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Stickstoff N2 Generator zur Gewinnung bzw. Darstellung von Stickstoff mittels PSA, Membran aus Luft.
Stickstoffgenerator
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Stickstoff wird für verschiedene Industrieprozesse benötigt. Das Haber-Bosch-Verfahren zur Synthese von Ammoniak
und die Herstellung von Kalkstickstoff sind dabei die wichtigsten Vertreter. Aber auch der Nutzen als Schutzgas bzw. Inertgas und damit die Verhinderung von Oxidation ist eine häufige Anwendung. Diese wird beispielsweise zur Brand-, Explosions-,
Korrosionsvermeidung oder auch bei instabilen chemischen Synthesen eingesetzt. Stickstoff kann entweder direkt in Gasbehältern zugekauft, in Stickstofftanks zwischengelagert
oder von einem Gasgenerator erzeugt werden. Dabei bietet der Stickstoffgenerator eine gute Alternative um flüssiges, komprimiertes Gas in zugekauften Stickstoffflaschen zu ersetzen.
Die autarke Aufreinigung von Raumluft zu Stickstoff vor Ort bietet dabei einige Vorteile:
Im Gegensatz zur Luftzerlegung nach Linde, die mittels Entspannung Gase abkühlt und verflüssigt, kommen bei unseren Anlagen zwei verschiedene Systeme zum Einsatz, die im Gegensatz dazu gasförmigen Stickstoff kostengünstig erzeugen. Wir unterscheiden zwischen Druckwechsel Generatoren (PSA; Pressure Swing Adsorption) und Membran-Generatoren.
Zur Abspaltung des Sauerstoffs und damit der Aufreinigung von Stickstoff (N2) aus der Luft kommt die sogenannte Pressure Swing Adsorption (PSA), zu Deutsch Druckwechsel-Adsorption (DWA), zum Einsatz. Hierbei handelt es sich um ein physikalisches Verfahren, das sich die unterschiedlichen Adsorptionseigenschaften verschiedener Gase bei unterschiedlichen Drücken zunutze macht, um diese voneinander zu trennen. Dabei ist je nach Umsetzung auch die Abtrennung anderer Gase wie Kohlenstoffdioxid möglich. Um Sauerstoff abzutrennen und hochreinen Stickstoff zu generieren, werden Sauerstoff-affine Materialien wie Carbon-Molekularsiebe (CMS) eingesetzt. Das Verfahren basiert auf dem Prinzip, dass Sauerstoff- und Stickstoffmoleküle aufgrund ihrer unterschiedlichen Diffusionsraten unterschiedlich stark von den Mikroporen der Molekularsiebe adsorbiert werden. Sauerstoffmoleküle (O2) haben einen kleineren Durchmesser als Stickstoffmoleküle (N2) und diffundieren daher schneller in die Mikroporen des Molekularsiebs. Stickstoffmoleküle hingegen diffundieren langsamer und werden somit weniger in den Poren zurückgehalten. Dies führt dazu, dass sich Sauerstoff im Molekularsieb anreichert, während Stickstoff in der Gasphase verbleibt und am Ausgang des Systems als hochreiner Stickstoff entnommen werden kann. Das Verfahren zur Stickstoffproduktion kann Stickstoff mit einer Reinheit von bis zu 99,9995 % liefern. Während des Prozesses wird der Gasfluss über zwei parallel geschaltete Adsorptionstürme gelenkt. Einer der Türme adsorbiert Sauerstoff unter Druck, während der andere Turm bei reduziertem Druck regeneriert wird, indem der adsorbierte Sauerstoff freigesetzt wird. Dieses Wechselspiel von Adsorption und Regeneration wird durch eine vollautomatische Steuerung überwacht, die den Druckwechsel und die Sequenz präzise steuert, um eine kontinuierliche Produktion von Stickstoff zu gewährleisten. Je nach Regenerationsdruck wird zwischen Vakuumregeneration und Normaldruckregeneration unterschieden. Die Normaldruckregeneration ist besonders vorteilhaft, da sie eine vollständige Regeneration der Molekularsiebe ermöglicht und die kontinuierliche Erzeugung von hochreinem Stickstoff unterstützt. Die Leistung der Molekularsiebe, gemessen an der dynamischen Adsorptionskapazität und dem Trennkoeffizienten, ist entscheidend für die Effizienz und Qualität des Stickstoffgenerators. Durch die programmierbare Steuerung (PLC/SPS) kann das System den Prozess von Druckaufbau und Druckabbau in den Adsorptionstürmen exakt koordinieren, um die erforderliche Reinheit und Menge des Stickstoffs zu erzielen.
