Stickstoffgenerator: Funktion, Verfahren und Anbieter im Überblick
Ein Stickstoffgenerator gewinnt Stickstoff direkt aus der Umgebungsluft und macht Betriebe damit unabhängig von gelieferten Gasflaschen oder Tankanlagen. Dieser Ratgeber erklärt, wofür sich die Technik eignet, wie die Stickstoffgewinnung funktioniert, welche Verfahren es gibt und welche Hersteller am Markt aktiv sind.
Was ist ein Stickstoffgenerator?
Ein Stickstoffgenerator ist eine Anlage, die aus der Umgebungsluft den Stickstoff separiert. Die Luft besteht zu etwa 78,08 % aus Stickstoff und zu rund 20,95 % aus Sauerstoff, der Rest entfällt auf Argon, Kohlenstoffdioxid und Spuren anderer Gase. Der Generator filtert die zugeführte Druckluft und trennt die Bestandteile, sodass Stickstoff bedarfsgerecht vor Ort erzeugt werden kann.
Wofür kann man einen Stickstoffgenerator einsetzen?
Wo Stickstoff benötigt wird, ist ein Stickstoffgenerator am richtigen Ort. Stickstoff zählt zu den am häufigsten verwendeten Gasen, insbesondere in der Industrie. Die Vorteile eines Generators kommen sowohl dort zum Tragen, wo Stickstoff nur von Zeit zu Zeit verwendet wird, als auch dort, wo er regelmäßig und in großen Mengen benötigt wird.
Damit eignet sich die Technik für ein breites Spektrum an Branchen und Anwendungen, in denen Stickstoff als Prozess- oder Schutzgas zum Einsatz kommt.
Stickstoff selbst produzieren
Mit einem Stickstoffgenerator wird der Stickstoff aus der Umgebungsluft separiert. Unsere Luft ist ein Gasgemisch, das zu etwa 78,08 % aus Stickstoff und zu rund 20,95 % aus Sauerstoff besteht. Der Rest teilt sich auf Argon, Kohlenstoffdioxid und Spuren anderer Gase auf.
Für die Herstellung des Stickstoffs benötigen Sie neben dem Generator einen Luft-Kompressor, der den Generator mit Druckluft versorgt. Die Luft wird im Stickstoffgenerator zunächst gefiltert und durchläuft anschließend Membranen, die das Gemisch in seine Einzelteile zerlegen.
Die in der Luft enthaltenen Komponenten wie Sauerstoff, Kohlendioxid und Stickstoff durchlaufen die Filtereinheiten aufgrund ihrer molekularen Struktur unterschiedlich schnell. Der Stickstoff durchdringt das Molekularsieb relativ langsam und lässt sich so problemlos von den übrigen Komponenten trennen.
Verfahren der Stickstoffherstellung
Pressure Swing Adsorption (PSA)
Diese Technologie basiert auf dem Adsorptionsprinzip und eignet sich für Anwender mit höherem Stickstoffbedarf. Kohlenstoff-Molekularsiebe haben die Eigenschaft, Gase unter Druck anzusammeln und bei Druckentlastung wieder freizusetzen. Darauf beruht das PSA-Verfahren zur Stickstoffherstellung.
Zwei Behälter, die jeweils mit einem Molekularsieb für Stickstoff ausgestattet sind, werden abwechselnd mit Druckluft gefüllt und entlüftet. Unter Druck wird Sauerstoff auf dem Molekularsieb abgelagert und Stickstoff freigesetzt. Nach dem Durchströmen des Molekularsiebes tritt der Stickstoff am Ende des ersten Gefäßes aus.
Der größte Teil des Stickstoffs wird als Endprodukt abgetrennt, mit dem restlichen Teil wird der zweite Behälter rückgespült. Der Behälter mit dem sauerstoffgesättigten Molekularsieb wird belüftet. Durch den Druckabfall löst sich der anhaftende Sauerstoff aus dem Molekularsieb und entweicht in die Umgebungsluft.
Membran-Technologie
Für Unternehmen mit geringerem Stickstoffbedarf, etwa Getränkehersteller, eignet sich das Membranverfahren. Die Herstellung des Stickstoffs erfolgt in Hohlfaser-Kunststoffmodulen. Diese sind rohrförmig, haben einen Durchmesser von weniger als 1 mm und sind mehrschichtig aufgebaut. Tausende dieser Hohlfasermembranen sind in einem Rohr gebündelt.
Wasserdampf, Sauerstoff, Stickstoff, Edelgase und Kohlendioxid diffundieren entsprechend ihrer Molekülstruktur unterschiedlich schnell durch diese Hohlfasermembran. Der Sauerstoff entweicht weitgehend und relativ schnell nach außen in die Zwischenräume der Membranen, während der Stickstoff nur langsam vorbeiströmt. Der Sauerstoff wird getrennt vom Modul in die Umluft abgegeben. Je nach durchströmender Druckluft kann der Stickstoffgehalt bis zu 99,5 % betragen.
Vorteile eines Stickstoffgenerators
Stickstoffgeneratoren sind einfach zu bedienen, benötigen wenig Platz, und die Kosten amortisieren sich vergleichsweise schnell. Überall dort, wo Stickstoff regelmäßig benötigt wird, kann die Anschaffung sinnvoll sein. Durch die eigene Produktion werden Sie unabhängig von Lieferanten und Preisschwankungen und können Engpässe vermeiden. Den Reinheitsgrad des Stickstoffs steuern Sie individuell.
- Durch die Produktion direkt vor Ort sparen Sie Kosten für Lieferung und Transport.
- Sie vermeiden lange Transportwege und senken so Ihren CO2-Fußabdruck.
- Keine verzögerten Lieferzeiten und keine transportbedingten Preiserhöhungen mehr.
- Sie müssen keinen Stickstoff auf Vorrat bestellen und benötigen weniger Lagerplatz.
- Sie produzieren flexibel und unabhängig: Steigt oder sinkt der Bedarf, lässt sich die Produktion anpassen.
- Der Reinheitsgrad des Stickstoffs kann individuell gesteuert werden.
Stickstoff-Flaschen oder Tankanlagen, die über weite Strecken geliefert werden, verursachen häufig höhere Kosten. Mit dem Transport geht zudem stets ein gewisses Unfallrisiko einher, das sich durch die Produktion vor Ort vermeiden lässt.
Hersteller von Stickstoffgeneratoren
Eine Auswahl von Anbietern im deutschsprachigen Raum (ohne Wertung):
- nano-purification solutions GmbH, Krefeld (DE)
- Atlas Copco Kompressoren und Drucklufttechnik GmbH, Essen (DE)
- RIKA-Kompressoren GmbH, Haag (AT)
- Merz Brothers GmbH, Haid (AT)
- EPM Handels AG, Dottikon (CH)
- Airtag Engineering AG, Volketswil (CH)
Hinweis: Die Anbieterliste dient der Orientierung und erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Angaben ohne Gewähr.
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