Ein Einblick in die Gaserzeugungsbranche

Die Gaserzeugung vor Ort bietet eine kostengünstige, zuverlässige und sichere Alternative zur Versorgung mit flüssigem Sauerstoff oder Stickstoff in Flaschen. Mit den neuesten Entwicklungen in der Druckwechselabsorptionstechnologie (PSA) ist auch die Erzeugung von hochwertigem Sauerstoff und Stickstoff vor Ort möglich. Process Sensing Technologies bietet eine Reihe von Analysatoren für PSA- und Membran-Gasgeneratoren an.

Die Gaserzeugungsindustrie ist ein faszinierender und sich ständig verändernder Wirtschaftszweig. In diesem Blogbeitrag werden wir einige der wichtigsten Aspekte der Gaserzeugungsbranche beleuchten und einen Überblick über die aktuelle Marktlandschaft geben. Außerdem gehen wir auf einige der wichtigsten Probleme ein, mit denen die Kunden in dieser Branche konfrontiert sind, und zeigen, wie die Produktpalette von PST zur Lösung dieser Probleme beitragen kann.

Übersicht über die Anwendung

Umgebungsluft enthält 78% Stickstoff, 20,9% Sauerstoff, 0,9% Argon, 0,038% CO2 und andere Spurengase (Wasserstoff, Neon, Helium und andere). Stickstoff und Sauerstoff können aus komprimierter trockener Luft durch 3 verschiedene Methoden erzeugt werden:

1. Kryogenisch

2. PSA (Druckwechseladsorption)

3. Membrane

1. Kryogene Gaserzeugung

Schätzungsweise 85 % des weltweiten Stickstoffangebots werden mit Hilfe der kryogenen fraktionierten Destillation erzeugt. Durch Abkühlung trockener, sauberer Druckluft auf außergewöhnlich niedrige Temperaturen können Flüssigstickstoff, Sauerstoff und Argon abgetrennt werden.

• Sauerstoff verflüssigt sich bei -183°C / -297°F
• Argon verflüssigt sich bei -186°C / -302°F
• Stickstoff verflüssigt sich bei -196°C / -321°F

2. PSA-Gaserzeugung

Die PSA-Technologie ermöglicht es dem Nutzer, das benötigte Gas selbst herzustellen. Die PSA-Technologie ist vor allem bei der Trocknung von Druckluft mit Trockenmittel-Trocknern zu finden. Durch Ersetzen des Trockenmittels (Molekularsiebs) durch ein Kohlenstoffmolekularsieb kann Stickstoff erzeugt werden, mit einem Zeolithmolekularsieb kann Sauerstoff erzeugt werden. Bei der gleichen Doppelturmkonstruktion wie bei Drucklufttrocknern muss das Sieb mit behandeltem Gas gespült werden, um das Molekularsieb zu reaktivieren. Dies wird als Stickstoff/Sauerstoff-abhängige Umschaltung bezeichnet.

Die Reinheit des mit der PSA-Technologie erzeugten Stickstoffs liegt in der Regel zwischen 95 % und 99,99 %, wobei der Reinheitsgrad von der Kontaktzeit im Sieb abhängt.

Sauerstoff, der mit der PSA-Technologie erzeugt wird, hat in der Regel einen Reinheitsgrad von 95 %. Eine Reinheit von 99 % kann erreicht werden, wenn die 95 %ige Reinheit durch eine zweite Stufe geleitet wird.

Ein vereinfachtes Betriebsdiagramm des PSA-Gastrennverfahrens ist unten dargestellt:

3. membrangestützte Gaserzeugung

Die Membran-Gaserzeugung nutzt ein Verfahren namens selektive Permeation, um bestimmte Moleküle aus trockener, sauberer Druckluft abzutrennen. Die Permeation wird durch poröse Hohlfasern erreicht, wobei verschiedene Fasern eine spezifische Permeationsfähigkeit haben, um zu bestimmen, welches Gas durchgelassen wird.

Stickstoff, der mit Hilfe der Membrantechnologie erzeugt wird, hat einen ähnlichen Reinheitsgrad wie das PSA-Verfahren und liegt zwischen 95 % und 99,9 %.

