Visste du att luften omkring oss innehåller mest kväve? Alla behöver syre för att överleva. Den luft vi andas består dock av 78 % kväve, bara 21 % syre och små mängder andra gaser. Människokroppen använder inte detta kväve, men det är mycket användbart i olika industritillämpningar.
Vad är kväve?
Vi börjar med det mest grundläggande. Kväve är en inert gas som är luktfri, färglös och inte bidrar till att uppehålla liv. Det är dock viktigt för växters tillväxt och det är en viktig tillsats i gödningsmedel. Det används också till mycket annat än odling. Kväve förekommer vanligen i antingen flytande form eller gasform (det går även att uppnå fast kväve). Flytande kväve används som kylmedel, och kan snabbt frysa både livsmedel och prover i medicinsk forskning och reproduktionsteknologi. För enkelhetens skull håller vi oss här till kvävgas.
Kväve används till mycket, främst eftersom det inte reagerar när det exponeras för annan gas, till skillnad från syre som är mycket reaktivt. På grund av dess kemiska sammansättning behöver kväveatomer mer energi för att sönderdelas och reagera med andra ämnen. Syremolekyler å andra sidan sönderdelas lättare, vilket gör gasen mycket mer reaktiv. Kvävgas är raka motsatsen, och kan ge oreaktiva miljöer där det behövs.
Bristen på reaktivitet är den största fördelen med kväve, och gasen används därför för att förhindra långsam och snabb oxidering. Elektronikindustrin är ett perfekt exempel på användningsområde, eftersom långsam oxidering kan uppstå i form av korrosion under tillverkningen av kretskort och andra små komponenter.
Långsam oxidering förekommer även i livsmedels- och dryckesindustrin, där kväve används för att ersätta luften och på så sätt bevara slutprodukten bättre. Explosioner och bränder är ett bra exempel på snabb oxidering, där syre behövs för att driva processen. Om syret avlägsnas från en behållare med hjälp av kväve minskar risken för sådana olyckor.
Tillfälliga kvävelösningar
- Membrankvävgasgeneratorer
- Kvävgasgeneratorer med PSA (Pressure Swing Adsorption)
Hur fungerar membrantekniken?
Hur fungerar PSA (Pressure Swing Adsorption)?
När du producerar eget kväve är det viktigt att veta och förstå vilken renhetsnivå du vill uppnå. För vissa användningsområden krävs låga renhetsnivåer (mellan 90 och 99 %), t.ex. däckpumpning och brandskydd. För andra ändamål, t.ex. inom livsmedels- och dryckesindustrin eller plastgjutning, krävs höga nivåer (från 97 till 99,999 %). I sådana fall är PSA-tekniken det bästa och enklaste alternativet. En kvävgasgenerators grundläggande metod är att separera kvävemolekylerna från syremolekylerna i tryckluften. Med PSA sker detta genom att syre samlas upp i tryckluftsflödet med hjälp av adsorption.
Adsorption äger rum när molekylerna binder sig till ett adsorptionsmedel, i det här fallet fästs syremolekylerna mot en kolmolekylsil (CMS). Detta sker i två separata tryckkärl, båda med en CMS, som växlar mellan separeringsprocessen och regenereringsprocessen. Vi kan kalla dem för torn A och torn B. Först kommer ren och torr tryckluft in i torn A, och eftersom syremolekylerna är mindre än kvävemolekylerna går de in i kolsilens porer. Kvävemolekylerna kommer däremot inte in i porerna, så de passerar kolmolekylsilen. Resultatet blir att du får kväve med önskad renhetsgrad.
Detta kallas adsorptions- eller separationsfas. Det slutar dock inte där. Det mesta av det kväve som produceras i torn A lämnar systemet (redo för direkt användning eller förvaring), medan en liten del av kvävet strömmar till torn B i motsatt riktning (uppifrån och ned). Det här flödet krävs för att pressa ut det syre som fångats upp i den tidigare adsorptionsfasen i torn B. Genom att släppa ut trycket i torn B förlorar kolmolekylsilen förmågan att hålla kvar syremolekylerna. De lossnar från silen och förs bort genom avgasledningen med hjälp av det lilla kväveflödet som kommer från torn A.
På så sätt gör systemet att nya syremolekyler kan fästa vid silen i nästa adsorptionsfas. Denna process där ett syremättat torn ”rengörs” kallas för regenerering.
