Prozessbeschreibung PSA-Luftzerlegung

Ein Stickstoff-Druck-Schwing-Adsorptions (PSA)- System besteht aus 2 Carbonmolekularsiebbetten (CMS). Jedes Siebbett befindet sich in einer eigenen Aluminiumsäule.

Vorbehandelte Pressluft tritt am Boden des ersten „im Betriebszustand“ befindlichen Siebbettes ein und geht durch die CMS. Sauerstoff und andere Spurengase werden vom CMS bevorzugt adsorbiert, da die Porenöffnung der Molekühlgrösse entspricht, was dem Stickstoff erlaubt, durch das Siebbett zu strömen.

Nach einer voreingestellten Zeit wenn das „aktive“ Siebbett nahezu mit adsorbierten Gasen gesättigt ist, schaltet das System automatisch das „aktive“ Siebbett in einen Regenerierungsbetrieb um, während das zweite vorher regenerierte Siebbett in Betrieb geht und den Trennprozess übernimmt.

Das gesättigte Siebbett wird durch ein schnelles Absenken des Druckes in der „Säule“ regeneriert, indem das adsorbierte Gas in die Umgebung abgegeben wird.
Der ständige Wechsel des Druckes zwischen dem Adsorptions- und Regenerationszustand gibt der Technologie den Namen PSA (Pressure-Swing-Adsorption).

Die Karbonmolekularsiebe unterscheiden sich von den normalen Aktivkohlen auf die Weise, dass sie einen viel schmäleren Bereich an Porenöffnungen haben. Das erlaubt den kleinen Molekülen (Sauerstoff) in die Poren einzudringen und so von den Molekülen, die zu groß sind (Stickstoff) abgetrennt zu werden. Die kleineren Moleküle werden adsorbiert und dadurch aus dem Gas-Strom durch die Karbonmolekularsiebe (CMS) entfernt. Die größeren Moleküle gehen durch das Sieb und werden als Produktgas gewonnen.

Gasqualität: je nach Anforderung 98% bis 99,999% (mit Reinigung)

Für besonders hohe Ansprüche in Bezug aus Stickstoffreinheit wurden spezielle Anlagen entwickelt, mit denen eine Stickstoffqualität von etwa 99% produziert wird. Dieser 99%ige Stickstoff wird gereinigt und auf eine Qualität von besser als 99,999% gebracht. Der Vorteil diese Verfahrens ist, dass dadurch eine erhebliche Energieeinsparung und geringe Investitionskosten erzielt werden.

Gasgenerator
Carbon-Molekularsiebe

Übersichtsschema zum Funktionsprinzip der PSA-Anlage

Prozessbeschreibung Elektrolyse

Gasförmiger Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) werden durch Elektrolyse aus entmineralisiertem oder destilliertem Wasser (H2O) vollautomatisch erzeugt. Die beiden Gase werden getrennt, mit demselben Druck dem Verbraucher zur Verfügung gestellt. Die Gaserzeugung richtet sich nach den jeweils benötigten Gasmengen. Die Regelung – Steuerung und Überwachung werden mittels PLC Steuerung durchgeführt. Hohe Zuverlässigkeit - einfache Instandhaltung. Höchste Sicherheit, kleine Gasbehälter, keine Explosionsgefahr.

Prozessablauf

Der Gasgenerator erzeugt die Gase Wasserstoff und Sauerstoff vollkommen getrennt, mit dem gleichen Druck und mit einer Gasreinheit besser als 99,5%. Der Gasgenerator trennt unter Druck (Druckelektrolyse) nach dem Elektrolyse - Prinzip destilliertes oder entmineralisiertes Wasser (Leitwert< 5µS-cm) unter Verwendung von neuester Technik. Es werden nur Wasser und Strom verbraucht. In einer mehrzelligen Elektrolyse Zelle werden die Gase blasen - förmig gebildet und mit der von Erreduegas entwickelten Elektrolyse - Technik an den zwei Polen in zwei Kreise getrennt. Das gibt dem Anwender die Möglichkeit, entweder den Wasserstoff oder den Sauerstoff zu verwenden. Man kann auch die beiden Gase kombiniert in selbst gewählten Anteilen nutzen - z.B. bei Verwendung in einem Brenner für eine oxidierende , neutrale oder reduzierende Flamme, oder nur den Wasserstoff bei Schutzgas - Anwendungen für Wärmebehandlung von Metallen oder Herstellen von Halbleitern. Der Gasgenerator – Prozess wird von einer PLC Steuerung geregelt bzw. gesteuert, welcher ständig die Arbeitsverhältnisse überwacht und automatisch notwendige Maßnahmen durchführt. Notwendige Änderungen der Gas - Mengenerzeugung werden durch vollautomatische Regelung des Gleichstromes der Elektrolyse - Zelle vorgenommen. Mit dieser Regelung ist der Stromverbrauch des Wasserstoffs – Sauerstoff - Erzeugers direkt proportional zur benötigten Gasmenge. Die PLC Steuerung überwacht auch das Niveau in der Elektrolyse - Zelle. Bei niedrigem Niveau startet automatisch die Wasserpumpe – entmineralisiertes Wasser wird zugeführt. In dem Wasserbehälter befindet sich ein Füllstandsmesser, der bei niedrigem Niveau automatisch Wasser von der Wasseraufbereitungsanlage (Umkehrosmose) anfordert bzw. diese startet. Im Falle einer Störung wird auf das Display eine Alarmmeldung ausgegeben und wenn erforderlich, der Elektrolyse - Prozess unterbrochen. Beispiel: Wird eine Gasmenge, welche größer als die Erzeugungskapazität des Generators ist, am Verbraucher eingestellt, so wir eine Alarmmeldung ausgegeben. Wird der zu groß gewählte Gasfluss nicht reduziert, so wird die Anlage automatisch abgeschaltet. Die Ursache der Abschaltung wird auf dem Display angezeigt. Alle wichtigen Parameter und Zustände wie z. B. Gasdruck, Temperatur, Füllstand des Elektrolyts, Produktionsleistung, etc. werden ständig aktualisiert und angezeigt.

Gasreinheit bis 99,9995%

 

Übersichtsschema Wasserelektrolyse

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