Druckwechsel-Adsorption (PSA-Technologie) Eine Technologie, die Stickstoff mit hoher Reinheit aus Druckluft trennt. Die Trennung erfolgt durch Säulen, die mit CMS (Kohlenstoffmolekularsieb) gefüllt sind, das Sauerstoff zurückhält und Stickstoff durchlässt. 

Die PSA-Technologie ist eine kostengünstige Methode zur Herstellung von Sauerstoff und Stickstoff mit hoher Reinheit und Kapazität. Darüber hinaus zeichnet sie sich durch eine bemerkenswerte Zuverlässigkeit aus.

1. Reinheit und Kapazität

Unsere Stickstoffgeneratoren nutzen das Druckwechseladsorptionssystem (PSA) und können Stickstoff mit einer Reinheit von 95 % bis 99,9995 % erzeugen. Dieser hohe Reinheitsgrad gewährleistet, dass der erzeugte Stickstoff für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet ist. 

Neben ihrer hohen Reinheit sind diese Stickstoffgeneratoren für ein breites Spektrum an Kapazitätsanforderungen ausgelegt. Sie können Stickstoff mit Raten von 0,2 Nm³/h bis 10 Nm³/h (3 bis 160 Nl/min) produzieren.

2. Druckwechsel-Adsorption (PSA-Technologie)

2.1. Beschreibung des Verfahrens in Schritten

Die PSA-Technologie basiert auf der Eigenschaft bestimmter Materialien, unter Druck bestimmte Gase selektiv zu adsorbieren. Bei der Stickstofferzeugung aus Druckluft läuft der Prozess typischerweise wie folgt ab:

Schritt 1: Verdichtung der Umgebungsluft

Umgebungsluft wird durch einen Kompressor verdichtet und anschließend von Staub, Öl und Feuchtigkeit gereinigt.

Schritt 2: Einspeisung in Adsorptionssäulen

Die gereinigte Druckluft strömt in eine von zwei Adsorptionssäulen, die mit CMS (Kohlenstoff-Molekularsieb) gefüllt sind.

Schritt 3: Trennung von Stickstoff und Sauerstoff

Das CMS adsorbiert bevorzugt den Sauerstoff sowie Edelgase wie Argon.

Stickstoff wird nicht adsorbiert und strömt durch das Material hindurch zur weiteren Nutzung oder Speicherung.

Schritt 4: Regeneration

Während eine Säule aktiv ist, wird die andere bei reduziertem Druck regeneriert: Der zuvor adsorbierte Sauerstoff wird wieder freigegeben und abgeführt.

Danach wechseln die Säulen zyklisch ihre Funktion (Druckwechsel).

Schritt 5: Kontinuierliche Versorgung

Durch den Wechselbetrieb der beiden Säulen entsteht ein kontinuierlicher Strom an Stickstoff mit hoher Reinheit (typisch 95–99,999 %).

3. Funktionsweise – Technische Grundlagen

Kohlenstoff-Molekularsiebe (CMS) haben mikroskopisch kleine Poren, die Moleküle nach Größe und Polarität selektiv adsorbieren.

Da Sauerstoffmoleküle kleiner und reaktiver als Stickstoffmoleküle sind, lagern sie sich an der Oberfläche des CMS an.

Der Druckwechsel zwischen Adsorption (hoher Druck) und Desorption (niedriger Druck) ermöglicht eine kontinuierliche Trennung und Regeneration ohne zusätzliche Chemikalien oder extreme Temperaturen.

n-Schicht (negativ dotiert): enthält zusätzliche Elektronen

p-Schicht (positiv dotiert): hat „Elektronenlöcher“, also fehlende Elektronen

Zwischen diesen beiden Schichten bildet sich eine Grenzschicht (p-n-Übergang) mit einem elektrischen Feld.

4. Beispielanwendungen

Industrie & Technik

Metallverarbeitung: Schutzgas beim Schweißen

Elektronikfertigung: Inertgas-Atmosphäre zur Vermeidung von Oxidation

Lebensmittelindustrie

Verpackung unter Schutzatmosphäre (MAP): Verlängerung der Haltbarkeit von Lebensmitteln

Pharma & Chemie

Prozessschutzgas in der Produktion empfindlicher Substanzen

Medizin

Sauerstofferzeugung in medizinischen PSA-Anlagen (für Krankenhäuser oder mobile Einheiten).

5. Zusammenfassung der Vorteile von PSA-Technologie:

          Vorteil                                                                                           Beschreibung                                                   

Hohe Reinheit                                                      Produktion von Stickstoff bis zu 99,999 % Reinheit

Kosteneffizient                                                    Geringe Betriebskosten, keine externen Gaslieferungen notwendig

Zuverlässig & wartungsarm                               Robuste Bauweise, langlebige Komponenten

Umweltfreundlich                                                Keine chemischen Rückstände, geringer Energieverbrauch

Flexibel skalierbar                                                Anlagen von kleinen Laborgrößen bis zur Industrieproduktion