: aplicações exigentes em que uma fonte confiável de pressão de descarga em alto ciclo de operação é mais importante do que simplesmente movimentar um grande volume de gás. Para vazões acima de 2.000 Nm/h, constatamos que o regime de operação pode justificar projetos alternativos de outras séries; nesse caso, recomendamos esse projeto e elaboramos o orçamento correspondente, em vez de insistir no uso do diafragma.
A faixa ideal (5-2.000 Nm³/h e >200 bar)
Para vazões entre 5-2.000 Nm/h a pressões de descarga acima de 200 bar, porém, nenhuma outra opção oferece a pureza, a confiabilidade comprovada e, possivelmente, a economia de manutenção garantidas pelo projeto com diafragma. Ao longo de mais de 10.000 horas de operação, o ciclo de manutenção de 40.000 horas de um compressor de diafragma típico evita o custo de mão de obra e a parada necessários para duas ou três revisões dos anéis de pistão.
Resultados de clientes: compressores de hidrogênio para abastecimento e aplicações de gases industriais
Os compressores de diafragma Pangeng são usados em postos de abastecimento de hidrogênio, plantas petroquímicas e unidades de fabricação de eletrônicos na Ásia e no Oriente Médio. Cada uma das plantas de compressão abaixo atende a uma aplicação específica, com diferentes requisitos de pressão, pureza e confiabilidade.
Posto de abastecimento de hidrogênio
Abastecimento a 700 Bar para frota municipal de ônibus a célula a combustível
Uma autoridade municipal de transporte público precisava comprimir hidrogênio produzido por eletrólise de 30 bar para 700 bar e abastecer uma frota de ônibus elétricos a célula a combustível. Cada sistema operaria 16 horas por dia, 7 dias/semana, abastecendo >40 veículos. A unidade usava compressores alternativos, que precisavam de troca dos anéis de pistão após 5000 horas, além de análise do teor de óleo no gás a jusante.
Foi instalado um sistema de armazenamento em cascata com quatro estágios da série PG-DH. A unidade PG-DH comprime o hidrogênio de 30bar para 875bar até o banco de armazenamento de alta pressão (os dispensadores reduzem a pressão de 875 para 700 bar no bocal). Nosso sistema opera há mais de 14 meses, com mais de 6800 horas de operação e sem desligamentos não programados ou contaminação por óleo. Desde o comissionamento, o monitor de qualidade do gás SAE J-2719 não registrou nenhuma não conformidade no posto.
Na prática, as taxas de degradação das membranas da frota de ônibus a célula a combustível parecem ter diminuído significativamente após a transição para hidrogênio comprimido por diafragma. No entanto, o operador informa que várias outras melhorias de manutenção foram feitas nesse período; portanto, a melhoria da pureza do hidrogênio é uma entre várias mudanças.
Hidrogenação petroquímica
Recuperação de hidrogênio de processo — unidade de hidrocraqueamento de refinaria
Recompressor de gás de purga (PG) de hidrocraqueamento — esta unidade recupera hidrogênio do gás de purga do hidrocraqueador e o recomprime a 350 bar (5.000 psig) para reinjeção no processo. A corrente de hidrogênio (1 p.p.m. HS; H 2 S inferior a 5 p.p.m. após lavagem com amina) acelerou a degradação das vedações da antiga unidade alternativa, reduzindo os intervalos entre manutenções para menos de 3.000 horas. As faces cementadas das vedações do conjunto de diafragmas PG-DH e o cabeçote de gás resistente à corrosão impediram que o HS danificasse as vedações. Após 18.400 horas de operação, o conjunto de diafragmas foi devolvido para inspeção. A inspeção constatou que o conjunto ainda estava abaixo do limite de fadiga e, por isso, ele foi reinstalado sem substituição. Os custos anuais de manutenção diminuíram cerca de 35% em comparação com a unidade alternativa anterior (substituição de anéis de pistão e gaxetas).
Eletrônica / semicondutores
Gás de arraste de pureza ultra-alta — fábrica de semicondutores
O desafio
Uma fábrica de semicondutores precisava de hidrogênio como gás de arraste com pureza de 99,99995% (grau 5.5) a 150 bar para processos de deposição CVD. Embora o fornecimento — hidrogênio líquido a granel entregue por caminhão-tanque ISO e vaporizado no local — fosse confiável, também se mostrou proibitivamente caro diante do consumo atual de 45 Nm/h. Antes de implementar a eletrólise no local com compressão próxima, a fábrica não aceitava nenhum risco de contaminação por óleo nas câmaras de CVD.
