Het blijft een lastige keuze: de stikstof generator. Er bestaan verschillende werkingsmechanismen, maar de meeste vallen meteen af, meestal omdat ze verouderd zijn (vloeibare stikstof, membraansystemen, VSA). De systemen die overblijven zijn de PSA, Pressure Swing Adsorption en de VPSA, Vacuum Pressure Swing Adsorption. Maar wat zijn nu eigenlijk de verschillen?
Pressure Swing Adsorption geeft aan dat het om een machine gaat die een continue stroom stikstof produceert. Deze generatoren hebben altijd twee tanks (of tankgroepen), en beide type systemen kennen twee fasen per cyclus:
- De adsorptie van zuurstof uit een luchtstroom door een speciaal type actieve kool (Carbon Molecular Sieve, CMS);
- De regeneratiefase waarin de CMS gereinigd wordt, ontdaan van zuurstof, en klaargemaakt voor een volgende adsorptiefase.
Als de ene tank adsorbeert, regenereert de andere, en na verzadiging van de CMS worden de functies van de tanks gewisseld (‘Swing’).
VPSA systemen maken geen gebruik van een luchtcompressor, maar van een blower. Hierdoor is de werkdruk aanzienlijk lager. Dat klinkt niet positief, maar is dat in veel gevallen juist wel: less is more. Het is vaak namelijk helemaal niet nodig stikstof van 7-8 bar te leveren. Het kost minder energie om stikstof bij lagere druk te maken. Dat scheelt al snel 20-30% van het verbruik. Misschien nog belangrijker is dat de aanschafprijs van een VPSA tot 30% lager ligt. Hoe kleiner het gevraagde debiet, hoe groter het verschil.
Om te kunnen concurreren met VPSA-technologie worden er voor de bewaring van vers product goedkope PSA’s gebouwd. Er wordt bezuinigd op de tanks, bijvoorbeeld door standaard tanks op de markt te kopen. In deze tanks kan de CMS niet gefixeerd worden. Deze ligt dus los in de tank, en gaat door drukverschillen en de luchtstroom bewegen, en daardoor vergruizen. Dit is een van de redenen voor een relatief snelle achteruitgang van de PSA capaciteit. Een goede PSA heeft rechte tanks, waarvan de bovenkant geheel open kan. Dit biedt de mogelijkheid een luchtverdeelsysteem te plaatsen, en de CMS goed vast te zetten.
Een andere bezuiniging is de keuze voor een goedkope compressor of een matige filterstraat. Vaak wordt de koeldroger, die na een compressor geplaatst zou moeten worden, weggelaten. De perslucht voldoet dan niet aan de normen die hiervoor opgesteld zijn (op aanvraag delen wij de ISO-norm met u). Warme, vochtige lucht is funest voor CMS, en verkort de levensduur drastisch. Kwalijker is het als de filterstraat niet in orde is. Dan bestaat de mogelijkheid dat olieresten irreversibel binden aan de CMS. Dit heeft tot gevolg dat de capaciteit afneemt, soms al na 2-3 jaar, en dan rest er niets dan de CMS te vervangen. Zo wordt een goedkope PSA ineens erg duur. Omdat een VPSA uitgerust is met een olievrije blower kan de CMS met dit type generator nooit vervuild worden.
Een PSA wordt geregenereerd door de opgebouwde druk in de tank met zuurstof-verzadigde CMS af te blazen. De regeneratie werkt bij een VPSA fundamenteel anders. Een vacuümpomp ‘trekt’ de zuurstof van de actieve kool. Dit proces is zeer efficiënt, omdat eventueel opgehoopt water (de RV in koelcellen voor fruit is meestal >95%) ook verwijderd wordt. De CMS wordt dus actief gereinigd.
Tenslotte is een meerwaarde van de VPSA dat deze, naast injecteren, ook kan circuleren. In de injectiemodus wordt voor de productie van stikstof buitenlucht gebruikt. Buitenlucht bestaat voor 79,2% uit stikstof en 20,8% uit zuurstof. De generator verwijderd, afhankelijk van de instelling, 17,8-20,5% van de zuurstof. De overgebleven stikstof wordt vervolgens naar een koelcel getransporteerd (‘geïnjecteerd’) met als doel de zuurstof daar te verlagen. Een alternatief, dat alleen de VPSA biedt, is om geen buitenlucht in te nemen, maar lucht uit de te conditioneren koelcel. Net als bij een CO2-adsorber zijn er dan twee leidingen nodig. Omdat de ingaande lucht bij circuleren (zeker naarmate de pulldown vordert) al een lagere zuurstofwaarde heeft, wordt het steeds gemakkelijker om er pure stikstof van te maken. Daardoor is, afhankelijk van het type machine, de pulldown ongeveer 20% sneller in de circulatiemodus. Dezelfde VPSA generator kan echter ook injecteren, zodat hij met een lichte overdruk de zuurstofinflux bij kleine lekkages van een koelcel onder lage zuurstofwaarden kan voorkomen. Een PSA kan door de hogere druk niet circuleren.
Maar wanneer dan wèl een PSA? PSA’s bieden uiteraard voor veel toepassingen een uitstekende oplossing. Bijvoorbeeld bij volumes groter dan 100 m3h-1. Bij dit debiet is een VPSA relatief ineffectief. In sommige gevallen zijn zeer hoge puurheden stikstof gewenst met restzuurstofwaarden lager dan 0,1%. Een PSA is dan in het voordeel, omdat door de hogere werkdruk het verlies aan debiet bij hogere puurheden minder groot is. Als gassen gemengd worden, waaronder de stikstof uit een generator, gebeurd dit vaak met gasmengsystemen die een minimale voordruk vereisen (massflow controllers >5 bar). Hier is een PSA de enige keuze.
Kortom, uiteraard bouwen wij naast VPSA’s PSA stikstofgeneratoren voor tal van toepassingen. Deze PSA’s bieden wij aan met een degelijke luchtcompressor (Kaeser) met interne koeldroger. Doordat wij tanks en sturingen zelf bouwen kunt u rekenen op een maximaal haalbare levensduur.