Stickstoff-Reinheitsklassen
- Öl-Aerosol-Gehalt,
- Partikelgehalt,
- Wassergehalt / Drucktaupunkt,
- Bakterien-, Hefe- und Schimmelpilzgehalt.
Die Messungen führen wir an folgenden Tagen durch: Donnerstag-Freitag (in ganz Deutschland)
Die Zeit, die für die Messungen an einem Messpunkt benötigt wird: 40-60 Minuten
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Die Reinheit eines Stickstoff (N₂) Gasstroms
Die Atmosphäre besteht zu 78% aus Stickstoff und zu 21% aus Sauerstoff, wobei alle anderen Gase die restlichen 1% der Atmosphäre ausmachen. Da diese beiden Gase die vorherrschenden Bestandteile der Atmosphäre sind, wird die Reinheit von Stickstoff in einem N₂-Gasstrom typischerweise entweder als Prozentsatz des Stickstoffs in der Probe im Verhältnis zum Sauerstoff angegeben oder alternativ durch die Menge des in der Probe verbleibenden O₂, gemessen in ppm O₂. Zum Beispiel wird ein Stickstoffstrom mit einer Reinheit von 95% 5% O₂ enthalten. Das bedeutet, dass in einer Probe von 1 Million Molekülen eines 95%igen reinen Stickstoffs 50.000 Moleküle O₂ enthalten sind, was einem O₂-Gehalt von 50.000 ppm entspricht. Eine andere Möglichkeit, die Reinheit des 95%igen reinen Stickstoffs anzugeben, wäre zu sagen, dass der Gasstrom einen O₂-Gehalt von 50.000 ppm hat. Stickstoffreinheiten unter 99,5%, eine O₂-Konzentration von mehr als 5.000 ppm, werden üblicherweise als Prozentsatz des Stickstoffs in der Probe angegeben. Bei Stickstoffreinheitsgraden von 99,9% und höher ist es üblicher, die Stickstoffreinheit in Bezug auf die im Prozessgasstrom verbleibenden ppm O₂ anzugeben. Beispielsweise wird ein Prozessgasstrom mit einer Stickstoffreinheit von 99,9% als einen O₂-Gehalt von 1.000 ppm aufweisend angegeben. Ebenso wird ein Prozessgasstrom mit einer Stickstoffreinheit von 99,999% als einen O₂-Gehalt von 10 ppm aufweisend angegeben. Mit zunehmender Stickstoffreinheit ist die Angabe der Reinheit in Bezug auf den verbleibenden O₂-Gehalt eine präzisere Messung. Außerdem ist es in der Gasindustrie üblich, die Konzentration von N₂ als Gesamtzahl der „9en“ sowohl links als auch rechts vom Dezimalpunkt seines Reinheitsprozentsatzes anzugeben. Zum Beispiel wird eine N₂-Reinheit von 99,9% als 3-9s Reinheit bezeichnet. Der oben beschriebene N₂-Strom mit 10 ppm O₂, 99,999% N₂-Reinheit, wird als eine Gasreinheit von 5-9s bezeichnet.
Der Grund, warum der Sauerstoffgehalt in einem Stickstoffgasstrom so wichtig ist, liegt darin, dass viele industrielle Prozesse selbst durch kleine Konzentrationen von Sauerstoff nachteilig beeinflusst werden. Sauerstoff ist ein extrem reaktives Molekül, das Elektronen von anderen Elementen anzieht und diese oxidiert. Sauerstoff ist verantwortlich für viele der unerwünschten Oxidationsreaktionen, die in der Natur und der Industrie auftreten: rostendes Stahl, verderbende organische Materie (Lebensmittel) und unerwünschte Verbrennung von brennbaren Flüssigkeiten. Daher beinhaltet die Kontrolle des Oxidationsprozesses in industriellen Anwendungen entweder die Eliminierung von Sauerstoff oder die Reduzierung des Sauerstoff-Stickstoff-Verhältnisses bis zu dem Punkt, an dem der Sauerstoff nicht mehr in der Lage ist, schädliche Mengen an Oxidation zu produzieren.
Stickstoffproduktion
Die traditionelle Methode zur Versorgung der Industrie mit Stickstoff besteht darin, ihn durch kryogene Destillation aus der atmosphärischen Luft zu trennen. Nach der Trennung wird der Stickstoff in Behälter gefüllt und zur Verwendung an den Standort geliefert. Je nach benötigter Stickstoffmenge können die Behälter relativ kleine Hochdruck-Gaszylinder oder größere Dewars sein; spezialisierte Vakuumflaschen, die für die Lagerung von kryogenem, flüssigem Stickstoff verwendet werden. Für größere Stickstoffanforderungen werden vor Ort Bulk-kryogene Flüssigstickstofftanks installiert, die routinemäßig aufgefüllt werden, wenn das Tankvolumen abnimmt. In Flüssig-Kryolager-Systemen, in denen Stickstoffgas benötigt wird, muss die Flüssigkeit durch den Einsatz von Wärmetauschern oder Verdampfern in Gas umgewandelt werden. Auf diese Weise gelieferter Stickstoff hat eine Reinheit von 99,998%.
