Stickstofferzeugung vor Ort

Guido Kuschmierz

Wissenschaftliche Recherchen, sowohl in der Literatur, als auch durch Technikumsversuche zeigten, daß eine 100%ige Stickstoffreinheit in der Praxis oftmals nicht erforderlich ist. Vielmehr kann zum Abdecken von Stoffen sowie beim Entleeren und Inertisieren von Behältern Stickstoff geringerer Reinheit eingesetzt werden. Aus diesem Grund werden in der chemischen Industrie verstärkt nicht kryogene Methoden zur Gewinnung von stickstoffangereicherten Atmosphären angewandt, wobei einerseits die Anlagensicherheit und die Qualität der Produkte erhöht und andererseits die Kosten erheblich reduziert werden.

Die oben erwähnten Stickstoffgeneratoren können überall dort Gasflaschen oder Bündel ersetzen, wo Stickstoff benötigt wird, ob als Schutzgas, Prozeßgas oder auch zur Steuerung des Reifeprozesses von Obst und Gemüse. Mit dem Stickstoffgenerator steht dem Anwender eine einfache und sichere Stickstoffquelle zur Verfügung, die er selbst betreiben kann.

Die Generatoren werden mit normaler Druckluft, wie sie in fast jedem Unternehmen vorhanden ist, gespeist. In vorgeschalteten Filtereinheiten wird diese Druckluft zunächst gereinigt, um dann in ein Membranmodul aus sehr vielen kleinen Hohlfasern zu fließen. Die verschiedenen in der Luft enthaltenen Komponenten – Wasserdampf, Sauerstoff, Stickstoff, Edelgase und Kohlendioxid – diffundieren entsprechend ihrer molekularen Struktur unterschiedlich schnell durch die Hohlfasermembran. Sauerstoff, Kohlendioxid und Wasserstoff haben einen hohen Diffusionsgrad und verlassen aufgrund dessen das Luftgemisch sehr schnell. Stickstoff mit einem niedrigen Diffusionsgrad durchdringt die Hohlfasermembran sehr langsam und reichert sich auf diese Weise beim Durchströmen der Hohlfaser an. Die Reinheit des austretenden Stickstoffes wird von der Durchströmgeschwindigkeit bestimmt. Durch die Variation von Druck und Menge läßt sich der Stickstoffgenerator exakt auf die geforderte Stickstoffreinheit und nötige Stickstoffmenge einstellen.

Das Kernstück eines Stickstoffgenerators, die Hohlfasermembran, wird nach einem aufwendigen Verfahren bei definierten Temperatur- und Druckverhältnissen aus Kunststoff mit Hilfe eines speziell eingesetzten Lösemittels hergestellt. Die Länge und die Anordnung der einzelnen Hohlfasermembranen bestimmt die Leistungsfähigkeit eines jeden Stickstoffgenerators.

Der Stickstoffbedarf in den meisten Betrieben ist nicht konstant. Bei unterschiedlichen anwendungsspezifischen Reinheiten schwankt der Bedarf zwischen wenigen Litern pro Tag und sehr großen Volumenströmen pro Stunde. Die Stickstoffgeneratoren liefern zwischen 0,2 und 200 Nm3/ h mit einem Reinheitsgrad von 95 bis 99,9%. Mit Hilfe der „betriebseigenen Luftzerlegungsanlage“ ist Stickstoff in gleichbleibend hoher Qualität und dauerhaft verfügbar. Die Generatoren sind einfach zu bedienen, brauchen wenig Platz und verursachen nur geringe Betriebskosten.

Die Umgebungstemperatur sollte zwischen 2 und 40 °C liegen. Eine Wand- oder Bodenaufstellung ist möglich. Nur durch Anschluß an die Druckluftleitung und durch Öffnen des Ventiles zum Stickstoffgenerator beginnt die eigene Luftzerlegungsanlage Stickstoff mit einer Reinheit bis zu 99,9% zu produzieren. Eingebaute Filter garantieren, daß die eingehende Druckluft konstant gute Qualität liefert.

Im Vergleich zu den bisher üblichen Gasflaschen, Bündeln oder Tankanlagen hat der Anwender folgende Vorteile:

• konstant hohe Qualität des Stickstoffs,

• gesicherte Verfügbarkeit,

• niedrige Installations- und Betriebskosten,

• Handlingkosten im Umgang mit Gasflaschen oder Bündeln sowie Sicherheitsrisiken im Umgang mit Flaschen entfallen.

Gegenüber klassischen Stickstoffgasflaschen sind Kosteneinsparungen für den Stickstoff von bis zu 80% möglich.

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