Stikstof genereren met behulp van membraantechnologie

Industrial Gases Compressed Air Wiki Nitrogen

Productie van uw eigen stikstof betekent dat u de volledige controle over de levering van N2 hebt. Als uw bedrijf regelmatig stikstof nodig heeft, kan dit een rendabele optie zijn. Naast het installeren van een grote cryogene luchtscheidingsinstallatie zijn er twee manieren om zelf stikstof te genereren: met membraangeneratoren en PSA-generatoren. In dit artikel bespreken we de werking en voor- en nadelen van membraanstikstofgeneratoren.

Hoe werkt membraantechnologie?

Membraanstikstofgeneratoren zijn gebaseerd op een eenvoudig werkingsprincipe. Het grootste deel van een membraangenerator is de membraanmodule (diameter van +/- 10 cm), gevuld met kleine, holle polymeervezels. Eerst stroomt er droge, schone perslucht in de generator en door de structuur van deze vezels stroomt een deel van de binnentredende lucht naar de buitenkant van de vezels. Dit proces wordt permeatie genoemd. Tijdens dit proces verlaten water, zuurstof en een deel van de argon de membraanzijde van de vezels. Uiteindelijk blijft er alleen stikstof over.

Dit is mogelijk omdat verschillende moleculen met verschillende snelheden doordringen. H2O dringt zeer snel door, zuurstof heeft iets meer tijd nodig. Argon en stikstof dringen vrij langzaam door, wat betekent dat ze in de vezels achterblijven nadat de H2O en zuurstof verdwenen zijn (een deel van de argon dringt ook door, maar het zou inefficiënt zijn om de argon volledig uit de luchtstroom te verwijderen). Lees hier meer over de zuiverheid van stikstof.

Door de permeatie door de vezelwand ontstaat er overdruk in de membraanbehuizing. Hierdoor slibben de vezels dicht en neemt de efficiëntie van de permeatie aanzienlijk af. Om dit te voorkomen zit er een opening in de behuizing, de permeaatuitgang, waardoor deze 'uitlaatgassen' (waaronder H2O, zuurstof en argon) kunnen ontsnappen.

Stikstofzuiverheid en vereisten voor de toegevoerde perslucht

Het is heel belangrijk dat de inlaatlucht schoon en droog is voordat deze het membraan binnendringt. Als dit niet het geval is, slibben de ondiepe vezels snel dicht. Om dit te voorkomen, moet de juiste luchtbehandelingsapparatuur voor de toevoerlucht worden gemonteerd. In sommige gevallen zijn de benodigde filters en drogers reeds in de generator ingebouwd. Dit betekent dat in die gevallen geen extra filters tussen de compressor en generator hoeven te worden geplaatst.

De membraanvezels kunnen zonder veel problemen waterdamp aan. Het is echter heel belangrijk dat de lucht geen water in vloeibare toestand bevat, omdat dit schadelijk is voor het membraan. Daarom is het noodzakelijk dat er stroomopwaarts van de generator een goede waterscheider aanwezig is, bijvoorbeeld een koeldroger. Door de inlaatlucht van de generator te behandelen, wordt het membraan beschermd en wordt een lange levensduur gegarandeerd. Bekijk hieronder een typische installatie.

Kiezen tussen een membraan- en PSA-generator

Omdat de luchtfactor in PSA-generatoren over het algemeen lager is, wat resulteert in lagere bedrijfskosten, zou u kunnen denken dat het makkelijk kiezen is tussen de twee generatoren. Een membraangenerator heeft echter een aantal opmerkelijke voordelen. Het eerste is het eenvoudigere werkingsprincipe van membraangeneratoren, wat zijn uitwerking heeft in lagere onderhoudskosten en een minder milieubelastende installatie. Membraangeneratoren starten ook sneller op en zijn veel stiller dan PSA-generatoren, die meestal aan het einde van elke cyclus afblaasgeluiden te horen geven. Dit laatste voordeel maakt een membraanstikstofgenerator geschikter voor plekken waar veel mensen werken. Bij het selecteren van het juiste type generator is het verstandig om eerst te kijken naar de toepassing waarvoor de generator wordt gebruikt en vervolgens, rekening houdend met alle voor- en nadelen, een keuze te maken.

 

MEMBRAAN

PSA

HAALBARE ZUIVERHEID

EFFICIËNT TOT MAXIMAAL 99,9%

EFFICIËNT TOT MAXIMAAL 99,999%

EFFICIËNTIE

HOOG

HOGER

PRESTATIES VERSUS TEMP.

HOGER BIJ HOGE TEMP.*

LAGER BIJ HOGE TEMP.

SYSTEEMCOMPLEXITEIT

LAAG

MEDIUM

ONDERHOUDSINTENSITEIT

ZEER LAAG

LAAG

DRUKSTABILITEIT

STABIEL

FLUCTUERENDE IN- EN UITLAAT

STROOMSTABILITEIT

STABIEL

FLUCTUERENDE IN- EN UITLAAT

OPSTARTSNELHEID

SECONDEN

MINUTEN/UREN**

WATER(DAMP)GEVOELIGHEID

GEEN VLOEIBAAR WATER

DRUKDAUWPUNT, MAX. 8 °C (algemeen)

OLIEGEVOELIGHEID

NIET TOEGESTAAN (< 0,01 mg/m³)

NIET TOEGESTAAN (< 0,01 mg/m³)

GELUIDSNIVEAU

ZEER LAAG

HOOG (afblaaspieken)

GEWICHT

LAAG

MEDIUM

Gerelateerde artikelen