Stickstoffgeneratoren

Membran-Stickstoffgeneratoren

Membranstickstoffgeneratoren verwenden semipermeable Membranen, um Stickstoffgas von der Umgebungsluft zu trennen und eine kontinuierliche und vor Ort verfügbare Quelle für hochreines Stickstoffgas zu liefern, ohne dass herkömmliche Stickstoffspeicher- oder -zufuhrsysteme erforderlich sind.

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Wie funktioniert ein Membranstickstoffgenerator?

Das Funktionsprinzip eines Membranstickstoffgenerators beruht auf der Verwendung von Hohlfasermembranen aus Polymeren, die eine selektive Druchdringung ermöglichen. Wenn Druckluft durch diese Membranen strömt, durchdringen Sauerstoff, Kohlendioxid und Wasserdampf die Membranwände, während Stickstoff zurückgehalten und als Produktgas gesammelt wird. Dieser Gasabscheideprozess wird durch die unterschiedlichen Durchlässigkeitsraten verschiedener Gase angetrieben, was zu einer effizienten Stickstofferzeugung führt.

1. Luftverdichtung
Der Prozess beginnt mit der Verdichtung der Umgebungsluft mit einem Druckluftkompressor. Durch das Verdichten der Luft wird der Druck erhöht, der für den nachfolgenden Trennprozess unerlässlich ist. Der Kompressor sorgt für eine konstante Luftzufuhr, die Rohstoff für die Stickstofferzeugung ist.

 

2. Druckluftaufbereitung
Bevor die Druckluft in das Membranmodul eingeleitet werden kann, muss sie aufbereitet werden, um Verunreinigungen zu entfernen. Dazu gehört die Filterung, um Öl, Wasser und Partikel zu entfernen, die die Membranen beschädigen oder deren Effizienz verringern könnten. Die Druckluftaufbereitungsstufe umfasst häufig Koaleszenzfilter, Aktivkohlefilter und Trockner, um sicherzustellen, dass die Druckluft sauber und trocken ist.

3. Membrantrennung
Die aufbereitete Druckluft wird dann durch das Membranmodul geleitet, das Tausende von Hohlfasermembranen aus speziellen Polymeren enthält. Diese Fasern ermöglichen eine selektive Permeation basierend auf den unterschiedlichen Durchlässigkeitsraten von Gasen.

 

4. Stickstoffsammlung
Der nun von anderen Bestandteilen der Druckluft getrennte Stickstoff wird beim Verlassen des Membranmoduls gesammelt. Die Reinheit des Stickstoffs kann durch Anpassung des Drucks und der Durchflussrate der Druckluft, die in die Membranen eintritt, kontrolliert werden. Der hochreine Stickstoff ist dann bereit für die Endanwendung

Die vielen Vorteile von Membran-Stickstoffgeneratoren

Die Wahl eines Membranstickstoffgenerators von Pneumatech bringt zahlreiche Vorteile mit sich:

 

1. Wirtschaftlich
Geringere Betriebskosten, im Vergleich zu herkömmlichen Stickstoffversorgungsmethoden wie Gasflaschen oder Flüssigstickstofftanks. Fortschrittliche Membrantechnologie gewährleistet eine hohe Energieeffizienz, was zu einem geringeren Energieverbrauch undniedrigeren Betriebskosten führt.

 

2. Produktion nach Bedarf
Erzeugung von Stickstoff vor Ort und bei Bedarf, wodurch die Abhängigkeit von externen Lieferanten reduziert und die Betriebseffizienz verbessert wird.

 

3. Kompakt und skalierbar
Membran-Stickstoffgeneratoren sind kompakt, benötigen nur wenig Platz und sind skalierbar, um den steigenden Stickstoffanforderungen gerecht zu werden

 

5. Wartungsarm
Weniger bewegliche Teile und eine robuste Konstruktion sorgen für minimale Wartungsanforderungen und Ausfallzeiten.

 

6. Niedriger Geräuschpegel
Membran-Stickstoffgeneratoren arbeiten geräuscharm und schaffen eine komfortablere und weniger störende Arbeitsumgebung, was besonders in lärmsensiblen Umgebungen von Vorteil ist

Membrane nitrogen generators

Erklärung von selektiver Durchdringung

Wie bereits erwähnt, verwenden Membranstickstoffgeneratoren Hohlfasermembranen, die aus speziellen Polymeren hergestellt werden, die für die selektive Gaspermeation ausgelegt sind. Diese Hohlfasern enthalten tausende winziger, poröser Röhrchen, die als selektive Barriere wirken und bestimmte Gase passieren lassen, während andere zurückgehalten werden. 

 

Beim Einleiten von Druckluft in das Membranmodul dringen Gase wie Sauerstoff, Kohlendioxid und Wasserdampf aufgrund ihrer höheren Durchlässigkeit durch die Wände der Hohlfasern. Stickstoff, der eine geringere Permeabilität hat, verbleibt in den Fasern und wird als Produktgas gesammelt. Dieser selektive Durchdringungsprozess wird durch Unterschiede in Partialdruck und Löslichkeit angetrieben und stellt sicher, dass hochreiner Stickstoff effizient abgeschieden und produziert wird. 

 

Die Konstruktion von Hohlfasermembranen ermöglicht ein hohes Flächen-Volumen-Verhältnis, wodurch der Kontakt zwischen der Druckluft und der Membranoberfläche maximiert und somit die Effizienz und Effektivität der Stickstofferzeugung verbessert wird.

 

Vergleich Membranstickstofferzeugung mit PSA-Stickstofferzeugung

Beim Vergleich der Membranstickstofferzeugung mit der Stickstofferzeugung durch Druckschwankungsadsorption (PSA) ergeben sich mehrere wesentliche Unterschiede. Membranstickstoffgeneratoren nutzen eine selektive Druchdringung durch Hohlfasermembranen, um Stickstoff von Druckluft zu trennen, was zu einer kompakteren, energieeffizienteren und wartungsärmeren Lösung führt. Sie eignen sich besonders für Anwendungen, die eine Stickstoffreinheit von bis zu 99,5 % erfordern. 
 

Im Gegensatz dazu verwenden PSA-Generatoren ein Verfahren mit wechselnden Druckzyklen, um Gase mithilfe von Kohlenstoffmolekularsieben zu adsorbieren und zu desorbieren, wodurch höhere Stickstoffreinheiten von bis zu 99,9995 % erreicht werden können. PSA-Systeme sind jedoch in der Regel sperriger, verbrauchen mehr Energie und erfordern aufgrund der zyklischen und beweglichen Teile eine komplexere Wartung. Während PSA-Stickstoffgeneratoren ideal für Anforderungen an ultrahohe Reinheit sind, bieten Membranstickstoffgeneratoren eine optimiertere und kostengünstigere Option für eine Vielzahl industrieller Anwendungen.

 

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