Hoe een stikstofgenerator werkt

Stikstofgeneratorfunctie: de primaire functie van een stikstofgenerator is het leveren van een continue, betrouwbare en on-demand bron van stikstof die is afgestemd op het vereiste zuiverheidsniveau. Dit maakt het essentieel voor industrieën waar oxidatie moet worden beheerst of voorkomen, zoals:

• Elektronicaproductie: corrosie van printplaten voorkomen.
• Voedingsmiddelen- en drankenindustrie: verlenging van de houdbaarheid door de blootstelling aan zuurstof te verminderen.
• Automobiel en banden oppompen: stabiliteit en veiligheid verbeteren.
• Chemische verwerking: zorgen voor een inerte atmosfeer om ongewenste reacties te voorkomen.

Door stikstof zelf op te wekken, krijgen bedrijven meer onafhankelijkheid en flexibiliteit, terwijl ze regelmatige leveringen en het hanteren van hogedrukgasflessen vermijden.

Een stikstofgenerator scheidt stikstofmoleculen van zuurstof en andere gassen in perslucht en produceertzo een gecontroleerde stroom stikstofgas. Dit proces staat bekend als de productie van stikstofgas en kan worden gerealiseerd door middel van verschillende stikstofproductiemethoden.

Om stikstof uit lucht te genereren, ontvangt de generator eerst een stroom schone, droge perslucht. In de eenheid isoleert een scheidingstechnologie stikstofmoleculen, terwijl zuurstof, kooldioxide en waterdamp worden verwijderd. Het resultaat is een gezuiverde stikstofproductie die onmiddellijk kan worden gebruikt of voor later gebruik kan worden opgeslagen.

In moderne stikstofopwekkingssystemen worden twee hoofdtechnologieën gebruikt:

1. Membraanstikstofgeneratoren - compacte eenheden die gassen scheiden met behulp van semipermeabele vezels.

2. Pressure Swing Adsorption (PSA) stikstofgeneratoren - systemen die koolstofmoleculaire zeven gebruiken om een zeer hoge stikstofzuiverheid te bereiken.

De keuze tussen deze is afhankelijk van de vereiste stikstofkwaliteit en toepassing. Voor het oppompen van banden of brandbestrijding is bijvoorbeeld slechts een zuiverheid van 90-99% nodig, waarbij een membraaneenheid voldoende is. Industrieën zoals voedselverpakkingen of kunststoffen hebben daarentegen vaak zuiverheden tot 99,999% nodig, wat alleen met PSA-technologie kan worden bereikt.

Een stikstofopwekkingssysteem is de complete installatie die nodig is om stikstof op locatie te produceren, op te slaan en te distribueren. Terwijl de generator het centrale onderdeel is, werken verschillende andere elementen samen om een stabiele werking en gaskwaliteit te garanderen.

Een standaard stikstofproductie-installatie bestaat uit:

1. Luchtcompressor: levert perslucht.
2. Droger: verwijdert vocht uit de lucht.
3. Filters: vangen oliedampen en vaste deeltjes op.
4. Luchtreservoir: stabiliseert druk en flow.
5. Stikstofgenerator: scheidt stikstof van zuurstof en sporengassen.
6. Stikstofreservoir: slaat geproduceerde stikstof op voor piekvraag.

Stikstof kan rechtstreeks uit de uitgang van de generator worden verbruikt of worden gebufferd in een opslagtank voor continue toevoer.

Adsorptie is het proces waarbij atomen, ionen of moleculen van een stof (in dit geval perslucht) aan het oppervlak van een adsorptiemiddel hechten.

Een PSA-generator isoleert stikstof en de andere gassen in de persluchtstroom (zuurstof, CO₂ en waterdamp) worden geadsorbeerd, waardoor in wezen zuivere stikstof achterblijft.

PSA vangt zuurstof op uit de persluchtstroom wanneer moleculen zich binden aan een koolstofmoleculaire zeef. Dit gebeurt in twee afzonderlijke drukvaten (toren A en toren B), elk gevuld met een koolstofmoleculaire zeef, die schakelen tussen een scheidingsproces en een regeneratieproces.

Schone en droge perslucht komt toren A binnen. Aangezien zuurstofmoleculen kleiner zijn dan stikstofmoleculen, gaan ze door de poriën van de zeef. Stikstofmoleculen passen niet door de poriën, dus ze passeren de zeef, wat resulteert in stikstof met de gewenste zuiverheid. Deze fase wordt de adsorptie- of scheidingsfase genoemd. De meeste stikstof die in toren A wordt geproduceerd, verlaat het systeem en is klaar voor direct gebruik of opslag.

Vervolgens stroomt een klein gedeelte van de gegenereerde stikstof in toren B in de tegenovergestelde richting. Deze stroming duwt de zuurstof die werd opgevangen in de vorige adsorptiefase van toren B naar buiten. Door de druk in toren B af te laten, verliezen de moleculaire koolstofzeven hun vermogen om de zuurstofmoleculen vast te houden. Deze komen van de zeven en worden meegevoerd door de kleine stikstofstroom die uit toren A komt. Dit "reinigingsproces" maakt ruimte voor nieuwe zuurstofmoleculen om in een volgende adsorptiefase aan de zeven te hechten.

PSA-technologie maakt een continue stikstofdoorstroming met een hoge capaciteit mogelijk in veeleisende toepassingen met zuiverheidsniveaus tot 99,999%. PSA-generatoren hebben een hogere initiële investeringskost dan membraangeneratoren, maar ze bieden de voordelen van een hogere doorstroming en hogere zuiverheidsniveaus die sommige industrieën en toepassingen vereisen.

PSA-eenheden leveren een ultrahoge zuiverheid, maar zijn complexer, terwijl membraansystemen eenvoudiger en robuuster zijn. In beide gevallen is onderhoud van de stikstofgenerator essentieel voor consistente prestaties.

Membraansystemen vereisen doorgaans minder onderhoud, omdat ze geen bewegende onderdelen en minder gevoelige componenten hebben. Dit maakt ze geschikt voor omgevingen waar downtime moet worden voorkomen.

PSA-systemen vereisen meer aandacht voor de kwaliteit van de inlaatlucht, filters en adsorptiemedia, maar in combinatie met een gestructureerd onderhoudsschema voor de stikstofgenerator leveren ze de hoogste niveaus van zuiverheid en prestaties voor veeleisende toepassingen.

Stikstof wordt veel gebruikt in de industrie omdat het inert en geurloos is en oxidatie voorkomt. Een generator op locatie levert stikstof met de juiste zuiverheid en stroomsnelheid, waardoor de afhankelijkheid van leveringen in flessen wordt verminderd en tegelijkertijd een stabiele gastoevoer wordt gegarandeerd.

Belangrijkste toepassingen:

• Chemische verwerking: stikstof wordt gebruikt om inerte omstandigheden te creëren die explosies of ongewenste reacties voorkomen. Een stikstofgenerator in de chemische industrie stelt operators in staat om de veiligheid te handhaven en tegelijkertijd de kosten voor de aanschaf van gas te verlagen.
• Productie van voedingsmiddelen en dranken: gecontroleerde atmosferen helpen de houdbaarheid te verlengen en de smaak te behouden. In verpakkingslijnen spoelt een stikstofgenerator voor de voedingsmiddelenindustrie zuurstof uit verpakkingen, terwijl in een drankenfabriek stikstof vloeistoffen beschermt tijdens het bottelen en opslaan.
• Automobielsector: stikstofgevulde banden houden de druk langer vast en verminderen de oxidatie van het rubber. Het gebruik van een stikstofgenerator voor banden garandeert een betrouwbare toevoer voor servicecentra en wagenparkexploitanten.

Kortom, bij de vraag "Waarvoor wordt een stikstofgenerator gebruikt?", het antwoord dekt een breed spectrum, van laboratoria en kunststoffen tot aquacultuur en farmaceutica, overal waar een zuurstofvrije of zuurstofarme omgeving vereist is.

Door stikstof zelf te produceren, hebben bedrijven directe controle over de output, zuiverheid en druk. Naast flexibiliteit zijn er aanzienlijke operationele en financiële voordelen in vergelijking met het gebruik van externe leveranciers.

Belangrijkste voordelen:

• Kostenstabiliteit: onafhankelijkheid van marktprijsschommelingen voor stikstof in flessen of bulk.
• Lagere logistieke kosten: geen transportkosten, leveringsplanning of retourafhandeling van cilinders.
• Veiligheidsverbeteringen: elimineert de risico's van het opslaan en hanteren van hogedrukflessen.
• Geen afval: voorkomt afkookverliezen van vloeistoftanks en ongebruikt restgas in cilinders.
• Betrouwbaarheid: continue levering de klok rond, waardoor het risico op productiestilstand wordt verminderd.
• Besparingen op de lange termijn: hoewel de apparatuur vooraf moet worden geïnvesteerd, zijn de bedrijfskosten na verloop van tijd aanzienlijk lager.

Deze factoren maken stikstofopwekking op locatie niet alleen tot een technische oplossing, maar ook tot een manier om de veiligheid, efficiëntie en het kostenbeheer in de dagelijkse activiteiten te verbeteren. Lees meer over de voordelen van stikstofopwekkingop locatie.

Elke toepassing heeft andere behoeften als het gaat om stikstofdebiet, zuiverheid en bedrijfsomstandigheden. Het juiste systeem zorgt voor efficiëntie, veiligheid en kostenbesparingen op de lange termijn. Voor sommige industrieën kan een compacte membraangenerator voldoende zijn, terwijl andere de ultrahoge zuiverheid vereisen die door PSA-technologie wordt geleverd.

Omdat de keuze afhangt van zowel technische als economische factoren, is het vaak het beste om de vereisten te beoordelen met een specialist die het systeem aan het proces kan aanpassen.

Vraag een professional op het gebied van luchtsystemen naar de beste oplossing voor het genereren van stikstof in huis.