Technische Gase für die industrielle Kryogenie

Die industrielle Kryogenie nutzt die tiefen Temperaturen von tiefkalt verflüssigten Gasen oder Trockeneis, um Prozesse effektiver zu gestalten. Kaltvermahlung, Reinigung und Prozesskühlung u.v.m. werden dadurch sicher, umweltschonend und effizient gestaltet. Häufige Einsatzgebiete sind in der Automobilindustrie, der Metallindustrie, der Kunststoffbearbeitung, der Chemie, Pharma und der Elektrotechnik.

In der industriellen Kryogenie werden extrem tiefe Temperaturen genutzt, um effektivere Prozesse zu gestalten. Die Kälte wird durch tiefkalte Gase bereitgestellt – entweder flüssig oder fest. Diese tiefkalt verflüssigten Gase werden hauptsächlich durch die Zerlegung von Luft gewonnen. Der Einsatz der industriellen Kryogenie ermöglicht umweltschonende, sichere und effiziente Prozesse in Branchen wie der Automobilindustrie, Chemie, Kunststoffherstellung, Metallverarbeitung und Elektronikfertigung sowie Lebensmittel und Pharma.

Kryogene Anwendungen von Industriegasen

Für die industrielle Kryogenie werden tiefkalte Industriegase durch eine Prozesskombination aus Kühlung, Kompression und Kondensation hergestellt. Stickstoff wird normalerweise durch den Prozess der Luftverflüssigung gewonnen und weist eine Temperatur von -196 °C auf. Kohlendioxid muss komprimiert und gekühlt werden. Unter Druck und niedrigen Temperaturen kondensiert das CO2, es wird flüssig. Festes Kohlendioxid (Trockeneis) erreicht Temperaturen von -78,5 °C. Diese tiefen Temperaturen beeinflussen das Verhalten von Stoffen im Sinne einer erfolgreichen Prozessführung.
Kryogene Gase werde eingesetzt um Produktionsprozesse sicherer, effizienter darzustellen. Erhöhen aber auch häufig die Qualität der Produkte, oder trägt zu einer gleichbleibenden Qualität durch besser kontrollierbare Prozesse.

Tiefkalte Industriegase für die Prozesskühlung

Exotherme Reaktionen benötigen eine kontrollierte Kühlung für eine kontrollierte Prozessführung. Dadurch ist eine schnelle und effiziente Kühlung von Reaktoren mit exakter Temperatursteuerung möglich. Durch die Kühlung bis -150 °C mit flüssigem Stickstoff werden unerwünschte Nebenreaktionen vermieden. Der zur Kühlung genutzte Stickstoff kann im Anschluss als Inertgas weiterverwendet werden. Dies reduziert deutlich die Prozesskosten.

Industrielle Gase für kryogenes Mahlen

Viele Stoffe, wie Gewürze, einige Arzneimittel oder Kunststoffe, werden in fein vermahlener Produktqualität zur Weiterverarbeitung benötigt. Z.B. um die Oberfläche und somit die Reaktivität des Produktes zu verbessern.  Das Vermahlen bei Raumtemperatur kann jedoch zu Verklebungen oder zum Qualitäts- / Geschmacksverlust der Substanzen führen. Die kryogene Vermahlung ermöglicht einen reibungslosen Prozess bei weichen, flexiblen oder ölhaltigen Stoffen.

Kunststoffe werden zum Recycling zu Granulat verarbeitet. Dieser Vorgang findet bei Gummiwerkstoffen, Elastomeren und thermoplastischen Kunststoffen unter zuhilfenahme von flüssigem Stickstoff statt, damit die Materialien nicht verkleben. In der kalten Umgebung verspröden die Stoffe und lassen sich fein vermahlen. Mit geringem Energieaufwand lassen sich Thermoplaste und galvanisierte Kunststoffteile fein vermahlen. Flüssiger Stickstoff oder Kohlendioxid reduzieren als Inertgas das Risiko eines Brandes.

Industrielle Gase für kryogenes Recycling

Beim kryogenen Recycling geht es darum, u.A. Verbundstoffe zu kühlen und durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Materialien eine Trennung hervorzurufen. Dazu wird flüssiger Stickstoff oder flüssiges CO2 verwendet. 
Die so getrennten Materialien können in sehr hoher Reinheit zurückgewonnen werden und so erneut dem Herstellprozess hinzugefügt, oder Sortenrein entsorgt werden.
Mit geringem Energieaufwand lassen sich auch faser- oder metallverstärkte Thermoplaste und galvanisierte Kunststoffteile wiederverwerten. Industrielle Gase werden ebenfalls beim kryogenen Recycling von Lithiumbatterien angewendet. 
Flüssiger Stickstoff oder Kohlendioxid reduzieren als Inertgas das Risiko eines Brandes.

