Stickstoffgeneratoren - eigene Stickstofferzeugung aus Druckluft

Atmosphärische Luft besteht zu etwa 78 Prozent aus Stickstoff und zu etwa 21 Prozent aus Sauerstoff. Ein Stickstoffgenerator trennt Sauerstoff von Stickstoff und benötigt dafür lediglich saubere, trockene Druckluft und Strom. Zwei Technologien kommen zum Einsatz.

PSA-Stickstoffgenerator (Druckwechseladsorption)

Ein PSA-Stickstoffgenerator hat zwei mit CMS-Kohlenstoffmolekularsieb gefüllte Säulen. Unter Druck adsorbiert das Bett Sauerstoff und Spuren anderer Gase, während Stickstoff in den Behälter strömt. Ist das Bett einer Säule gesättigt, wird die Säule entspannt, Sauerstoff an die Atmosphäre abgegeben und die zweite Säule übernimmt. Adsorption und Regeneration wechseln sich ab und gewährleisten einen kontinuierlichen Stickstoffstrom.

Membrangenerator (Hohlfasern)

In einem Membrangenerator strömt Druckluft durch ein Bündel dünner, hohler Polymerfasern. Sauerstoff, Wasserdampf und Kohlendioxid durchdringen die Faserwände schneller als Stickstoff, sodass am Austritt ein stickstoffangereicherter Strom verbleibt. Die Membran hat keine beweglichen Teile oder Umschaltventile und ist einfach und kompakt.

Die Wirtschaftlichkeitsgrenze liegt bei etwa 98 Prozent Reinheit: Darunter ist meist die Membran günstiger, darüber der PSA-Generator.

Ein Generator erzeugt Stickstoff nicht aus dem Nichts: Ein Teil der Zuluft wird ausgeschieden. Je höher die Reinheit, desto mehr Luft muss pro Kubikmeter Stickstoff verdichtet werden.

Das Fazit ist einfach: Je höher die Reinheit, desto größer der Kompressor, der Energieverbrauch und die Stickstoffkosten. Eine höhere Reinheit als tatsächlich für den Prozess erforderlich lohnt sich nicht.

Ein vollständiges Stickstofferzeugungssystem besteht aus folgenden Komponenten:

Die Zuluft sollte hinsichtlich Öl Klasse 1 nach ISO 8573-1 erfüllen, einen zur Generatortechnologie passenden Taupunkt und typischerweise 6 bis 10 bar Druck aufweisen. Für die Aufbereitung verwenden wir unter anderem Komponenten von BEKO Technologies: CLEARPOINT, DRYPOINT, BEKOMAT.

Aufgaben der Aufbereitungskomponenten

• Koaleszenzfilter hält Ölaerosole, Wasser und Feststoffpartikel zurück und schützt so das CMS-Bett oder die Membran.
• Aktivkohlefilter entfernt Öldämpfe und Gerüche, die ein Koaleszenzfilter nicht zurückhält.
• Trockner senkt den Taupunkt, da Feuchtigkeit die Lebensdauer von Sieben und Membranen verkürzt.
• Kondensatableiter, z. B. BEKOMAT, leitet Wasser aus Behälter, Trockner und Filtern ohne Druckluftverluste ab.
• Taupunkt- und Sauerstoffmessung, z. B. mit METPOINT-Messgeräten, ermöglicht die kontinuierliche Kontrolle der Zuluftqualität und Stickstoffreinheit.

Mehr zur Aufbereitung erfahren Sie auf der Seite Druckluftfiltrationund zu Rohrleitungen auf der Seite Druckluftanlagen.

Den größten Anteil der Kosten für Stickstoff aus einem Generator verursacht die Energie zur Luftverdichtung. Bei Auswahl und Betrieb achten wir daher auf mehrere konkrete Punkte:

• Prozessgerechte Reinheit statt unnötiger Reserven. Jede höhere Reinheitsstufe bedeutet mehr Luftverbrauch pro 1 Nm³ Stickstoff und damit einen größeren Kompressor und höhere Stromkosten.
• Keine Flaschen- und Tankwagentransporte. Die Erzeugung vor Ort vermeidet Lieferungen und Verdampfungsverluste von Flüssigstickstoff und reduziert damit den CO₂-Fußabdruck der Gasversorgung.
• Nur so viel produzieren wie benötigt. Der Generator erzeugt Stickstoff nach aktuellem Bedarf, und die Steuerung stoppt das System bei ausbleibender Abnahme, sodass keine unnötige Energie verbraucht wird.

Die Wärme des Versorgungskompressors lässt sich zurückgewinnen und zur Gebäudeheizung oder Warmwasserbereitung nutzen. Einzelheiten erläutern wir auf der Seite Wärmerückgewinnung aus Kompressoren.

Eine dichte Anlage senkt die Kosten pro Nm³ Stickstoff, da Leckageluft erneut erzeugt werden muss. Die Verluste schätzen Sie mit unserem Leckagekostenrechner; einen vollständigen Überblick über den Energieverbrauch liefert ein Druckluftaudit.

Regelmäßiger Service erhält Stickstoffreinheit und Leistung. Im Rahmen der Wartung führen wir durch:

• regelmäßige Wartungen und Kontrolle von Stickstoffreinheit und Leistung
• Austausch von CMS-Betten und Membranmodulen
• Austausch von Koaleszenz- und Aktivkohlefilterelementen
• Kalibrierung der Sauerstoffsensoren.

Wir warten Stickstoffgeneratoren verschiedener Hersteller sowie Luftaufbereitungssysteme, auch im Rahmen der Kompressor- und Trocknerwartung. Siehe auch Service für Drucklufttrockner.