Da Stickstoff in unserer Atmosphäre reichlich vorhanden ist, ist es für kleine bis große Stickstoffverbraucher wirtschaftlich, in vor Ort erzeugte Stickstoffanlagen zu investieren, anstatt sich auf die Lieferung von kryogenem N₂ zu verlassen. Die gasförmige Trennung von Stickstoff aus der Atmosphäre erfolgt entweder durch Druckwechseladsorption (PSA) oder Membrantrennungstechnologie.
Die PSA-Stickstofferzeugung beinhaltet das Durchleiten von Druckluft durch ein Bett aus Adsorptionsmaterial, typischerweise Carbon Molecular Sieve (CMS), das ausgewählt wurde, um Sauerstoff zu adsorbieren. O₂ bindet sich an das Adsorptionsmaterial. Dies führt zu einem stickstoffangereicherten Gasstrom mit N₂-Reinheiten im Bereich von 95% bis 99,999%. Sobald das Adsorptionsmaterial mit O₂ gesättigt ist, wird es durch eine Druckreduzierung desorbiert, und der O₂ kehrt in die Atmosphäre zurück. Um einen kontinuierlichen Stickstoffgasstrom für den Prozess zu liefern, verwenden PSA-Systeme typischerweise zwei Adsorptionstürme, von denen einer N₂ erzeugt, während der andere Turm sich durch Desorption von O₂ regeneriert.
Die Membrantechnologie beinhaltet das Durchleiten von Druckluft durch eine Membran, die aus hohlen Filamenten besteht, die mit mikroskopisch kleinen Poren perforiert sind. Die Poren erlauben es den kleineren O₂-Molekülen zusammen mit Wasserdampf, das Filament zu durchdringen und in die Atmosphäre auszutreten, während die größeren N₂-Moleküle innerhalb der Filamente bleiben und als kontinuierlicher Strom von N₂ im Reinheitsbereich von 95% bis 99,9% ausgestoßen werden. Reinheiten höher als 99,9% können mit der Membrantechnologie erreicht werden, erfordern jedoch deutlich mehr Druckluft als ein PSA-System mit gleicher Reinheit und Produktionskapazität.
Die Bedeutung der Stickstoffreinheit in verschiedenen Industriezweigen
Hochgeschwindigkeits-Laserschneiden von dickem Edelstahl
Während des Schneidvorgangs ermöglicht O₂ in der Atmosphäre eine Oxidation an den Schnittkanten, was sie anlaufen lässt und verhindert, dass Farbe im Schnittbereich haftet. Um beim Laserschneiden von 12,7 mm oder dickerem Edelstahl eine helle, nicht anlaufende Oberfläche zu erzielen, muss der Schnitt mit einem Kegel aus hochreinem Stickstoff mit einem Reinheitsgrad von 99,99% bis 99,999% (4-9s bis 5-9s) isoliert werden … das entspricht einem Sauerstoffgehalt von höchstens 100 ppm bis 10 ppm. Je höher die Schnittgeschwindigkeit, desto höher muss die Reinheit des Stickstoffs sein. Die N₂-Quelle für diese Anwendung wird hauptsächlich durch gasförmige PSA-Trennsysteme geliefert, die sowohl den Reinheitsgrad als auch das Volumen für diesen kontinuierlichen Betrieb wirtschaftlich bereitstellen können.
Leiterplatten Löten
Die Elektronikindustrie ist auf hochwertige Lötverbindungen angewiesen, um elektrische Komponenten auf Leiterplatten zu verbinden. Die zu verbindenden Komponenten werden mit heißem, flüssigem Metall (Lot) benetzt, das zu einer langlebigen Verbindung erstarrt. Sauerstoff im Prozess reagiert schon in einer Konzentration von 1000 ppm mit dem heißen flüssigen Lot und erzeugt Metalloxide, bekannt als Krätze, die den Lötprozess beeinträchtigen. Das Löten in einer stickstoffangereicherten Umgebung mit einem O₂-Gehalt von nicht mehr als 1000 ppm reduziert die Krätzebildung, erhöht die Verbindungsintegrität und steigert die Produktivität durch Minimierung von Ausschuss und Nacharbeit. Je nach Größe des Lötvorgangs kann das erforderliche Volumen an N₂ mit einer Reinheit von 3-9s entweder durch Membran- oder PSA-Technologie bereitgestellt werden.
Modified Atmosphere Packaging (MAP)
Modified Atmosphere Packaging (MAP) macht einen erheblichen Teil des Stickstoffverbrauchs in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie aus. Bei MAP wird Stickstoff in Getränke- oder Lebensmittelverpackungen injiziert, um sauerstoffhaltige Luft zu verdrängen und durch Stickstoff zu ersetzen. Die Oxidation von Lipiden in Lebensmittelprodukten verursacht Ranzigkeit. Da Sauerstoff in MAP-Verpackungen durch trockenen, inerten Stickstoff ersetzt wird, tritt keine Produktoxidation auf. Das Ergebnis ist eine maximierte Haltbarkeit des Produkts.