A solução
Fornecemos um compressor da série PG-D com superfícies em contato com o gás eletropolidas e um sistema dedicado de filtragem de partículas, dimensionado para 0.01 micron na descarga. Nosso compressor de 2 estágios eleva a pressão da saída do eletrolisador de 15 bar para 150 bar. Um cromatógrafo a gás em linha monitora continuamente o teor total de hidrocarbonetos, que permanece bem abaixo de 0,05 ppm desde a partida. Nessas condições, a conversão para compressão no local reduziu em cerca de 40% o custo de aquisição de hidrogênio da fábrica em comparação com a entrega de hidrogênio líquido a granel, com retorno do investimento em 22 meses.
Comparação do custo total de propriedade
Custos de manutenção 30–40% menores
Custo total de propriedade ao longo de 10 anos: normalmente, os custos totais de manutenção são 30-40% menores do que os de compressores alternativos. Esta projeção se baseia em intervalos médios de manutenção do setor e em dados de custo de peças compatíveis com as recomendações de manutenção programada da API 618. A economia real depende da aplicação e das condições de operação, da composição do gás e das horas anuais de operação.
Média do setor: baseada nas recomendações de manutenção da API 618. Os resultados reais dependem das condições de operação, da pureza e composição do gás de alimentação e das práticas de manutenção.
Certificações e conformidade para equipamentos de hidrogênio
Cada certificação listada abaixo atende a uma preocupação específica do comprador: auditoria do sistema de qualidade, conformidade com normas para vasos de pressão ou segurança em atmosferas explosivas. Temos as seis certificações porque os equipamentos de compressão de hidrogênio estão sujeitos simultaneamente a requisitos regulatórios de diversas jurisdições. A falta de uma única certificação pode atrasar em meses a obtenção das licenças do projeto.
ISO 9001:2015
Sistema de gestão da qualidade — assegura processos de fabricação consistentes e rastreabilidade desde a matéria-prima até o teste final
API 618
5ª edição — principal norma de projeto para compressores alternativos e de diafragma para gases de processo nos setores de petróleo, gás e produtos químicos
Marcação CE
Conformidade com a Diretiva de Máquinas da União Europeia 2006/42/EC — exigida para instalação nos Estados-membros do Espaço Econômico Europeu
ATEX
Diretiva 2014/34/EU — certificação para Zona 1 e Zona 2 em operações em atmosferas potencialmente explosivas com hidrogênio
PED
Diretiva de Equipamentos sob Pressão 2014/68/EU — obrigatória no mercado da União Europeia para componentes que contêm pressão acima dos limites especificados
SAE J-2719
Norma de qualidade do hidrogênio combustível para células a combustível PEM — confirma que a pureza na saída atende aos requisitos de veículos a célula a combustível
As normas de segurança para hidrogênio continuam evoluindo à medida que a transição energética se acelera. A combinação da certificação ATEX Zona 1/2 com a conformidade PED cobre os dois domínios de segurança mais críticos para equipamentos de hidrogênio: proteção contra atmosferas explosivas e integridade da contenção de pressão. Em aplicações para postos de abastecimento, operadores e fabricantes de veículos especificam cada vez mais a conformidade com SAE J-2719 como requisito de aquisição. Testamos conforme essa norma durante o procedimento de aceitação em fábrica de cada unidade destinada a aplicações de abastecimento.
Em nossa experiência, ter as seis certificações pré-qualificadas reduz de forma mensurável o tempo do ciclo de aquisição. Projetos em que o fornecedor do compressor precisa obter uma certificação em falta depois do pedido costumam acrescentar 8-12 semanas ao prazo de entrega — tempo que resulta em atraso e aumento de custos para o projeto.
Faixa de preço e fatores de custo dos compressores de hidrogênio de diafragma
Informação ao comprador — transparência de preços
Os preços dos compressores de hidrogênio de diafragma variam de $15.000 a mais de $200.000. A faixa é ampla porque as diferenças de engenharia entre uma unidade de laboratório de 1 estágio e um conjunto de 4 estágios para posto de abastecimento são enormes. Publicamos essa faixa porque todas as mensagens do tipo “entre em contato para saber o preço” na internet desperdiçam seu tempo (e o nosso). Estes são os quatro fatores mais importantes que determinam o posicionamento de cada configuração na faixa de preços.
