Stikstof purgen
Stikstof purgen is een industrieel proces waarbij de natuurlijke atmosfeer in apparatuur wordt vervangen door droog, inert stikstofgas. Door zuurstof, vocht en verontreinigingen te verdringen, voorkomt het oxidatie-, corrosie- en verbrandingsrisico’s, terwijl het de productkwaliteit waarborgt en de levensduur van systemen verlengt.
Van pijpleidingen en reactoren tot voedselverpakkingen, brouwerijen of medische toepassingen, stikstof purgen creëert een stabiele, veilige en niet-reactieve omgeving. In combinatie met Presscon’s energiezuinige stikstofgeneratoren op locatie en 24/7 service, is het een betrouwbare oplossing voor het beschermen van processen, producten en mensen in industrieën over de hele wereld.
Wat is stikstof purgen?
Stikstof purgen is het proces waarbij een zuurstofvrije, vochtvrije omgeving wordt gecreëerd in apparatuur of systemen door de lucht te vervangen door stikstofgas. In de praktijk wordt droge stikstof (een inert gas) in een vat of pijpleiding gebracht, waarbij de bestaande lucht en ongewenste gassen of dampen via een ontluchtingsopening naar buiten worden gedrukt. Dit resulteert in een interne atmosfeer die rijk is aan stikstof en verwaarloosbaar weinig zuurstof of waterdamp bevat.
Waarom stikstof gebruiken?
Stikstof is het voorkeursspoelgas omdat het inert, niet-reactief en droog is. In tegenstelling tot lucht of andere reactieve gassen ondersteunt stikstof geen verbranding en reageert het niet met de meeste materialen. Het bevat vrijwel geen zuurstof en heeft een zeer laag vochtgehalte, waardoor het ideaal is om materialen te beschermen tegen oxidatie of vochtschade.
Waarom is stikstof purgen nodig?
- Voorkom oxidatie en corrosie: een zuurstofvrije omgeving beschermt apparatuur en materialen tegen roest, verkleuring en andere oxidatiegerelateerde schade.
- Verbeterde productkwaliteit: voorkomt oxidatie, verkleuring, bederf en polymerisatie, waardoor de kwaliteit, zuiverheid en het uiterlijk van het product behouden blijven.
- Stop microbiële activiteit: zonder zuurstof kunnen aerobe micro-organismen niet overleven, waardoor verontreiniging in gevoelige omgevingen wordt beperkt.
- Voorkom vochtgerelateerde problemen: een droge stikstofatmosfeer voorkomt corrosie, schimmelgroei en andere problemen die worden veroorzaakt door vocht.
- Voedingsmiddelen en farmaceutische producten beschermen: bij het verpakken zorgt stikstof doorblazen ervoor dat het zuurstofgehalte bijna nul is, waardoor oxidatief bederf wordt voorkomen en de houdbaarheid aanzienlijk wordt verlengd.
- Productkwaliteit en procesveiligheid waarborgen: stikstof doorblazen creëert stabiele, inerte omstandigheden die continuïteit, veiligheid en betrouwbaarheid garanderen in een breed scala van industriële toepassingen.
Hoe werkt stikstof purgen?
Op technisch niveau werkt stikstof doorblazen volgens het principe van concentratieverplaatsing: het stikstofgas dat wordt ingebracht verlaagt de partiële druk van zuurstof en andere componenten in het systeem, hetzij door directe verplaatsing, hetzij door verdunning. Naarmate er meer stikstof binnenstroomt, wordt de oorspronkelijke atmosfeer naar buiten geperst via de beschikbare ventilatieopeningen, waardoor verontreinigingen worden weggespoeld en vervangen door inert gas.
De doeltreffendheid van purgen wordt vaak beschreven aan de hand van het aantal volume-uitwisselingen van stikstof of aan de hand van de verlaging van de zuurstofconcentratie die per cyclus wordt bereikt (bij hogedrukreiniging). Stikstof wordt geïnjecteerd totdat metingen (zoals zuurstofpercentage) aangeven dat de omgeving voldoende inert is (vaak zuurstof onder een bepaald percentage zoals 2% of zelfs <1% afhankelijk van de vereisten).