Industrielle Gase für die Kryokondensation

Flüchtige organische Verbindungen (VOC) sind häufig Bestandteile von Abluftströmen aus chemischen oder pharmazeutischen Reaktionen, Beschichtungsverfahren und Recyclingprozessen. Gemäß der aktuellen „Technischen Anleitung zur Reinhaltung der Luft“ – TA Luft von 2022 – gelten neue Grenzwerte für die Immissionen. Mit einer kryogenen Abluftreinigung können Produzenten VOC’s aus den Abluftströmen entfernen. Tiefkalt verflüssigter Stickstoff kühlt den Abluftstrom, bis die gasförmigen, organischen Komponenten kondensieren. Mit geringen Wartungsaufwand und sehr niedrigen Betriebsmittelkosten können die gesetzlichen Anforderungen für Immissionen eingehalten werden.

Der zur Kondensation genutzte Stickstoff kann im Anschluss als Inertgas weiterverwendet werden. Dies reduziert deutlich die Prozesskosten.

Industrielle Gase zum Aluminium Strangpressen

Aluminium Strangpressen wird in der Aluminiumverarbeitung eingesetzt, um Aluminiumlegierungen in bestimmte Formen und Profile zu bringen. Das Aluminium wird mit einer speziellen Maschine gedrückt. Vorteil hierbei ist, dass durch das Strangpressen komplexe und präzise Aluminiumprofile mit hoher Festigkeit und Haltbarkeit hergestellt werden können. Strangpressen ist damit eine sehr wichtige Technik, die es ermöglicht, eine Vielzahl von Formen und Größen herzustellen.

Technisch gesehen verhindert beim Strangpressen das Inertisieren der Matrize mit hoch reinem Argon oder Stickstoff die Oxidation des Extrudats und eliminiert so die Hauptquelle von Oberflächenfehlern wie Matrizeneinkerbungslinien oder Warmrisse. Damit verringert sich der Ausschuss und macht das Polieren des Produkts überflüssig. 

Eine weitere Anwendung ist das Kühlen der Matrize mittels flüssigem Stickstoff. Das Gas kühlt das Material und die Matrize. Und kann somit die Extrusionsgeschwindigkeit um bis zu 30 Prozent steigern und die Lebensdauer der Matrizen deutlich verlängert werden.

Industrielle Gase zum Betonkühlen

Betonkühlen bezeichnet den Prozess, die Erhärtung von frisch gegossenem Beton, durch Kühlung zu steuern. Durch die langsame Abkühlung des Betons mittels Stickstoff können Risse und andere Qualitätsprobleme verhindert werden. Die Temperatur des Betons wird innerhalb eines bestimmten Bereichs gehalten, um die Festigkeit und Haltbarkeit des Endprodukts zu gewährleisten und die Anforderungen von Richtlinien und Bauherrenvorgaben zu erfüllen. 

Betonkühlen mit Stickstoff ist eine effektive Methode, um die Qualität von Beton zu verbessern, bzw. Problemen bei sehr warmen Umgebungsbedingungen vorzubeugen. Es wird oft bei großen, massiven Bauprojekten eingesetzt, um die Qualität des Betons zu verbessern und die Bauzeit zu verkürzen.

Industrielle Gase für eine effiziente Reinigung

Die Reinigung mit Kohlendioxid in fester Form (Trockeneis) stellt eine innovative Methode dar, um Oberflächen von Verunreinigungen zu befreien. Trockeneis wird genutzt, um Schmutz, Fett, Farbe und andere Ablagerungen schonend und effizient zu entfernen. Das feste Kohlendioxid versprödet die Verschmutzungen. In den entstehenden Mikrorissen sammelt sich der Feststoff. Je nach Ausgangsmaterial werden zwei verschiedene Verfahren eingesetzt:

  • Bei der Trockeneisreinigung wird festes CO2 in Form von Pellets verwendet. Diese werden mit einer Düse auf die zu reinigende Oberfläche gestrahlt.
  • Bei der Schneestrahlreinigung wird unter Druck stehendes, flüssiges Kohlendioxid eingesetzt. Sobald dieses freigesetzt wird, findet eine Umwandlung in festes CO2 statt – Trockeneis-Schnee. Dieser feine Trockeneisschnee wird als feiner Strahl zur oberflächenschonenden Entfernung von Verschmutzungen genutzt.

Die Vorteile der Reinigung mit Kohlendioxid liegen in der vollständigen Verdampfung des Reinigungsmittels. Dadurch entfallen nachträgliche Prozessschritte, was eine deutliche Zeit- und Kosteneinsparung bewirkt. Als Nebenprodukt vieler industrieller Prozesse stellt CO2 ein umweltfreundliches Reinigungsmittel dar. Trockeneisstrahlen als Reinigungsmethode ist zerstörungsfrei und eignet sich somit auch für die Reinigung im eingebauten Zustand.