| Fator de preço | Faixa inferior | Faixa superior | Impacto no preço |
|---|---|---|---|
| Classificação da pressão de descarga | 50–200 bar | 500–1000 bar | Pressões mais altas exigem diafragmas mais espessos, forjados mais pesados e mais estágios de compressão — normalmente, o maior fator individual de custo |
| Capacidade de vazão | 5–50 Nm³/h | 500–2.000 Nm³/h | Vazões maiores exigem cilindros maiores, maior potência do motor e estruturas mais pesadas |
| Número de estágios | 1 estágio | 3–4 estágios | Cada estágio adicional acrescenta um módulo completo de compressão, com seu próprio conjunto de diafragmas, resfriador e tubulação |
| Nível de personalização | Conjunto padrão | Solução completa pronta para operação, com controles, SCADA e invólucro | Conjuntos em contêiner com resfriamento, controles, sistemas de segurança e monitoramento remoto integrados acrescentam 30–50% ao custo da máquina básica |
Prazo de entrega
O prazo normal de produção é de 8-16 semanas após o recebimento do pedido e depende da carga de produção e do modelo. As unidades padrão da série PG-D com classificações de pressão típicas costumam ser entregues em cerca de 8 semanas, pois mantemos em estoque os subconjuntos de maior demanda. As unidades personalizadas de alta pressão PG-DH com metalurgia especial e os conjuntos PG-DC em contêiner exigem um ciclo mais longo, de 12-16 semanas. É possível realizar fabricação emergencial para itens no caminho crítico, mas os prazos devem ser discutidos durante a definição de custos para determinar com antecedência se e quando isso poderá ser feito.
Garantia
A garantia padrão cobre 12 meses a partir do comissionamento ou 18 meses a partir do envio, o que ocorrer primeiro, para todos os defeitos de fabricação das peças e de mão de obra. Após a garantia padrão, há a opção de garantia estendida de 24 ou 36 meses, que oferece cobertura por 24 ou 36 meses, respectivamente, após o período da garantia padrão. Ela pode ser combinada com contratos de manutenção preventiva para garantir o máximo tempo de operação. Como a maioria dos operadores, recomendamos programar inspeções do diafragma; constatamos que há pouquíssimas solicitações de garantia — as falhas em compressores de diafragma são bem compreendidas e quase totalmente evitáveis.
Suporte pós-venda
Todos os compressores Pangeng são fornecidos com uma estrutura de suporte definida:
Estoque de peças de reposição
Mantemos conjuntos de diafragmas, conjuntos de válvulas, vedações hidráulicas e juntas para todas as máquinas atuais. Em geral, as peças de reposição críticas são enviadas para qualquer lugar do mundo em 48 horas.
Suporte técnico 24/7
Acesso por telefone e diagnóstico remoto a engenheiros de aplicação para solução de problemas, alarmes e manutenção.
Atendimento em campo
Nossos técnicos realizam a instalação, a manutenção programada, a troca de diafragmas e o atendimento a falhas na sua unidade.
Treinamento
Os programas de treinamento para operação e manutenção são oferecidos durante o comissionamento ou podem ser realizados nas instalações conforme agendamento.
Perguntas frequentes
Como funciona um compressor de hidrogênio de diafragma?
Compressor de hidrogênio com diafragmas. Um compressor de hidrogênio de diafragma usa um elemento metálico acionado hidraulicamente para comprimir o gás hidrogênio sem contato entre o gás de processo e o sistema hidráulico ou as peças mecânicas. O processo ocorre em dois cursos. No curso de compressão, o óleo hidráulico bombeado por um pistão acionado pelo virabrequim é pressionado contra a face inferior de um conjunto de diafragma metálico de três camadas, que se desloca para uma câmara de gás usinada na parte traseira e dianteira, realizando a compressão. Em seguida, durante o curso de sucção, o compressor recua o pistão para que o diafragma volte à posição de repouso.
Como o diafragma isola completamente o gás das demais peças móveis e do fluido hidráulico, o hidrogênio na descarga do compressor é 100% isento de óleo e de contaminação. A placa de distribuição do óleo hidráulico sob o diafragma é usinada com um padrão específico de canais, que distribui a quantidade exata de óleo por toda a superfície do diafragma e evita concentrações localizadas de tensão que reduziriam significativamente sua vida útil. Essa separação física completa entre o gás de processo e o mecanismo de acionamento é o motivo pelo qual os compressores de diafragma são a tecnologia preferida para a geração de hidrogênio de pureza ultra-alta: para hidrogênio proveniente de células de eletrólise, estações de abastecimento de hidrogênio para veículos, unidades de separação por membrana para produzir gás de alimentação de alta pureza e sistemas de gás de arraste para semicondutores.
