Die wirtschaftliche Form für die Belieferung von „mittleren” Mengen ist der Transport von tiefkalten verflüssigten oder komprimierten Gasen in Tankwagen.
Auf Ihrem Gelände stellen wir Ihnen unsere Produkte in kälteisolierten Speicherbehältern mit Verdampfer oder in Druckbehältern zur Verfügung.
In verbundenen Industriegebieten mit vielen Großverbrauchern, wie bei der Stahlproduktion oder in der chemischen und pharmazeutischen Industrie, kann die Gasversorgung, z.B. mit Sauerstoff oder Stickstoff, zentral über ein von Messer errichtetes und gesteuertes Pipelinesystem erfolgen.
Industriegase: So wichtig wie Wasser und Strom
Durch ihr natürliches Vorkommen in der Atmosphäre sind Stickstoff, Sauerstoff und Argon nahezu unbegrenzt verfügbar. Diese und die in der Luft enthaltenen Edelgase können durch spezielle Zerlegungsverfahren gewonnen werden.
So selbstverständlich wie Wasser und Strom werden heute Luftgase und Wasserstoff für industrielle Prozesse benötigt. Sauerstoff wird beispielsweise zum Frischen von Stahl verwendet, und auch aus der Glasindustrie und der Umwelttechnologie ist er nicht wegzudenken. Die Eigenschaften von Stickstoff werden zum Beispiel für die Inertisierung in der Chemie, Petrochemie und Pharmazie genutzt. Das aus der Luft gewonnene Edelgas Argon spielt bei der Edelstahlherstellung eine zentrale Rolle und dient auch als Spülgas in der Halbleiterfertigung.
Wasserstoff kommt beim Glühen von hochlegierten Stählen und Sinterteilen ebenso zum Einsatz, wie bei der Oxidreduktion von Metallschmelzen. Beim Glaspolieren wird es als effizienter Brennstoff genutzt.
On Site-Anlagen, also Anlagen zur Produktion von Gasen „vor Ort", sind immer dann sinnvoll, wenn ein kontinuierlich hoher Bedarf an Industriegasen besteht. Durch eine On Site-Anlage wird eine kostenoptimierte und zuverlässige Versorgung erreicht.
Die geforderten Mengen und Reinheiten der Gase hängen wesentlich von der jeweiligen Branche und den eingesetzten Verfahrensanwendungen ab. Daher bietet Messer seinen Kunden ein maßgeschneidertes Versorgungskonzept an, das exakt den individuellen Anforderungen entspricht.
Grundsätzlich gibt es zwei Verfahrensgruppen, um Luft zu zerlegen:
die kryogene und die nichtkryogene Luftzerlegung.
In kryogenen Luftzerlegungsanlagen werden die in der Luft enthaltenen Gase nach dem Trennprinzip der Tieftemperatur-Rektifikation unter Ausnutzung ihrer unterschiedlichen Siedetemperaturen getrennt.
• Multiprodukt-Luftzerlegungsanlagen mit großer Kapazität und optionaler Verflüssigung
• CryoGAN Stickstoffgeneratoren
• CryoGOX Sauerstoffgeneratoren
|
Komponente |
Chemisches Symbol |
Volumenanteil [%] |
|---|---|---|
| Stickstoff | N2 | 78.08 |
| Sauerstoff | O2 | 20.95 |
| Argon | Ar | 0.93 |
| Kohlendioxid | CO2 | 0.035 |
| Wasserstoff | H2 | 5 · 10-3 |
| Neon | Ne | 1,82 · 10-3 |
| Helium | He | 5,2 · 10-4 |
| Krypton | Kr | 1,14 · 10-4 |
| Xenon | Xe | 8,7 · 10-6 |
Die Zusammensetzung der Luft
Nicht-kryogene Verfahren zur Lufttrennung arbeiten nach dem Prinzip der Druckwechsel-Adsorption oder basieren auf der Trennung mittels semipermeablen Membranen.
Folgende Anlagentypen haben sich bewährt:
• Druckwechseladsorption (PSA)
• Vakuum-Druckwechseladsorption (VPSA)
• Membrananlagen
Auf der Basis kryogener und nicht-kryogener Trennverfahren bietet Messer Luftzerlegungsanlagen mit folgenden Nennkapazitäten an:
| Anlagentyp | Produk | Nm3/h | t/Tag |
| Luftzerleger | O2 | 750 - 60.000+ | 25 - 2.000+ |
| N2, Ar | bis 180.000 | ||
| Generators | O2 | 2.500 - 12.000 | 85 - 410 |
| N2 | 200 - 5.000 | 6 - 150 | |
| PSA | N2 | 10 - 5.000 | 0,3 - 150 |
| PSA / VPSA | O2 | 100 - 5.000 | 3,4 - 170 |
| Membran | N2 | 10 - 3.500 | 0,3 – 105 |
Auf diese Frage gibt es keine universelle Antwort. Vielmehr muss geprüft werden, welche Anforderungen bezüglich Gasreinheit, Gasmenge und Abnahmeprofil vorliegen. Auf Basis der beiden nachfolgenden Diagramme kann eine erste Auswahl des geeigneten Anlagentyps erfolgen.