| Stickstoff PSA-Gasgenerator (Shandong Saikesaisi) | |||
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Im Gegensatz zur Druckwechseladsorption nutzt ein Membran Generator Polymer-Hohlfaser-Membrane, um vor allem Sauerstoff aus dem Gasfluss zu entfernen.
Die Trennung von Stickstoff und Sauerstoff erfolgt dabei in den Membran-Separatoren. Diese bestehen immer aus einem Bündel der oben genannten Hohlfasern und befinden sich in einer zylindrischen Hülle. Basierend auf dem selektiven Durchgang und damit unterschiedlich
starken Interaktionen der Gase mit der Hohlfaser, können diese aufgetrennt werden. Jedes Gas hat eine charakteristische Durchdringungsrate. Es gibt also "schnelles" Gas wie Sauerstoff und "langsames" Gas wie Stickstoff.
Durch das Anlegen einer Druckdifferenz zwischen komprimiertem Eingangsgas und
niedrigen Drücken hinter der Membran, wird trockene Druckluft selektiv durch die Membranwand geleitet. Während Stickstoff entlang der Innenseite der Faser wandert und somit einen stickstoffreichen Produktstrom bilden kann,
tritt Sauerstoff schnell wieder aus der Faser aus und kann so bei atmosphärischem Druck entlüftet werden.
Ein Stickstoff-Membran-Generator ist immer aus mehreren Hohlfasersträngen aufgebaut und bietet eine einfache
Lösung zur Erzeugung von Stickstoffgas.
| Stickstoff Membran-Gasgenerator (SinceGas) | |||
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| PSA-Generator | Stickstoff-Membran-Generator |
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Unsere Stickstoffgeneratoren finden Ihre Anwendung in verschiedenen Industriegebieten. Je nach Anwendungsgebiet können wir unsere Generatoren individuell auf Kundenwünsche anpassen.
➣ Automobilindustrie
In der Automobilindustrie sowie bei Automobilzulieferen wird Stickstoff vor allem in Form von Inertgas bei Schweißarbeiten benötigt. Hierbei dient Stickstoff als so genannter Hilfsstoff.
➣ Lithium-Ionen-Batterie-Industrie
Bei der Batteriezusammensetzung ist der Stickstoffbedarf mit etwa 150N m3/h vergleichsweise gering. Die Anforderungen an die Reinheit liegen aber bei über 99,9%. Bei der Herstellung der Ausgangsmaterialien ist der Bedarf in der Regel deutlich höher. Auch besonders hohe Reinheit von 99,9995 % können unsere Anlagen bewältigen. Konkret wird der Stickstoff bei der Fertigung von Lithium-Eisenphosphat, ternären Stoffsystemen, Graphit-Anoden, Carbon-Nanotubes oder Superkondensatoren benötigt.
➣ Schifffahrt
Bei der Schiffteilfertigung für Öl-Tanker oder chemische Tanker werden große Mengen an Stickstoff benötigt. Hier sind Reinheiten zwischen 95 und 99% Ausreichend.
➣ Elektro-Industrie
Bei der Produktion von Elektronikteilen wie LEDs, Dioden, Kondensatoren, SMTs, elektrischer Keramik oder dem Stapeln von Chips ist eine hohe Reinheit von über 99,99% gefordert.
➣ Wärmebehandlung
Bei der Herstellung von Autoteilen, Getrieben, Werkzeugen, oder Befestigungselementen kommen neben reinem Stickstoff auch Gasgemische mit Kohlenmonooxid (CO), Kohlendioxid (CO2) oder Ammoniak (NH3) zum Einsatz. Hier werden die Gase als Schutzgas bzw. Inertgas für Ofen-Anwendungen eingesetzt. Auch hier gelten in der Regel hohe Ansprüche an die Reinheit der Gase.