De verschillende soorten stikstof purging
Er kunnen verschillende methoden worden gebruikt om een systeem door te spoelen met stikstof, elk geschikt voor verschillende apparatuurconfiguraties en doelstellingen. De vier gangbare stikstof doorspoelmethoden zijn verdringingsdoorspoelen, verdunningsdoorspoelen, doorspoelen onder druk (vacuüm) en veegdoorspoelen. Alle methoden hebben hetzelfde doel, namelijk de interne atmosfeer vervangen door inerte stikstof, maar ze verschillen in techniek en apparatuurvereisten
Verplaatsingpurging
Verdringingspurging wordt meestal gebruikt voor eenvoudige, lineaire apparatuur zoals pijpleidingen of vaten met eenvoudige doorsneden. Bij deze methode wordt stikstof aan één uiteinde ingebracht en wordt de bestaande inhoud (lucht of andere gassen) op een plug-flow manier naar buiten gedrukt.
Een apparaat dat een “pig” wordt genoemd (een zuigerachtige plug) wordt vaak in pijpleidingen gestoken en door stikstofdruk naar voren gedreven, waardoor vloeistoffen of gassen fysiek worden uitgeveegd. Omdat de pig de stikstof scheidt van de procesvloeistof, vindt zuivering plaats met minimale vermenging. De benodigde stikstof is ongeveer gelijk aan het volume van de pijp of het vat (plus een marge) en werkt als een zuiger die de atmosfeer vooruit duwt.
Deze methode is zeer efficiënt voor lange pijpleidingen en zorgt ervoor dat er weinig restlucht overblijft. In de praktijk wordt deze methode gebruikt om aardgasleidingen te zuiveren voor ingebruikname of om procesleidingen te ontdoen van stikstof zodat er geen zuurstof of vocht in achterblijft.
Verdunningpurging
Doorspoelen met verdunning wordt gebruikt voor complexe apparatuur of grote vaten waar doorstroomverplaatsing niet mogelijk is (zoals reactoren, kolommen of tanks met interne onderdelen).
Bij deze methode wordt stikstof in het vat gebracht, dat zich mengt met het inwonende gas en geleidelijk het zuurstofgehalte verlaagt. Het mengsel wordt ontlucht via een uitlaat, die meestal ver van de inlaat geplaatst is om ervoor te zorgen dat het hele volume geveegd wordt. Effectief doorspoelen met verdunning hangt af van de juiste plaatsing van de inlaat- en ontluchtingspunten om dode zones te voorkomen. Er wordt meestal een continue of halfcontinue stikstofstroom gebruikt: terwijl stikstof binnenkomt en zich mengt, verlaat het mengsel het systeem totdat de zuurstof (of andere ongewenste gassen) onder het beoogde niveau is gedaald.
Deze methode vereist gewoonlijk meer stikstof dan verdringingspurging vanwege de menging, maar is zeer geschikt voor apparatuur met interne onderdelen of een complexe geometrie (zoals grote opslagtanks, procesreactoren, ovens of distillatiekolommen). Het zorgt ervoor dat zelfs ingesloten of moeilijk bereikbare plaatsen een inerte atmosfeer krijgen.
Druk-houd vacuüm purgen
Drukbehoud doorblazen (vacuüm doorblazen) is een cyclische methode die wordt gebruikt wanneer apparatuur slechts één opening heeft of wanneer continu doorblazen onpraktisch is. Het vat wordt afwisselend onder druk gezet met stikstof en vervolgens ontlucht (naar de atmosfeer of een veilig systeem).
Bij elke drukopbouw wordt stikstof gemengd met het inwonende gas en bij elke ontluchting wordt een deel van dit mengsel verwijderd. Door de cyclus stapsgewijs te herhalen, worden zuurstof of verontreinigingen gereduceerd tot het gewenste niveau. Het aantal cycli (en de benodigde stikstof) hangt af van de geometrie van het vat en de beoogde zuurstofconcentratie.
Deze methode is vooral effectief bij containers met beperkte openingen (bijvoorbeeld een opslagtank met slechts één mangat). Deze methode, die ook bekend staat als druk-vacuüm of evacuatie doorspoelen, levert grondige resultaten op zonder grote veranderingen aan de apparatuur, maar kan wel tijdrovend zijn. Het wordt vaak gebruikt in reactoren, gesloten tanks of andere vaten waar doorspoelen niet mogelijk is.
Vegende zuivering
Vegend purgen (of sweep-through purging) maakt gebruik van een continue stikstofstroom onder lage druk om ongewenste gassen geleidelijk te verwijderen. De stikstof komt op één punt binnen en het stikstof/gasmengsel verlaat het op een ander punt, waarbij een gestage stroom wordt gehandhaafd zonder aanzienlijke drukopbouw. De stroomsnelheid wordt laag gehouden om turbulentie te voorkomen en een geleidelijke verplaatsing mogelijk te maken.