Luftzerleger
Für Industrien, die große Mengen an Sauerstoff, Stickstoff und Argon verbrauchen (Stahl, Petrochemie, Raffinerie), erfolgt die Versorgung üblicherweise über eine Luftzerlegungsanlage (LZA).
Bei diesem Anlagentyp wird Luft zunächst auf ca. 6 bar komprimiert. Nach der Entfernung von störenden Bestandteilen – hauptsächlich Kohlendioxid und Wasserdampf – in einem Molsieb gelangt die Luft in Wärmeaustauscher, wo sie bis zur Verflüssigung abkühlt. Dann erfolgt die rektifikatorische Auftrennung in die einzelnen Bestandteile. Optional ist die Herstellung von Flüssigprodukten mittels zusätzlicher Kälteerzeugung über Expansionsturbinen möglich.
Messer bietet ein zuverlässiges und vielseitiges Sortiment an kryogenen Luftzerlegungsanlagen, das mit einer Kapazität von 25 bis über 2.000 metrischen Tonnen pro Tag (bezogen auf Sauerstoffkapazität) ein Höchstmaß an Flexibilität eröffnet.
Ebenfalls möglich sind Verflüssiger für eine 100%-ige Flüssigversorgung, die Messer mit Kapazitäten von bis zu 600 metrischen Tonnen pro Tag baut.
Stickstoff (N2) ist bekannt für seine Schutzeigenschaften, weshalb er oft bei Inertisierungsanwendungen zum Einsatz kommt.
Um den Bedarf nach größeren Stickstoffmengen zu niedrigen Kosten zu decken, hat Messer den CryoGAN Generator entwickelt, der nach dem Prinzip der kryogenen Luftzerlegung arbeitet.
Die Anlagen sind modular aufgebaut und bieten einen abgestuften Kapazitätsbereich von 200 Nm³/h bis 5.000 Nm³/h.
Mit den CryoGOX Sauerstoffgeneratoren hat Messer eine kostengünstige, zuverlässige, flexible und unkomplizierte Sauerstoffversorgung entwickelt, die von diversen Industrien (Zellstoff und Papier, Glas, Keramik, Chemikalien und Metallurgie) nachgefragt wird.
Auch diese Generatoren beruhen auf dem Prinzip der kryogenen Luftzerlegung. Der gasförmige Sauerstoffstrom steht dem Kunden mit Drücken von bis zu 20 bar zur Verfügung. Hauptvorteile dieses Konzepts sind die hohe Sauerstoffreinheit (99,6 %) und die Möglichkeit, kostengünstig flüssigen Sauerstoff für die Bevorratung zu erzeugen.
CryoGOX Sauerstoffgeneratoren werden von Messer nach Kundenanforderungen gebaut. Kapazitäten von 85 bis 400 metrischen Tonnen täglich decken die meisten industriellen Anwendungen ab.
• Hohe Sauerstoffreinheit
• Sehr zuverlässiger Betrieb
• Geringer Energieverbrauch
• Parallele Erzeugung von flüssigem Sauerstoff und flüssigem Stickstoff
PSA-Anlagen – Luft ist alles, was man braucht
Das PSA-Verfahren (Pressure Swing Adsorption beruht auf den physikalischen Adsorptionseigenschaften speziell behandelter Molekularsiebe. Um N2 oder O2 kostengünstig und mit Reinheitsgraden von bis zu 99,9 % (Stickstoff) bzw. 93 % (Sauerstoff) zu erzeugen, benötigen PSA-Anlagen lediglich saubere, trockene Luft. Diese wird auf bis zu 10 bar verdichtet, gereinigt und anschließend durch mit dem Molekularsieb gefüllte Behälter geführt, die je nach Art des benötigten Gases (O2 oder N2), entweder mit Kohlenstoffmolekularsieben (CMS) oder Zeolithen befüllt sind. Während ein Behälter in Betrieb ist, wird der andere durch Absenken des Drucks regeneriert. Die unerwünschten Gaskomponenten werden freigesetzt und an die Atmosphäre abgegeben.
VPSA-Anlagen – so wirtschaftlich kann die Sauerstofferzeugung sein
Beim VPSA-Verfahren (Vacuum Pressure Swing Adsorption) handelt es sich um eine Modifikation des PSA-Verfahrens. VPSA-Anlagen arbeiten mit einem Gebläse, das einen Überdruck von ca. 1,5 bar erzeugt, und einer Vakuumpumpe, die während des Regenerierzyklusses zum Einsatz kommt.
