Unsere Luft setzt sich aus etwa 78 Prozent Stickstoff und 21 Prozent Sauerstoff zusammen. Stickstoff-Generatoren benötigen lediglich die Zufuhr trockener Druckluft. Sie entfernen die Sauerstoff-Moleküle durch zwei unterschiedliche Methoden: entweder durch Druckwechseladsorption (PSA) oder durch Membrantechnik.
1. Phase: Adsorption
Die gereinigte Druckluft strömt durch das Molekularsieb, dabei werden die Sauerstoffmoleküle aufgefangen, während die Stickstoffmoleküle auf Grund ihrer Molekulargröße passieren. Das Sieb adsorbiert den Sauerstoff bis ein Sättigungspunkt erreicht ist.
2. Phase: Regeneration (Desorption)
Der eintretende Luftstrom wird unterbrochen und der adsorbierte Sauerstoff kann den Behälter mit niedrigerem Druck verlassen.
Anstelle einer Adsorption nutzt dieser Prozess ein Bündel kleiner Polymer-Hohlfasern, um Sauerstoff aus dem Gasfluss zu entfernen.
Die Trennung von Stickstoff und Sauerstoff erfolgt in den Membranen. Die Membranen nutzen eine asymmetrische Hohlfasermembran-Technologie, sind die robustesten auf dem Markt und spezifisch für einen Betrieb bei hohen Zulufttemperaturen ausgelegt.
Das Prinzip zur Trennung basiert auf dem selektiven Durchgang von Stickstoff und Sauerstoff. Antriebskraft für die Trennung ist die Differenz zwischen dem Partialdruck des Gases auf der Innen- und auf der Außenseite der Hohlfaser.
Atmosphärische Luft beinhaltet 78% Stickstoff, 21% Sauerstoff und 1 % andere Gase. Jedes Gas hat eine charakteristische Durchdringungsrate, die eine Funktion seiner Fähigkeit zur Lösung und
Der Membranbereich
Die Membrane umfasst zahlreiche Fasern, die gebündelt und an beiden Enden mit Epoxidharz eingekapselt sind. Die Bündelenden sind abgeschnitten, wodurch die Faserdurchmesser an beiden Seiten offen bleiben und es dem Gas ermöglichen, von einem Ende zum anderen zu fließen. Die Faserbündel sind in einem Gehäuse eingeschlossen. Das Gehäuse schützt die Fasern und führt das Gas ordnungsgemäß von der Einspeise- zur Produktseite.
Der Reinheitsgrad hängt von der Anwendung ab. Der Reinheitsgrad von Stickstoff „hoher Reinheit“ liegt zwischen 97% und 99,9 % Diese hohen Reinheitsgrade werden mit Druckwechseladsorptionstechnik erreicht.
Dank eines exakten Überwachungssystems können die Gasgeneratoren unabhängig für 24 h pro Tag laufen ohne abgeschaltet zu werden. Ein Sauerstoffanalysator zur Steuerung und Überwachung des Systems gehört zum Standard und gewährleistet damit höchste Stickstoffqualität. Bei abweichenden Werten erfolgt eine Warnmeldung.
Das sehr effiziente Molekularsieb CMS (Carbon Molecular Sieve) sowie eine fast wartungsfreie Stickstoffanlage ermöglichen eine, im Vergleich zu anderen Systemen, kostengünstige Stickstofferzeugung.
Einige Anwendungen erfordern nur einen geringen Reinheitsgrad (zwischen 90 und 99 %), die mit Membrangeneratoren erzeugt werden können:
Eine typische Komponentenanordung zur Stickstofferzeugung:
Video: Anwendungsbeispiel von Stickstoffgeneratoren bei Tierfutterproduzent Vitakraft: