17. Juni 2022
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Interne Erzeugung von Stickstoff
Stickstoff: Das weltweit am häufigsten vorkommende Gas
Glücklicherweise ist Stickstoff reichlich verfügbar und der Hauptbestandteil der Luft, die wir atmen. Das bedeutet jedoch nicht, dass es in den oben genannten industriellen Anwendungen oder in vielen anderen sofort einsatzbereit wäre. Stickstoff kann auf drei Arten beschafft werden. Unternehmen können entweder einen Stickstofftank leasen, den sie vor Ort nutzen können, das Gas in Hochdruckflaschen liefern lassen oder ihren eigenen Stickstoff erzeugen. Viele Unternehmen erkennen schnell, dass die ersten beiden Optionen, mit denen sie auf einen Drittanbieter angewiesen sind, umständlich, ineffizient und kostspielig sind. Glücklicherweise gibt es Möglichkeiten, eigenen Stickstoff zu erzeugen, Menge, Reinheit und Druck für jede Anwendung zu steuern und so eine unerschöpfliche Stickstoffversorgung rund um die Uhr zu gewährleisten.
Stickstoff selbst zu erzeugen erhöht daher die Produktionsflexibilität, und da es keinen externen Lieferanten gibt, sind keine Bestellungen nötig, das ständige Nachfüllen und Lieferkosten fallen weg, und es wird zudem Platz gespart wird, der für die Lagerung von Stickstoffflaschen benötigt würde.
Wie funktioniert ein Stickstoffgenerator?
Grundsätzlich funktioniert ein Stickstoffgenerator so: Er trennt die Stickstoffmoleküle von den Sauerstoffmolekülen in Druckluft, was zu einer gereinigten Stickstoffversorgung führt. Die Erzeugung von Stickstoff kann mit einem Membran-Stickstoffgenerator oder einem PSA-Stickstoffgenerator (Druckwechseladsorption) erfolgen, der an einen Kompressor angeschlossen ist. Aber welche Technologie ist am besten geeignet? Das hängt von der benötigten Stickstoffqualität ab. Wenn Sie beispielsweise nur Reifen aufpumpen wollen oder Stickstoff verwenden, um Brände zu verhindern/zu unterdrücken, reichen eine niedrige Reinheitsklasse mit 90–99 % Stickstoff und ein Membran-Stickstoffgenerator aus. Ein PSA-Stickstoffgenerator ist jedoch erforderlich, wenn Sie eine sehr hohe Reinheit von 99,999 % oder 10 ppm (Teile pro Million) und sogar noch höher erreichen müssen, wie in der Lebensmittelbranche oder der Kunststoffformung.
Abgesehen davon, dass Unternehmen steuern können, wie viel Stickstoff mit welchem Druck und welcher Reinheitsklasse sie erzeugen möchten, bringt die interne Erzeugung noch weitere Vorteile mit sich. Unternehmen sind den Preisschwankungen am Markt nicht mehr ausgesetzt, sparen Transportkosten und verhindern Verzögerungen. Darüber hinaus gehen sie nicht das Sicherheitsrisiko ein, das mit der Handhabung von Hochdruckflaschen verbunden ist, sie vermeiden Verschwendung im Zusammenhang mit Verdampfungsverlusten, und sie müssen keine Hochdruckflaschen, die niemals vollständig entleert werden können, zurückgeben. Im Laufe der Zeit zahlt sich die anfängliche Investition in einen Stickstoffgenerator aus, da die Betriebskosten im Vergleich zum Stickstoffbezug von einem Drittanbieter deutlich niedriger gehalten werden.
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Stickstoff-Membrangeneratoren
Die Membrantechnologie ist einfach und effizient, mit kompakten All-in-One-Geräten, die wenig Wartung erfordern und keine Betriebskosten verursachen. Sie ist ideal für Anwendungen, bei denen der erforderliche Stickstoffstrom relativ gering ist und die Reinheit 99 % nicht übersteigt. Die Membrantechnologie hat eine geringere Anfangsinvestition als Technologien mit hohem Durchfluss und hoher Reinheit, wie z. B. bei der Druckwechseladsorption (PSA).
Stickstoffgeneratoren mit Druckwechseladsorption (PSA)
Saubere und trockene Druckluft tritt in den Behälter A ein. Da Sauerstoffmoleküle kleiner sind als Stickstoffmoleküle, passieren sie die Poren des Siebs. Stickstoffmoleküle passen nicht durch die Poren, daher umgehen sie das Sieb, was zu Stickstoff mit der gewünschten Reinheit führt. Diese Phase wird Adsorptions- oder Trennphase genannt. Der Großteil des in Behälter A produzierten Stickstoffs verlässt das System und ist direkt einsatzbereit oder kann gelagert werden.
Anschließend wird ein kleiner Teil des erzeugten Stickstoffs in die entgegengesetzte Richtung in Behälter B geleitet. Durch diese Strömung wird der Sauerstoff, der in der vorherigen Adsorptionsphase von Behälter B festgehalten wurde, herausgedrückt. Durch die Entlastung des Drucks in Behälter B verlieren die Kohlenstoff-Molekularsiebe ihre Fähigkeit, die Sauerstoffmoleküle zu binden. Diese lösen sich von den Sieben und werden von dem kleinen Stickstoffstrom aus Behälter A abgeleitet. Dieser „Reinigungsprozess“ ermöglicht es, neue Sauerstoffmoleküle in der nächsten Adsorptionsphase an die Siebe zu binden.
Die PSA-Technologie ermöglicht einen kontinuierlichen Stickstofffluss mit hoher Kapazität in anspruchsvollen Anwendungen bei einer Reinheit von bis zu 99,999 %. PSA-Generatoren sind in der Anschaffung teurer als Membrangeneratoren, bieten jedoch die Vorteile eines höheren Durchflusses und höherer Reinheit, die in einigen Branchen und Anwendungen erforderlich sind.
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