Membrananlagen – Stickstoff auf Knopfdruck
Das Membranverfahren nutzt die unterschiedlichen Diffusionsgeschwindigkeiten von Luftgasen durch eine Polymermembran. Dafür wird atmosphärische Luft gefiltert, auf den gewünschten Druck verdichtet, getrocknet und dann durch ein Membranmodul geführt. Die Luftbestandteile mit der höheren Diffusionsgeschwindigkeit (O2 und CO2) durchdringen schneller die Polymermembranfasern, wodurch ein stickstoffreicher Strom als Primärprodukt entsteht. Die Reinheit des N2-Gasstroms beträgt 93,0 – 99,5 % und mehr erreichen.
Zuverlässige Backup Versorgung
Eine abgesicherte Versorgung aus einer Backup-Quelle für den Fall der Fälle ist das i-Tüpfelchen eines jeden On Site-Konzepts und lässt den Verbraucher auch im Falle von Wartungsstillständen, Stromausfällen oder anderen unvorhersehbaren Ereignissen hinsichtlich der Gase-Versorgung ruhig schlafen. Jeder einzelne Kunde wird im Fall von geplanten und auch ungeplanten Stillständen trotzdem zuverlässig mit technischen Gasen von Messer versorgt.
• Niedrige Kosten – durch niedrigen Energieverbrauch
• Zuverlässigkeit – ausgewählte Komponenten namhafter Hersteller und regelmäßige Wartung sind die Basis für einen zuverlässigen Anlagenbetrieb
• Stickstoff/Sauerstoff nach Bedarf – schnelles Hochfahren und unkomplizierter Betrieb erlauben dem Kunden, Gas als Betriebsmittel zu verwenden
• Modulare Anlagen – transportabel und mit geringer Stellfläche
• Sicherheit – durch niedrige Betriebstemperaturen
Für die Erzeugung von Wasserstoff und Synthesegasen (Syngas) bietet Messer ein ganzes Spektrum von Technologien an, wobei die Auswahl des optimalen Verfahrens von mehreren Faktoren abhängt. Dazu zählen u.a. die Anwendung, der Volumenbedarf und die Reinheit. Die Experten von Messer stehen hier gerne beratend zur Seite.
Steamreformer nutzen Erdgas als Einsatzstoff und können sowohl für kleine als auch große Wasserstoffanlagen eingesetzt werden. Beim so genannten Steamreforming-Verfahren wird der Einsatzstoff mit Prozessdampf gemischt, auf ca. 480°C erhitzt und dann in dem Reformer durch einen Nickel-basierten Katalysator gespalten. Im CO-Shift-Reaktor, in dem eine Reaktion von Kohlenmonoxid (CO) mit H2O zu H2 und CO2 (katalytische Konvertierung) stattfindet, steigt der Wasserstoffgehalt im reformierten Gas weiter an.
In einer PSA-Einheit erfolgt schließlich die Reinigung des Wasserstoffs. Mit 15 bis 30 bar und einem Reinheitsgrad von bis zu 99,9995 % verlässt er die PSA-Einheit.
Für Unternehmen, die bereits über eine Wasserstoffversorgung verfügen, aber für die nachgelagerte Verwendung höhere Reinheitsgrade benötigen, kann Messer Wasserstoff-PSA-Anlagen als separate Einheiten liefern. Sie nehmen den wasserstoffreichen Gasstrom auf und erzeugen daraus Reinstwasserstoff (>99,999 %).
Die Anforderungen an die Versorgung mit technischen Gasen hängen im Wesentlichen von der jeweiligen Branche und den eingesetzten Verfahrensanwendungen ab. Messer hat eine „Prioritäten-Rangliste" für die Projektierung einer On Site-Versorgung entwickelt:
Das Ziel von Messer im Bereich On Site-Versorgung ist klar definiert: Wir betreiben auf oder neben dem Gelände des Kunden Anlagen, die optimal auf den jeweiligen Gasebedarf zugeschnitten sind. So kann der Kunde die benötigten Gase genauso einfach nutzen, wie „Strom aus der Steckdose". Basis für eine solche Versorgung ist ein entsprechender Liefervertrag für technische Gase.
Die Messer Group GmbH gehört zu den führenden Industriegaseunternehmen in Europa und China. Das Unternehmen betreibt Luftzerlegungsanlagen für die Bulk-Produktion und die Versorgung industrieller Großabnehmer aus der Stahl-, Chemie- und petrochemischen Industrie. Flüssiger Sauerstoff, Stickstoff und Argon zählen dabei zu den meist nachgefragten Produkten.
Messer verfügt über mehr als 100 Jahre Erfahrung im Design und Betrieb von Luftzerlegungsanlagen und baut diesen Kompetenzvorsprung kontinuierlich aus.
