Stickstofferzeugung Mittels Druckluftanlage eigenen Stickstoff günstig produzieren

Stickstoff wird in zahlreichen Branchen benötigt. Die Anwender haben dabei die Wahl, ob sie ihn anliefern lassen oder selbst produzieren wollen. Für die zweite Option hat ein Druckluftanlagen-Hersteller eine neue Reihe von Stickstoffgeneratoren auf den Markt gebracht, was einige Vorteile bringt.

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ACE Stoßdämpfer GmbH

Spanset GmbH & Co. KG

SMC Deutschland GmbH

BOGE KOMPRESSOREN Otto Boge GmbH & Co. KG

Stickstoff dient unter anderem zur Erhöhung der Haltbarkeit von Lebensmitteln, als Brand- und Explosionsschutz, beispielsweise in der Öl- und Gasindustrie, oder zum Laserschneiden. Wenn sich Unternehmen für einen externen Bezug entscheiden, erfolgt die Stickstofflieferung abhängig von der benötigten Menge gasförmig in Flaschen und Bündeln oder flüssig in Dewars oder Tanks.

Für Anwender, die lieber auf eine eigene Stickstoffproduktion setzen, hat der Druckluftspezialist Boge eine neue Produktreihe von Stickstoffgeneratoren auf den Markt gebracht. Auf Basis der neuen Generatoren ist das Unternehmen in der Lage, ein Komplettsystem zur Stickstofferzeugung anzubieten, das eine bedarfsgerechte, zuverlässige und vor allem unabhängige Versorgung garantiert.

Stickstofferzeugung erlaubt genaue Anpassung an eigenen Bedarf

Dabei bietet die eigene Stickstoffversorgung eine ganze Reihe von Vorteilen: Die Anwender erhalten genau den Reinheitsgrad, die Leistung und die Liefermengen an Stickstoff, die sie für ihre eigenen Prozesse benötigen, und dieses je nach Anwendung günstiger als bei der Versorgung durch einen externen Gaslieferanten.

Grundsätzlich ist laut Boge eine eigene Erzeugung von Stickstoff bei einem kontinuierlichen, produktionsbedingten Bedarf sinnvoll. Geht man von einem Verbrauch von mindestens einer Flasche pro Tag (1,5 Nm³/h × 8 h = 12 Nm³) aus, kommt der Anwender auf einen Bedarf von 22 bis 24 Flaschen oder zwei Bündeln pro Monat. Das wäre bereits eine Produktsmenge, die sich bei Eigenproduktion von N₂ als wirtschaftlicher erweisen kann. Je niedriger der tatsächliche Reinheitsbedarf des Kunden ist, je wirtschaftlicher ist es, Stickstoff selber zu produzieren. Flüssiggaslieferanten hingegen liefern nach Auskunft des Druckluftspezialisten stets mit einer Reinheit von 99,999 % und besser, unabhängig vom Bedarf des Kunden. Zudem schafft die Eigenproduktion Unabhängigkeit und Versorgungssicherheit. Durch den Wegfall von Flüssiggastanks auf dem Betriebsgelände sparen Unternehmen nicht nur Platz, sondern auch beachtliche Kosten ein, denn die Gaslagerung ist mit hohen Sicherheitsauflagen verbunden: Behälter mit flüssigem Stickstoff dürfen nicht innerhalb von Räumen beziehungsweise Hallen aufgestellt werden. Zusätzlich benötigt man für den stehenden Behälter ein Fundament und einen Sicherheitszaun. Es gibt sogar Regionen, in denen ein Flüssiggasbehälter nicht ohne ein geeignetes Auffangsystem aufgestellt werden darf, denn der flüssige Stickstoff könnte ins Erdreich eindringen.

Selbst erzeugter Stickstoff lässt sich in Standardbehältern speichern

Selbst produzierter Stickstoff hingegen wird gasförmig gespeichert, wofür laut Boge Standardbehälter benutzbar sind. Dieser Behälter kann in den Kompressorraum oder auch in die Produktion gestellt werden. Natürlich kann eine Undichtigkeit an dem Behälter dazu führen, dass gasförmiger Stickstoff in die Umgebungsatmosphäre entweicht. Dieser würde sich aber sofort mit der Umgebungsluft vermischen und schnell einen Ausgleich erreichen. Der Anwender hat zusätzlich die Möglichkeit, den Raum mit einem Raumluftsensor zu überwachen.

Bei der Nutzung eines Stickstoffgenerators benötigt der Kunde also kein Fundament und keinen Sicherheitszaun. Zusätzlich spart er viel Platz auf seinem Außengelände und muss bei keinen Behörden nach möglichen Aufstellvorschriften fragen. Außerdem entfallen die Kosten über die Bereitstellung des Behälters und des Verdampfers für das Flüssiggas. Bei diesen Behältern handelt es sich um sehr teure und mehrwandige Spezialbehälter. Diese Kosten vergisst der Kunde oft, wenn er seinen Stickstoffpreis mit einem Generator vergleicht, weil sie separat in Rechnung gestellt werden.

