Wie funktioniert ein Sauerstoffgenerator für den industriellen Einsatz?

In der modernen industriellen Fertigung besteht eine weit verbreitete Nachfrage nach hochreinem Sauerstoff für verschiedene Anwendungen. Die Beschaffung der benötigten Mengen an Sauerstoffgas kann mit einem eigenen Sauerstoffgenerator kostengünstig erfolgen.

Dieser Artikel beschreibt, wie ein industrieller Sauerstoffgenerator funktioniert und umreißt die gängigsten Anwendungen für das erzeugte Gas.

Was ist ein Sauerstoffgenerator?

Ein Sauerstoffgenerator ist ein Gerät, das Sauerstoff aus Druckluft mittels einer speziellen selektiven Adsorptionstechnologie namens Druckwechseladsorption (PSA) abtrennt. Die im Sauerstofferzeugungsprozess verwendete Druckluft hat eine ähnliche Zusammensetzung wie die Umgebungsluft mit 21 % Sauerstoff und 78 % Stickstoff. Der in der Druckluft enthaltene Sauerstoff fließt durch ein molekulares Zeolithsieb, das Stickstoff zurückhält und so hochreinen Sauerstoff an den Gasauslässen liefert.

Betriebsprinzipien eines PSA-Sauerstoffgenerators

Der Druckwechseladsorptionsprozess für einen PSA-Sauerstoffgenerator ist im Wesentlichen derselbe wie bei einem Stickstoffgenerator, mit einem wesentlichen Unterschied. Das Adsorptionsmaterial in seinem Molekularsieb besteht aus Zeolith und nicht aus Kohlenstoff, wie er in einem Stickstoff-PSA-Gerät vorkommt.

Während des normalen Betriebs wird die durch den Sauerstoffgenerator geleitete Druckluft in ihre Bestandteile zerlegt. Das molekulare Zeolithsieb adsorbiert selektiv den Stickstoff, der ihm begegnet, und lässt hochreines Sauerstoffgas zu einem Produktgasauslass fließen.

Ein besonderes Merkmal von Zeolith, das es ideal für einen Sauerstoffgenerator macht, ist seine Fähigkeit, zurückgehaltenes Stickstoffgas freizusetzen, sobald der Druck im Generator nachlässt. Dies erleichtert die Regeneration des Mediums für einen weiteren Zyklus der Sauerstofferzeugung.

Zusätzlich zu unserer PSA-Variante stellt GENERON auch einen VPSA-Sauerstoffgenerator her, der die Zeolithbehälter mit einem Niederdruckgebläse versorgt und sie mit einem Vakuum regeneriert.

Sauerstoffgenerator vs. Sauerstoffkonzentrator

Diese Begriffe Sauerstoffgenerator und Sauerstoffkonzentrator werden oft austauschbar verwendet und bedeuten im Wesentlichen dasselbe. Generell wird der Begriff Sauerstoffkonzentrator zur Beschreibung eines Sauerstofferzeugungsgeräts im kleineren Maßstab (tragbare Heimkonzentratoren) verwendet, während der Begriff Sauerstoffgenerator häufiger zur Beschreibung von Geräten verwendet wird, die große Mengen an Sauerstoff für die industrielle Fertigung verarbeiten.

Komponenten von Sauerstoffgeneratoren

Die typischen Komponenten einer Sauerstofferzeugungsmaschine sind unten aufgeführt:

• Eine Luftkompressionseinheit
• Partikel- und Koaleszenzfilter
• Instrumentenlufttrockner
• Zwei Zylinder/Türme, gefüllt mit absorbierenden Zeolithpellets
• Ein einzelner Druckstabilisierungsbehälter
• Einlass- und Auslassventile
• Gasumlaufrohre

Obwohl die ersten drei genannten Komponenten technisch gesehen Teil des Sauerstoffgenerators selbst sind, sind sie entscheidend für seine Funktion, da sie saubere, trockene Druckluft für die PSA-Einheit zur Trennung und Sauerstoffkonzentration liefern.

Anwendungen von Sauerstoffgeneratoren

Sauerstoffgeneratoren werden derzeit in einer Vielzahl von gewerblichen und industriellen Fertigungsanwendungen eingesetzt. Diese Geräte spielen eine entscheidende Rolle bei der Bereitstellung nützlicher Mengen an Sauerstoffgas, die für verschiedene Prozesse benötigt werden.

Typische Anwendungen für PSA-Sauerstoffgeneratoren sind:

• Kläranlagen und Abwasserbehandlungsanlagen
• Glasherstellung
• Lebensmittel-/Getränkeindustrie
• Papierherstellung
• Metallurgie
• Chemische Oxidationsprozesse
• Kommerzielle Fischzucht
• Bergbau
• Vergasungsprozesse

Wie funktioniert ein Sauerstoffgenerator?

Ein Sauerstoffgenerator, der die PSA-Technologie nutzt, verwendet die Fähigkeit des absorbierenden Zeolithmaterials, einen Druckluftstrom in seine Bestandteile zu trennen. Der Druckwechseladsorptionsprozess zur Erzeugung von hochreinem Sauerstoff ist ein zweistufiger Zyklus, der gleichzeitige Adsorptions- und Desorptionsaktivitäten in zwei Erzeugungstürmen beinhaltet.

Adsorption

Die Adsorptionsstufe der Sauerstofferzeugung verwendet einen Adsorptionsturm, der mit molekularen Zeolithpellets gefüllt ist, die selektiv Stickstoff zurückhalten, während Sauerstoff unter Druck in einen Sammeltank als Produktgas gelangt.

Dieser Prozess der selektiven Adsorption wird fortgesetzt, bis der Adsorptionsturm seinen maximalen Sättigungspunkt erreicht hat, an dem das Zeolithsieb keine weitere Stickstoffgasabsorption mehr zulässt.