Deze methode is in wezen een zachte, continue vorm van purgen met verdunning. Deze methode is vooral nuttig voor het handhaven van een inerte atmosfeer tijdens activiteiten of stand-by, zoals in fakkelsystemen (om het binnendringen van lucht en explosieve mengsels te voorkomen), opslagtanks (om het zuurstofgehalte in dakruimtes laag te houden) of pijpleidingen die zuurstofvrij moeten blijven.
In tegenstelling tot eenmalig doorspoelen, kan sweep purging continu of gedurende lange perioden worden uitgevoerd, waardoor een constante “deken” van stikstof wordt gevormd. Hoewel het na verloop van tijd meer gas verbruikt, is het eenvoudig te implementeren en zeer effectief in het handhaven van inerte omstandigheden.
Gebruikelijke toepassingen van stikstof purgeersystemen
Stikstof purgeersystemen worden toegepast in een breed scala aan industrieën en activiteiten. Elke sector heeft baat bij een inerte atmosfeer die apparatuur, processen en producten beschermt:
Laboratoria
Bescherming van kwetsbare materialen, monsters en processen met droge, inerte atmosferen zonder verontreinigingen.
Medisch
Zorgen voor veilige omstandigheden in faciliteiten waar met zuurstofgevoelige of ontvlambare stoffen wordt gewerkt.
Geothermie
Inertisering van expansievaten en pijpleidingen in geothermische verwarmingssystemen om de levensduur te verlengen en stilstand te verminderen.
Chemie
Beveilig reactoren, vaten en ovens door zuurstofvrije, onbrandbare atmosferen te creëren tijdens productie of onderhoud.
Fabricage
Pijpen, slangen en procesleidingen doorspoelen voor het lassen of solderen om aanslag te voorkomen en de productkwaliteit te beschermen.
Brouwerijen
Het doorspoelen van tanks en headspace tijdens de bierproductie om zuurstofopname te voorkomen en een consistente smaakkwaliteit te garanderen.
Voedselindustrie
Stikstof toepassen bij verpakking en opslag om versheid te behouden, bederf tegen te gaan en de houdbaarheid te verlengen.
Stikstof doorspoelen met Presscon
Met meer dan 25 jaar ervaring ontwerpt en bouwt Presscon stikstofoplossingen op maat, geheel in eigen huis. Of het nu gaat om het beschermen van buffervaten in de tuinbouw, het verlengen van de houdbaarheid van voedingsmiddelen, het waarborgen van de veiligheid in chemische processen of het voorkomen van brand in geautomatiseerde opslagfaciliteiten. Dankzij onze energiezuinige HP-PSA-technologie, 24/7 serviceondersteuning en wereldwijde ervaring garanderen wij continuïteit, veiligheid en duurzaamheid voor elke klant. Presscon is uw vertrouwde partner voor betrouwbare stikstof purgeersystemen die processen, producten en mensen beschermen.
Meest gestelde vragen over stikstof purgen
Hoe wordt nitrgen uit de lucht verwijderd?
Een van de meest efficiënte manieren om stikstof van lucht te scheiden is via PSA (Pressure Swing Adsorption). Samengeperste lucht stroomt door vaten met moleculaire koolstofzeven die zuurstof afvangen, terwijl stikstof als productgas door de vaten stroomt. Door het wisselen tussen de vaten leveren PSA-systemen een continue stroom van zeer zuivere stikstof. Deze methode is betrouwbaar, energiezuinig en maakt het gebruik van cilinders overbodig.
Hoe werken stikstofgeneratoren?
Een stikstofgenerator gebruikt perslucht en scheidt stikstof van zuurstof, kooldioxide en waterdamp. Met behulp van PSA- of membraantechnologie wordt stikstof met de vereiste zuiverheid rechtstreeks aan het systeem geleverd. Generatie op locatie garandeert continue beschikbaarheid, onafhankelijkheid van logistiek en lagere bedrijfskosten.
Wat is de meest efficiënte manier om ter plekke stikstof te produceren?
De meest efficiënte oplossing is een krachtige PSA-generator. Met zijn geoptimaliseerde luchtstroom en zeeftechnologie kan hij tot 40-50% energie besparen in vergelijking met traditionele systemen. In combinatie met een modulair ontwerp en slimme regelingen garandeert dit een duurzame, kosteneffectieve en betrouwbare stikstoftoevoer voor industrieën zoals voedingsmiddelen en dranken, chemie, koelopslag, tuinbouw en productie.