Eigene Stickstofferzeugung in weniger als drei Jahren amortisiert

Die Kosten für die Anschaffung von Generatoren für die Inhouse-Stickstoffproduktion amortisieren sich hingegen, abhängig von der Reinheit des benötigten Stickstoffs, in weniger als drei Jahren. Zudem können Unternehmen dank des Sauerstoffanalysesensors den Reinheitsgrad und mittels Durchflusssensor die erzeugte Stickstoffmenge permanent überwachen.

Boge bietet den Anwendern nach eigenen Angaben ein abgestimmtes Gesamtsystem zur Stickstofferzeugung an. Herzstücke sind die neuen Stickstoffgeneratoren N 7 P bis N 56 P: An den jeweiligen Stickstoffbedarf angepasst, lassen sich mit ihnen Reinheitsklassen bis zu 5.0 (99,999 %) erzielen. Neben den Stickstoffgeneratoren mit Systembehältern benötigen Anwender zur Erzeugung von Stickstoff eine Druckluftanlage bestehend aus Kompressor, Kältetrockner, Filtration, Aktivkohleadsorber und Druckluftbehälter. Verfügt der Betrieb bereits über eine Druckluftstation, können die Generatoren problemlos an das Netz angeschlossen werden. Für die Stickstofferzeugung benötigen die Generatoren aufbereitete Druckluft nach Klasse 141 gemäß ISO 8573-1 (zuzüglich Aktivkohleadsorber). Dabei richtet sich die Menge der benötigten Druckluft nach der gewünschten Stickstoffreinheit.

Stickstoffgeneratoren lassen sich dank modularer Bauweise leicht erweitern

Dank der modularen Bauweise ist eine Erweiterung oder Nachrüstung der Stickstoffgeneratoren vor Ort möglich. Das bedeutet, bis zu zwei Erweiterungskanäle können an einen Masterkanal angeschlossen werden. Jedem Kanal sind bis zu acht Einzelmodule zugeordnet, die sich einfach installieren lassen: So sorgen bis zu 24 Module für eine flexible Stickstofferzeugung zwischen 1,3 und 265,8 Nm³/h. Durch weitere Kombinationen von Komplettsystemen lässt sich die Liefermenge beliebig erhöhen.

Drucklastwechselverfahren ermöglicht Regeneration der Stickstoff erzeugenden Molekularsiebe

Über die Steuerung des Masterkanals lassen sich bis zu zwei weitere Kanäle zentral regeln. Standardmäßig sind die Boge-Stickstoffgeneratoren mit einer Basissteuerung ausgestattet, die zwei Messwerte im Display darstellen kann: beispielsweise die erzeugte Stickstoffreinheit und Stickstoffmenge. Optional kann eine Mikroprozessor- oder Touchscreen-Steuerung ergänzt werden, mittels derer sich weitere Messwerte darstellen lassen.

Die Boge-Generatoren nutzen zur Stickstofferzeugung das Drucklastwechsel-Verfahren (Pressure Swing Adsorption – PSA). Dabei durchströmt gereinigte Druckluft einen mit einem Kohlenstoff-Molekularsieb (CMS) gefüllten Behälter, wobei die Sauerstoffmoleküle der Luft während der Durchströmung adsorbiert werden. Dieser Adsorptionsprozess setzt sich so lange fort, bis das CMS mit Sauerstoffmolekülen gesättigt ist. Anschließend erfolgt ein Wechsel auf den anderen Behälter, der gesättigte Behälter regeneriert sich und das Regenerationsgas wird an die Atmosphäre abgeschieden. Dieser Prozess findet in jedem einzelnen Modul statt. Anschließend wird der so gewonnene Stickstoff in einen Systembehälter gespeist.

Stickstoffgeneratoren nahezu wartungsfrei konstruiert

Da bei den Boge-Stickstoffgeneratoren lediglich die Ventile von Zeit zu Zeit überprüft werden müssen, sind die Anlagen nahezu wartungsfrei und es entstehen keine Zusatzkosten: In Abhängigkeit von der Qualität der eingehenden Druckluft ist das CMS bis zu 15 Jahre haltbar. Zusätzlich gibt es auch eine Abhängigkeit von den tatsächlichen Betriebsstunden des Generators. Der Hersteller fordert gemäß ISO 8573 eine Luftqualität nach Klasse 1:4:1 und zusätzlich einen Aktivkohleadsorber. Dieser filtert Öldämpfe und Aerosole aus der Druckluft und ist zwingend erforderlich: Das CMS könnte neben den Sauerstoffmolekülen auch noch Öl aufnehmen. Die Ölanteile ziehen bis in den Kern des CMS und lassen sich nicht mehr ausspülen. Die Stickstoffreinheit wäre dann nicht mehr garantiert.

Bei einem Austausch des CMS würde man die einzelnen Aluminiumbänke tauschen. Der Kunde bekommt die Bänke auf Bestellung und kann über das Stecksystem einen Austausch durchführen. Die verunreinigten Bänke schickt er zurück zum Hersteller, dort werden sie aufbereitet.

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