Langzeitlagerung von Obst
Sauerstoff lässt Obst verderben. Um die Oxidation gelagerter Äpfel zu eliminieren, wird der Kühlraum mit Stickstoff niedriger Reinheit geflutet. Stickstoffreinheitsgrade von 95% bis 99% erfüllen diese Aufgabe ausreichend und ermöglichen es Äpfeln, 6 Monate oder länger frisch gelagert zu werden. Die N₂-Quelle für diese Anwendung wird hauptsächlich durch gasförmige Membrantrennungssysteme bereitgestellt.
Farbproduktion
Farben und Klebstoffe benötigen Sauerstoff zum Aushärten. Lager- und Verarbeitungsgefäße in diesen Industrien, die diese Produkte verwenden, werden mit Stickstoff gefüllt, sodass eine Stickstoffdecke den Bereich über der Oberfläche des im Lagertank gehaltenen Produkts bedeckt. Durch die Inertisierung mit Stickstoff wird der sauerstoffinitiierte Härtungs- oder Aushärtungsprozess inaktiv. Indem Stickstoff anstelle von Luft verwendet wird, um Materialien zwischen den Stufen des Herstellungsprozesses zu fördern oder zu transferieren, behält der Hersteller die Integrität des Produkts bei, indem unerwünschte Oxidation verhindert wird.
Stickstoff als Inertgas
Stickstoff kommt in der Natur als Molekül vor, das aus zwei Stickstoffatomen besteht, die durch eine sehr starke und stabile Dreifachbindung zusammengehalten werden. Diese Dreifachbindung macht die Reaktion von Stickstoff mit anderen Elementen sehr unwahrscheinlich, außer unter Bedingungen extremen Drucks und extremer Temperatur. Diese chemische Inaktivität macht Stickstoff zu einem perfekten Fluid für industrielle Prozesse, und seine Trägheit ist der Schlüssel zu seiner weit verbreiteten Verwendung. Stickstoff bindet keine Wassermoleküle in Form von Dampf, was ihn zu einem trockenen Gas mit einem atmosphärischen Taupunkt von etwa -70°C macht. Stickstoff ist farblos, geruchlos und geschmacklos – zusätzliche Eigenschaften, die ihn zum bevorzugten Gas für unzählige industrielle und wissenschaftliche Anwendungen machen.
Stickstoff wird verwendet, um:
• Oxidation von Materialien zu verhindern
• Bakterielles Wachstum zu verhindern
• Den Anteil verbrennungsfördernder Gase zu reduzieren
• O₂-Eindringen in Prozesse zu verhindern
• Eine trockene Atmosphäre bereitzustellen
In allen oben genannten Prozessen wird Stickstoff eingeführt, um die Konzentration von Sauerstoff zu reduzieren und die schädlichen Auswirkungen der Oxidation zu eliminieren oder zu reduzieren. Die erforderliche Stickstoffreinheit hängt von der Anwendung ab und davon, wie viel Sauerstoff das Stickstoffgas verdrängen soll. In der Gaserzeugungsindustrie ist es üblich, die Reinheit von Stickstoffströmen niedrigerer Reinheit als Prozentsatz von N₂ anzugeben, während die Reinheit von Stickstoffströmen höherer Reinheit durch die im Gasstrom verbleibenden ppm O₂ angegeben wird.
TECHNISCHE ANFORDERUNEN
ÜBERPRÜFEN SIE, BEVOR SIE EINE BESTELLUNG AUFGEBEN
KUNDENSEITIGE ANSCHLÜSSE
Schnellkupplung DN 7.2
Gewindekupplung 1/2' oder 3/8' (Innengewinde)
Leitung 6, 8, 10, 12 oder 16mm (Außendurchmesser)
ANLAGEDRUCK
Maximal 7,3 bar
UMGEBUNGSTEMPERATUR
Minimum 10°C
LAGE DER MESSSTELLE
Leicht zugänglicher Raum:
Die Messgeräte sind stoßempfindlich und wiegen mehr als 20 kg, weshalb sie z. B. nicht auf einer Leiter, auf Tanks usw. getragen werden dürfen.
ZEIT DER PROBENAHME
Die Durchführung der Testreihe an einer Messstelle dauert etwa 45-60 Minuten.
BERICHTERSTATTUNG
AUF DEUTSCH
UND ENGLISCH
Standardmäßig erstellen wir den Bericht in einer zweisprachigen Version: Deutsch-Englisch.
IM EINKLANG MIT DEN
GMP-GRUNDSÄTZEN
Der Bericht enthält u. a. die Angaben zu den verwendeten Geräten und der an den Prüfungen beteiligten Personen.
ELEKTRONISCHE
ÜBERMITTLUNG
Der Bericht wird in elektronischer Form
(PDF-Dokument) übermittelt.
IN DER REGEL INNERHALB
VON 14-21 TAGEN FERTIG
In der Regel wird der Bericht innerhalb von 14 Tagen
(maximal 21 Tagen) nach der Messung übermittelt.
DIESE KUNDEN HABEN UNS BEREITS VERTRAUT
PREISLISTE
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