Sauerstoff, der mit der PSA-Membrantechnologie erzeugt wird, hat in der Regel einen Reinheitsgrad von etwa 95 %.

Ein vereinfachtes Betriebsdiagramm des Membran-Gastrennverfahrens ist unten dargestellt:

PSA vs. Membrane

• PSA ist für höhere Reinheitsgrade und Durchflussraten geeignet
• PSA hat niedrigere Betriebskosten
• Membranen haben niedrigere Anschaffungskosten
• Membranen sind einfacher zu warten - besser für abgelegene Standorte (Marineanwendungen)

Vorteile der Gaserzeugung

• Bedarfsabhängige Produktion
• Unabhängiger Betrieb
• Kundenspezifische Reinheit für jede Anwendung
• Geringere Betriebskosten
• Vermeidung von Verlusten in Verbindung mit Flüssigkeitsverdampfung
• Vermeidung von Verlusten durch ungenutzte Flaschenbestände
• Keine langfristigen Verträge
• Reduzierte Handhabungsrisiken

Stickstofferzeugende Branchen und Anwendungen

Branchen und Anwendungen der Sauerstofferzeugung

Andere Möglichkeiten der Gaserzeugung?

Mit dem kryogenen Trennverfahren können die Spurengase auch durch Destillation erzeugt werden. Argon ist mit 0,93 % in der Umgebungsluft enthalten und stellt die drittgrößte Komponente dar. Argon kann mit zusätzlichen Investitionen in Anlagen und Aufbereitung als Nebenprodukt des kryogenen Trennverfahrens für Stickstoff und Sauerstoff erzeugt werden.

Die PST Group ist auch in der Lage, die Reinheit von Argon mit dem LDetek MD3 zu messen.

Gaserzeugung Hauptanliegen der Kunden

• Messgenauigkeit
  Das Messgerät ist oft der einzige Messpunkt für die Gasreinheit. Typischerweise speist der Ausgang eines SenzTx ein Kontrollsystem, das über Alarmsollwerte verfügt, um die Gaserzeugung zu kontrollieren. Die Messgenauigkeit beeinflusst die Leistung des Generators.


• Kalibrierungsintervalle
  Kalibrierungszeit = finanzielle Kosten. Es werden lange Kalibrierungsintervalle erwartet, und die Kalibrierung selbst sollte schnell durchgeführt werden. Typischerweise kann ein Zirkoniumdioxid-Sensor eine jährliche Kalibrierung/Verifizierung haben, die leicht durchzuführen ist.


• Zuverlässigkeit
  Ein Generator befindet sich oft in einem kleinen, geschlossenen Raum innerhalb eines Gebäudes und in einem Keller. Die Umgebung ist für Messgeräte ziemlich rau, heiß und mit schwankenden Temperaturen, elektrisch laut und Vibrationen können ein Problem sein. Der SenzTx hat sich unter diesen Bedingungen durch seine langfristige Zuverlässigkeit und Messleistung bewährt.

Empfohlene Produkte

SenzTx-Sauerstofftransmitter Der SenzTx ist ein echter Plug-and-Play-Transmitter, der keine Anpassung an Monitore erfordert. Er kann mit Zirkoniumdioxid- oder elektrochemischer Sensortechnologie spezifiziert werden - abhängig von der Anwendung - und wird in Bereichen sowohl in ppm als auch in % Sauerstoff geliefert. Leicht integrierbar mit Gasdurchflussmessblock und 4...20mA Signalausgang. Für Kunden, die eine digitale Kommunikation benötigen, steht RS485 zur Verfügung. Ein auf NIST rückführbares Kalibrierungszertifikat sorgt für Sicherheit bei der Kalibrierung, und bei der Nachkalibrierung können die Messwerte wie vorgefunden / wie verlassen geliefert werden.

Microx-Sauerstoff-Analysator Ferngesteuerte Sensor- und Monitor-Konfiguration mit elektrochemischer und Zirkoniumdioxid-Messtechnik. Der Monitor verfügt über ein LCD-Display und 3 konfigurierbare Alarmkontakte, was ihn für Endanwender oder Integratoren interessant macht, die eine Anzeige des Sauerstoffs wünschen, ohne das HMI- oder Steuerungssystem des Herstellers zu verwenden.