Erzeugung von Stickstoff und Sauerstoff mit Membran-Technologie

strict warning: Declaration of views_plugin_style_default::options() should be compatible with views_object::options() in /var/www/vhosts/sk-engineering-consulting.de/httpdocs/sites/all/modules/views/plugins/views_plugin_style_default.inc on line 13.

Erzeugung von Stickstoff mit Membran-Technologie

Aufbau und Anordnung von Membran-Modulen

Membran-Stickstofferzeuger bestehen aus rohrförmigen Modulen, in denen Bündel kleiner Hohlfasern aus einem speziellen Polymer-Kunststoff ähnlich wie bei Rohrbündel-Wärmetauschern angeordnet sind.

Die Module sind typischerweise parallel installiert und werden mit trockener und sauberer Druckluft am Eintritt des Modulgehäuses versorgt, von wo aus die Luft in die Hohlfasern gelangt und in einen sauerstoff-angereicherten und einen stickstoffreichen Strom aufgeteilt wird.

Prinzip der Luftzerlegung in Membranen

Die Luftzerlegung mit Membranen basiert auf der unterschiedlichen Permationsgeschwindigkeit der in der Luft enthalten Gase durch die Wandoberfläche der Polymer-Kunststoff-Hohlfaser.

Sauerstoff (O2), Wasserdampf (H2O) und Kohlendioxid (CO2) sind in der Lage schneller durch die Wände der Hohlfasern zu diffundieren als Argon (Ar) und Stickstoff (N2). Die langsamer diffundierenden Gase Stickstoff und Argon verbleiben dadurch länger innerhalb der Hohlfasern und können so aufkonzentriert werden, während die leichter flüchtigen Gase nach ausserhalb der Hohlfaser als sogenanntes Permeat ohne Gegendruck entlüftet werden können.

Eigenschaften und Leistung von Membranen

Unter Verwendung von Druckluft mit bis zu 20 bar ü kann mit der Membran-Gaspermeation ein gasförmiges Produkt mit max. 95 … 99,5 Vol.-% Stickstoff (einschließlich Spuren von Argon) bei einem nutzbaren Überdruck von ca. 1 bar unter dem Eingangsdruck erzeugt werden.

Der gewünschte Rest-Sauerstoff-Gehalt wird manuell an einem Dosierventil oder mit Hilfe eines SPS-gesteuerten Regelventils am Ausgang der Membran-Anordnung eingestellt.

Membranen erzeugen sehr trockenen Stickstoff mit einem atmosphärischen Taupunkt von ca. -40° C bzw. -20° C Drucktaupunkt bei 7 bar ü.

 

Erzeugung von Sauerstoff mit Membran-Technologie

Der als Permeat bezeichnete entlüftete sauerstoffreiche Gasstrom enthält nahezu den kompletten Sauerstoff der eingeleiteten Druckluft, wenn das Dosierventil weitgehend geschlossen wird. Der Sauerstoffgehalt im Permeat kann dann bis zu 40 Vol.-% betragen. Diese sauerstoffangereicherte Luft kann genutzt werden, steht allerdings nahezu drucklos zur Verfügung. Der Sauerstoffgehalt kann nicht wie bei PSA-Anlagen auf höhere Konzentrationen von bis zu 95 Vol.-% gebracht werden.

 

Vereinfachtes Schema der Membrane-Gaspermeation