E-learning gaszuiverheid

Ervoor zorgen dat procesgassen voldoen aan zeer strenge zuiverheidsniveaus is niet alleen essentieel om de consistentie en integriteit tijdens de productie te handhaven, maar ook om het welzijn te beschermen van de operators die met deze gassen werken. Om aan de strenge normen te voldoen, moeten operators verschillende zuiveringsmethoden toepassen, afhankelijk van het type gas en de specifieke vereisten.

Eén benadering van zuivering is fysieke gasscheiding, waarbij de ene component van de andere wordt gescheiden (bijvoorbeeld waterstof uit aardgas). Laten we drie primaire technologieën onderzoeken die worden gebruikt voor fysieke scheiding, elk met een verschillende graad van bereikte zuiverheid:

Membraanscheiding

Membraanscheidingstechnologie wordt gewoonlijk gebruikt voor industriële gassen waar geen strenge zuiverheidsnormen gelden. Bij deze technologie worden duizenden holle vezelmembranen in een behuizing geplaatst waar aan één zijde perslucht doorheen wordt gevoerd. Verschillende gassen hebben verschillende diffusiesnelheden op de vezelwand, en dus kunnen verschillende stroomsnelheden worden gebruikt om verontreinigingen die door de systemen bewegen af te voeren, terwijl het gewenste gas behouden blijft.

Voor industriële gassen is membraanscheiding vaak voldoende om de gewenste gaszuiverheid te bereiken. De eenvoud, prijs en het ontbreken van bewegende delen is voor industriele toepassingen de keus voor dit principe. Membraanscheiding worden veel toegepast in systemen voor raffinage- en petrochemische installaties bij onder meer waterstofzuivering, ammoniaksynthese en koolmonoxidezuivering. Voor hoge en ultrahoge zuiverheidstoepassingen, waarbij een zuiverheidsgraad van meer dan 99,99% of beter nodig is, worden andere methoden gebruikt.

Illustratie: Principewerking van membraanscheiding voor gaszuivering.

Illustratie: werkingsprincipe van Pressure Swing Adsorptie (PSA).

Adsorptie onder druk

Wanneer gassen moeten worden gezuiverd tot op het niveau van enkele honderden ongewenste moleculen per miljoen (PPM), wordt gebruik gemaakt van PSA (Pressure Swing Adsorption). Deze technologie maakt gebruik van paren of reeksen vaten die zijn gevuld met adsorptiemiddelen zoals moleculaire koolstofzeven, zeolieten en houtskool, die vervolgens onder druk worden gezet. Van der Waals krachten - relatief zwakke elektrische krachten die neutrale moleculen in gassen en de meeste organische vloeistoffen en vaste stoffen op elkaar aantrekken - zorgen ervoor dat de toegevoerde gasstroom fysiek wordt geadsorbeerd op de media. Het gewenste gas, dat bij een andere druk en temperatuur wordt geadsorbeerd dan de onzuiverheden, passeert vervolgens met verwijderde onzuiverheden. Aangezien onzuiverheden in de media worden geadsorbeerd wanneer PSA wordt gebruikt, moeten de vaten worden geregenereerd, wat kan worden gedaan door de druk te verlagen, waardoor de ingesloten onzuiverheden vrijkomen, en vervolgens de druk in het vat te verhogen. Zonder dit proces blijven de onzuiverheden achter, waardoor de volgende partij gas wordt verontreinigd.

Een belangrijk voordeel van zuivering in de pressure swing stijl is de mate van zuiverheid die ermee kan worden bereikt, tot 5Ns zuiver gas. Daardoor is het geschikt voor een groot aantal toepassingen met strengere eisen op het gebied van gaszuiverheid dan met membraanscheiding mogelijk is, zoals farmaceutica, laboratoriumonderzoek, ruimtevaart en de halfgeleiderindustrie. Een nadeel van pressure swing adsorptie is dat het dimensioneren en afregelen van het proces complex is. En het adsorptiemiddel is specifiek voor het te zuiveren gas. Daarnaast is een nauwkeurige regeling van druk, temperatuur en flow essentieel. Men kan kiezen voor een enkele purifier voor het werken in batches, of voor een volcontinue systeem met twee purifiers die reinigen en regeneren afwisselen, gestuurd door een PLC.

Cryogene destillatie

Voor de strengste zuiverheidseisen moet cryogene distillatie worden gebruikt. Cryogene destillatie verwijdert onzuiverheden tot een laag PPM-niveau en gebruikt de unieke kookpunten van gassen voor de scheiding. Eerst wordt het gas gekoeld en gaat het door een moleculaire zeef (purifier) om sporen van onzuiverheden zoals vocht te verwijderen, waarna het in een distillatiekolom wordt gevoerd waar het tot cryogene temperaturen wordt afgekoeld tegen de uitstromende gassen. Door de verschillende kooktemperaturen gaat de lucht via een reeks schalen omhoog in de kolom en cascadeert naar beneden als refluxvloeistof. Tijdens dit continue proces worden onzuiverheden verwijderd.

Cryogene destillatie is de meest gebruikte technologie voor toepassingen met ultrahoge zuiverheidseisen waarbij één enkele vervuiling schadelijk kan zijn voor de veiligheid of de operationele resultaten. Het spreekt voor zich dat de cryogene distillatie installatie duur en complex is. De grootte en uitvoering van het systeem varieert sterk, afhankelijk van de toepassing en de hoeveelheid zuiver gas die wordt gebruikt.

Conclusie: de zuiveringstechnologie voor elke zuiveringsnorm

De ideale fysieke gasscheidingsbenadering is sterk afhankelijk van het te zuiveren gas, de toepassing, de omvang van het proces, de industrie en nog veel meer. Wat uw exacte zuiveringsvereisten ook zijn, er zijn technologien beschikbaar voor gebruik op de plaats van bestemming, in microbulk of in bulk die nodig zijn om uw gas vrij te houden van onzuiverheden en klaar om uw bedrijfskritische processen mogelijk te maken. Of deze systemen ook economisch haalbaar zijn hangt van het verbruik. Soms blijkt dit de factor te zijn waardoor wordt gekozen voor gas in flessen of vaten en alleen lokaal gebruik gemaakt wordt van point of use purifiers.