Qual faixa de pressão os compressores de hidrogênio de diafragma podem atingir?
Os compressores de hidrogênio de diafragma Pangeng podem fornecer hidrogênio com pressões de descarga de 50 bar (7.250 psi) a 1000 bar (14.500 psi). A maioria das unidades de estágio único é dimensionada para razões de compressão de até 10:1, produzindo 200-350 bar (2.900-5.075 psi) a partir das pressões de entrada mais comuns. Isso permite a compressão isenta de óleo na maioria dos processos comerciais de produção de hidrogênio. Unidades de múltiplos estágios, com 2 a 4 estágios, distribuem a compressão por várias razões intermediárias em aplicações como estações de abastecimento de hidrogênio, que exigem abastecimento a 700 bar (10.150 psi) combinado com armazenamento em cascata a 875+ bar (12.720+ psi).
A faixa final de pressão atingível em um único estágio de compressão também depende da razão de compressão total. Elevar a razão de estágio acima de 10:1 em um único estágio gera tensão excessiva nos diafragmas e reduz significativamente sua vida útil. Por isso, qualquer sistema de hidrogênio de alta pressão é projetado com vários estágios de compressão, resfriamento entre estágios e diversas razões de compressão moderadas em cada estágio, em vez de exigir que um único estágio opere com pressão e razão de compressão muito altas.
Diafragma ou alternativo: qual é melhor para hidrogênio?
Em uma unidade de diafragma, a pressão máxima atingível depende diretamente da razão de compressão total. Razões de compressão superiores a 10:1 provocam tensão excessiva no diafragma e comprometem rapidamente sua vida útil. Por isso, todos os sistemas de compressão de hidrogênio de alta pressão são projetados com vários estágios de compressão, vários resfriadores intermediários e razões de compressão moderadas em cada estágio, em vez de depender de um único estágio com razão de compressão elevada.
Para produzir hidrogênio de pureza muito alta, superior a 99,99% (frequentemente chamado de 4N), a compressão por diafragma é a solução prática. Em compressores alternativos, o gás de processo entra em contato direto com os anéis do pistão e os lubrificantes, o que causa contaminação por vapores de óleo e cria pontos de retenção de partículas. Na prática, isso limita a pureza máxima de saída a 99,9%, mesmo com filtros da mais alta especificação. Em um compressor de diafragma isento de óleo, a única fonte de contaminação é a superfície em contato com o gás; o sistema de transmissão de energia fica fora do percurso do processo.
Qual é o intervalo típico entre manutenções?
Em geral, as unidades alternativas oferecem vazões muito maiores que as unidades de diafragma: até 10.000 Nm/hr, em comparação com o máximo de 2.000 Nm/hr das unidades de diafragma. Os diafragmas são inerentemente mais complexos de fabricar e manter, portanto o custo relativo da unidade para essa vazão específica é maior. Para aplicações de vazão moderadamente alta e pureza moderada, como síntese de amônia, dessulfurização em refinarias e produção de óxido de propileno, os compressores alternativos são preferíveis. Porém, para hidrogênio de grau para célula a combustível especificado pela DESS, gás de grau eletrônico ou qualquer grande setor industrial preocupado com o risco de contaminação por óleo, é necessário usar um compressor de diafragma.
Que nível de pureza do gás é possível alcançar?
Conte com 10.000 a 40.000 horas entre as principais manutenções de um compressor de hidrogênio de diafragma. A vida útil dos diafragmas (o intervalo máximo entre as principais manutenções está previsto no manual do usuário) é determinada pela composição dos gases inertes arrastados presentes no gás de entrada. A substituição dos diafragmas leva de 4-8 horas, mantendo baixo o custo; quanto mais seco e limpo for o gás de entrada (ou seja, quanto mais saturado de umidade ele estiver), maior será a vida útil do diafragma em uma aplicação isenta de óleo.
Esse nível de pureza atende às especificações de qualidade do hidrogênio SAE J-2719 para veículos elétricos com célula a combustível, supera as especificações de quase todas as aplicações farmacêuticas e de semicondutores e atende às normas para gases de arraste usados em instrumentos analíticos e de laboratório. Em processos nos quais a comprovação documentada da pureza é fundamental, módulos de analisadores em linha na descarga do compressor se conectam ao sistema de controle e fornecem medições contínuas de hidrocarbonetos totais, umidade e oxigênio, oferecendo comprovação no ponto de uso.
Quanto custa um compressor de hidrogênio de diafragma?
Os preços de compressores de hidrogênio variam de $15.000 por uma máquina de baixa pressão e estágio único a mais de $200.000 por um compressor em contêiner, de múltiplos estágios e com coletor. Os quatro principais fatores de custo são a capacidade de pressão de descarga do compressor, a vazão (Nm/h), o número de estágios de compressão e o nível de personalização ou padronização. Máquinas típicas de estágio único, baixa vazão e pressão moderada (200 bar ou menos) custam entre $15.000-$40.000. Sistemas completos de abastecimento de hidrogênio de alta pressão e múltiplos estágios têm preços de mercado na faixa de $80.000-$200.000+. Conjuntos completos em contêiner, incluindo controles, pré-resfriamento, sistemas de segurança, monitoramento e controle remotos, estrutura de proteção para integração e outros recursos de conveniência, aumentam ainda mais o custo total.
É possível obter preços preliminares mediante solicitação já na fase inicial de planejamento do projeto pela sua equipe. Nossos engenheiros de aplicação enviarão uma cotação para o projeto em até 48 hours após receberem a folha de dados do processo, fornecendo à sua equipe um valor preciso para o orçamento do projeto sem exigir um pedido de compra.
Quais certificações os equipamentos de compressão de hidrogênio devem ter?
As certificações mínimas necessárias incluem ISO 9001:2015 (sistema de gestão da qualidade ISO 9001); API 618 5ª edição (especificação de projeto para compressores alternativos ou de diafragma) e certificação da Diretiva ATEX 2014/34/EU para atmosferas explosivas das Zonas 1 ou 2. A ampla faixa de inflamabilidade da combustão do hidrogênio, de 4-75% no ar, torna a certificação ATEX/IECEx essencial para práticas seguras de instalação.
A marcação CE (Diretiva de Máquinas 2006/42/EC) e a certificação PED (Diretiva de Equipamentos sob Pressão 2014/68/EU) são OBRIGATÓRIAS para máquinas destinadas ao mercado europeu. Recomenda-se a aprovação segundo a especificação de qualidade do combustível SAE J-2719 para sistemas projetados para o mercado de postos de abastecimento de hidrogênio. Os compressores de diafragma PG são certificados de fábrica segundo todas as 6 especificações aplicáveis, sem exceção, evitando que o departamento de compras precise definir com a equipe de projeto quais certificações são necessárias.
A Pangeng pode personalizar compressores para aplicações específicas de hidrogênio?
Sim. A PG fabrica unidades eletromecânicas personalizadas de compressores de diafragma, projetadas para atender às pressões, vazões, composições e recursos de controle específicos exigidos pelo processo. Nossa equipe de engenheiros de aplicação trabalhará diretamente com as folhas de dados do processo; em geral, o prazo de entrega do projeto é de 12-16 semanas após o pedido de compra.
Aplicações, materiais e grupos de modelos publicados
Para aplicações com hidrogênio de alta pureza, a página existente informa uma pureza do gás de 99,9999% a 1000 bar e descreve diafragmas totalmente metálicos que separam o percurso do gás do sistema de acionamento hidráulico. A discussão técnica também identifica diafragmas de aço inoxidável 316L laminado a frio. Antes de selecionar o equipamento, confirme a qualidade do gás, a pressão, a vazão e a compatibilidade dos materiais exigidas na especificação do projeto.
| Informação publicada na página | Como usar na seleção |
|---|---|
| Grupos de modelos PG-D, PG-DH e PG-DC | Use as informações de modelos já publicadas na página como ponto de partida e, em seguida, confirme o regime de operação previsto com o fornecedor. |
| Isolamento do óleo e construção do diafragma | Avalie o método de separação com base nos requisitos de pureza do gás e controle de contaminação. |
| Informações sobre materiais | Valide a compatibilidade dos materiais para as condições reais do hidrogênio e a norma do projeto. |
Perguntas frequentes sobre compressores de hidrogênio de diafragma
Quando o uso de diafragma é indicado?
Essa opção costuma ser avaliada quando o projeto exige a separação controlada do percurso do gás e o manuseio de hidrogênio de alta pureza; a seleção final deve atender ao regime de operação especificado.
Quais tecnologias de compressores devem ser comparadas?
Use a comparação existente entre compressores alternativos e de diafragma e o guia de seleção de compressores de hidrogênio para comparar os requisitos do projeto.
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