➣ Pulvermetallurgie
In der Pulvermetallurgie werden Gasgemische mit Wasserstoff und hoher Reinheit verwendet um die verschiedenen Materialien wie Wolfram-, Magnesium-, Kupfer-, Eisen- oder Aluminiumpulver herzustellen.
➣ Synthetische Fasern
Für die Fabrikation von synthetischen Fasern werden hohe Reinheiten sowie große Kapazitäten benötigt
➣ Kabel Herstellung
Für die Anfertigung von feuerresistenten-, aluminiumbeschichteten- oder kupferabgeschirmten Kabeln wird Stickstoffgas mit einer hohen Reinheit benötigt
➣ Lötindustrie
Beim Löten von Aluminiumteilen kommt reiner Stickstoff zum Einsatz. Hier sind auch kleineste Verunreinigungen bereits ein Problem. Unsere Anlagen stellen aus diesem Grund Stickstoff mit einer Reinheit von 99,9995% her. Auch beim Löten von Kupfer wird Stickstoff benötigt. Hier werden allerdings meist Gemische aus Stickstoff und Wasserstoff verwendet.
➣ Eisen & Stahl-Industrie
Für die Stahl und Eisenfertigung kommt Stickstoff oder ein Stickstoff-Wasserstoff gemischt mit besonders hoher Reinheit zum Einsatz. So sind diese Gase bei der Herstellung von Edelstahl, verzinkten sowie kalt gewalzten Blechen und Siliziumstahl nötig.
➣ Kupferverarbeitung
Bei der Herstellung von Kupferrohren, Kupferstangen und Kupferband gelten dieselben Voraussetzungen wie bei der Stahlverarbeitung. In beiden Bereichen ist oft auch ein Backup System mit flüssigem Stickstoff erforderlich.
➣ Lebensmittel
In der Lebensmittelindustrie findet Stickstoff seine Anwendungen beim Verpacken, Konservieren und dem Abfüllen von Getränken. Auch Lebensmittel bleiben länger frisch. So können Obst, Salat und Gemüse bereits im Gewächshaus, landwirtschaftlichen Betrieb oder Bauernhof abgepackt werden. Weiterhin wird die Haltbarkeit beim direkten verpacken unter Schutzgasatmosphäre von Fleisch in der Schlachterei und Fisch im Hafen deutlich verlängert. Hier reicht moderate Reinheit des Gases oft aus.
➣ Pharmaindustrie
In der Pharmazie gelten besonders hohe Voraussetzungen um die gesetzlichen Standards einzuhalten. Dieses ist mit unseren Anlagen problemlos möglich
➣ Herstellung Haushaltsgeräte
Für die Produktion von Geräten wie Klimaanlagen, Kühlschränken, Luftreinigern kommt ebenfalls Stickstoff mit verschiedener Reinheit ab 99% zum Einsatz
➣ Öl & Gas Industrie
Im Bereich der Öl- und Gas-Industrie sind viele Verarbeitungsschritte nur mit Stickstoff möglich. Hierzu zählen Prozesse die Chlor-Alkali-Verbindungen, Kohle, Erdgas und weitere Chemikalien betreffen.
➣ Wolframmolybdän Herstellung
Sowohl Wolfram als auch Molybdän zeichnen sich durch eine hohe Dichte aus, die in vielen Bereichen ihre Anwendung finden. Zur Herstellung der aus diesem Material gefertigten Pulver wird ebenfalls Stickstoff mit einer Reinheit bis zu 99,999% benötigt.
➣ Laser Anwendungen
Bei Laser-Schneidern oder weiteren Anwendungen ist die kontinuierliche Versorgung mit hoch reinem Stickstoff essentiell. Hier können unsere Generatoren eine ausreichend hohe Qualität sicherstellen.
Crystec freut sich darauf, für Sie eine kostengünstige Anlage aufzubauen, die Ihren strengsten Anforderungen entspricht.