  • Trockeneisreinigung in der Chemie: In der Chemieindustrie wird die Trockeneisreinigung häufig für Reaktoren, Anlagenkomponenten, Rohrleitungen, Tanks und Behälter eingesetzt.
  • Schneestrahlreinigung in der Chemie- und Kunststoffindustrie: Für empfindliche Anlagen wie Wärmetauscher oder Steuerungseinheiten wird die Schneestrahlreinigung in der chemischen Industrie bevorzugt.
  • Industrielle Gase für Kunststoffoberflächen: Für die Reinigung von Kunststoffoberflächen vor der Beschichtung wird häufig eine Power-Wash-Anlage mit alkalischem Reinigungsmittel eingesetzt. Dieses Verfahren benötigt mehrere Reinigungs- und Spülstufen. Eine Schneestrahl- oder Trockeneisreinigung stellt eine effiziente und gründliche Methode für Komponenten aus dem Spritzguss, Faserverbundbauteile, aber auch die Reinigung der Werkzeuge dar.
  • Trockeneisreinigung in Gießereien: Die Reinigung mit Trockeneis wird in Gießereien zur effektiven Säuberung von Modelleinrichtungen, Druckgussformen und Kokillen eingesetzt. Binderrückstände, Schmiermittelreste und andere Verschmutzungen werden umweltfreundlich und schonend gelöst. Dabei erspart die Trockeneisreinigung in der Gießerei oft den Ausbau. Auch Kernkästen mit komplexen Geometrien lassen sich mit dieser Methode vollständig reinigen.
  • Schneestrahlen von Nichteisenmetallen: Das umweltschonende Schneestrahlen ermöglicht eine gründliche und trotzdem schonende Reinigung von Werkzeugen und Zubehör bei der Verarbeitung von Nichteisenmetallen.

“Kälte-Rückgewinnung” mit dem Eco-Chiller

Viele Produktionsprozesse benötigen Sauerstoff, Stickstoff, Argon oder Kohlendioxid als Prozessgas. Die Stoffe werden häufig aus Transportgründen in tiefkalt verflüssigter Form in sog. Kaltvergasern bevorratet. Das Prozessgas muss also verdampft werden. Beim Verdampfen von flüssigem Industriegas wird eine große Wärmemenge in Form von „Kühlenergie“ frei, die von einem Kühlkreislauf genutzt werden kann. Die Rekuperation von kryogenem Gas kann in der Automobilbranche, im Maschinenbau, in der Chemieindustrie, in der Lebensmittel- oder Pharmaherstellung und in der Elektronik effektiv genutzt werden.

Industrielle Gase für die Kryogenie

Unser Portfolio umfasst die folgenden tiefkalten Industriegase für die industrielle Kryogenie.

Technisches Gas

Summenformel

 Eigenschaften Anwendungsbeispiel

Kohlendioxid, flüssig

CO2

 Tiefkalt, inert

Schneestrahlreinigung
Stickstoff, flüssig

N2

Tiefkalt, inert

Kaltmahlen
Trockeneis, fest CO2

Tiefkalt, inert

 Trockeneisstrahlen
Argon flüssig Ar

Tiefkalt, inert

 

Lieferformen industrieller Gase für die Kryogenie

Für kryogene Industriegase wie flüssigen Stickstoff und festes oder flüssiges Kohlendioxid müssen einige Punkte bei der Lieferung und Lagerung beachtet werden. Das Ziel ist die optimale Versorgung gemäß Ihren individuellen Bedürfnissen. 

  • Die Lieferung von flüssigem Stickstoff erfolgt meist in Tankwagen. Für die Lagerung stellt Ihnen Air Liquide einen vakuumisolierten Speicherbehälter in der benötigten Größe zur Verfügung.
  • Flüssiges Kohlendioxid für Trockeneisschnee liefern wir Ihnen in Gasflaschen oder Flaschenbündeln, oder in Speicherbehältern
  • Trockeneis erhalten Sie als Pellets in entsprechenden Transportboxen. Diese Isolierbehälter stehen Ihnen in verschiedenen Größen je nach Bedarf zur Verfügung.

Service von Air Liquide für die industrielle Kryogenie

Sie suchen für Ihren Prozess nach kryogenem Gas? Mit unseren Produkten bieten wir hochwertige Gase für Ihre individuellen Anwendungen. Auf Wunsch erhalten Sie eine umfassende Beratung zu den Vorteilen der Nutzung der industriellen Kryogenie für Ihren Anwendungsbereich. Unsere technischen Abteilungen stehen Ihnen für die Planung, Auslegung und das Design zur Verfügung. Nutzen Sie unser Wissen und unsere Erfahrung, um einen sicheren und möglichst optimalen Prozess zu gestalten. Mit dem nebenstehenden Kontaktformular können Sie die Rückmeldung eines technischen Ansprechpartners für alle Ihre Fragen anfordern.