In de industriële cryogenie worden extreem lage temperaturen gebruikt om processen effectiever te maken. De koude wordt geleverd door cryogene gassen – vloeibaar of vast. Deze cryogene vloeibare gassen worden voornamelijk gewonnen door de ontleding van lucht. Het gebruik van industriële cryogenie maakt milieuvriendelijke, veilige en efficiënte processen mogelijk in sectoren zoals de automobielindustrie, chemie, kunststofproductie, metaalverwerking en elektronica, evenals voedingsmiddelen en farmaceutica.
Cryogene toepassingen van industriële gassen
Voor industriële cryogenie worden cryogene industriële gassen geproduceerd door een combinatie van koeling, compressie en condensatie. Stikstof wordt meestal verkregen door het proces van luchtvloeibaarmaking en heeft een temperatuur van -196 °C. Koolstofdioxide moet worden gecomprimeerd en gekoeld. Onder druk en bij lage temperaturen condenseert de CO2 en wordt het vloeibaar. Vast koolstofdioxide (droogijs) bereikt temperaturen van -78,5 °C. Deze lage temperaturen beïnvloeden het gedrag van stoffen in de zin van een succesvol procesbeheer.
Cryogene gassen worden gebruikt om productieprocessen veiliger en efficiënter te maken. Ze verhogen echter ook vaak de kwaliteit van de producten of dragen bij aan een constante kwaliteit door beter controleerbare processen.
Diepgekoelde industriële gassen voor proceskoeling
Exotherme reacties vereisen een gecontroleerde koeling voor een gecontroleerd procesbeheer. Hierdoor is een snelle en efficiënte koeling van reactoren met een nauwkeurige temperatuurregeling mogelijk. Door koeling tot -150 °C met vloeibare stikstof worden ongewenste nevenreacties voorkomen. De voor de koeling gebruikte stikstof kan vervolgens worden hergebruikt als inert gas. Dit verlaagt de proceskosten aanzienlijk.
Industriële gassen voor cryogeen malen
Veel stoffen, zoals specerijen, sommige geneesmiddelen of kunststoffen, moeten voor verdere verwerking in fijngemalen productkwaliteit worden aangeleverd. Bijvoorbeeld om het oppervlak en daarmee de reactiviteit van het product te verbeteren. Malen bij kamertemperatuur kan echter leiden tot verklevingen of kwaliteits-/smaakverlies van de stoffen. Cryogeen malen maakt een soepel proces mogelijk bij zachte, flexibele of oliehoudende stoffen.
Kunststoffen worden voor recycling verwerkt tot granulaat. Dit proces vindt plaats bij rubbermaterialen, elastomeren en thermoplastische kunststoffen met behulp van vloeibare stikstof, zodat de materialen niet aan elkaar kleven. In de koude omgeving worden de materialen broos en kunnen ze fijn worden gemalen. Met een laag energieverbruik kunnen thermoplasten en gegalvaniseerde kunststofonderdelen fijn worden gemalen. Vloeibare stikstof of kooldioxide verminderen als inert gas het risico op brand.
Industriële gassen voor cryogene recycling
Bij cryogene recycling gaat het er onder andere om composietmaterialen te koelen en door de verschillende uitzettingscoëfficiënten van de materialen een scheiding te bewerkstelligen. Hiervoor wordt vloeibare stikstof of vloeibare CO2 gebruikt.
De aldus gescheiden materialen kunnen in zeer hoge zuiverheid worden teruggewonnen en zo opnieuw aan het productieproces worden toegevoegd, of per soort worden afgevoerd.
Met een laag energieverbruik kunnen ook vezel- of metaalversterkte thermoplasten en gegalvaniseerde kunststofonderdelen worden gerecycled. Industriële gassen worden ook gebruikt bij de cryogene recycling van lithiumbatterijen.
Vloeibare stikstof of kooldioxide verminderen als inert gas het risico op brand.
Industriële gassen voor cryogene condensatie
Vluchtige organische stoffen (VOS) zijn vaak bestanddelen van afvoerluchtstromen uit chemische of farmaceutische reacties, coatingprocessen en recyclingprocessen. Volgens de huidige "Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft" (TA Luft) van 2022 gelden nieuwe grenswaarden voor emissies. Met cryogene afvalgasreiniging kunnen producenten VOS uit de afvalgasstromen verwijderen. Diepgevroren vloeibare stikstof koelt de afvalgasstroom totdat de gasvormige organische componenten condenseren. Met weinig onderhoud en zeer lage bedrijfskosten kan aan de wettelijke eisen voor emissies worden voldaan.
De stikstof die voor de condensatie wordt gebruikt, kan vervolgens als inert gas worden hergebruikt. Dit vermindert de proceskosten aanzienlijk.
Industriële gassen voor het extruderen van aluminium
Aluminium extrusie wordt gebruikt in de aluminiumverwerking om aluminiumlegeringen in bepaalde vormen en profielen te brengen. Het aluminium wordt met een speciale machine geperst. Het voordeel hiervan is dat door extrusie complexe en nauwkeurige aluminiumprofielen met een hoge sterkte en duurzaamheid kunnen worden geproduceerd. Extrusie is daarmee een zeer belangrijke techniek die het mogelijk maakt om een groot aantal vormen en maten te produceren.
Technisch gezien voorkomt het inertiseren van de matrijs met zeer zuiver argon of stikstof bij het extruderen de oxidatie van het extrudaat en elimineert zo de belangrijkste bron van oppervlaktefouten zoals matrijsinkepingen of warmtescheuren. Dit vermindert het afval en maakt het polijsten van het product overbodig.
Een andere toepassing is het koelen van de matrijs met vloeibare stikstof. Het gas koelt het materiaal en de matrijs. Hierdoor kan de extrusiesnelheid met wel 30 procent worden verhoogd en wordt de levensduur van de matrijzen aanzienlijk verlengd.
Industriële gassen voor het koelen van beton
Betonkoeling is het proces waarbij het uitharden van vers gestort beton wordt geregeld door middel van koeling. Door het beton langzaam af te koelen met stikstof kunnen scheuren en andere kwaliteitsproblemen worden voorkomen. De temperatuur van het beton wordt binnen een bepaald bereik gehouden om de sterkte en duurzaamheid van het eindproduct te garanderen en te voldoen aan de eisen van richtlijnen en bouwvoorschriften.
Het koelen van beton met stikstof is een effectieve methode om de kwaliteit van beton te verbeteren en problemen bij zeer warme omgevingsomstandigheden te voorkomen. Het wordt vaak gebruikt bij grote, omvangrijke bouwprojecten om de kwaliteit van het beton te verbeteren en de bouwtijd te verkorten.
Industriële gassen voor een efficiënte reiniging
Reiniging met koolstofdioxide in vaste vorm (droogijs) is een innovatieve methode om oppervlakken te ontdoen van verontreinigingen. Droogijs wordt gebruikt om vuil, vet, verf en andere afzettingen voorzichtig en efficiënt te verwijderen. De vaste koolstofdioxide maakt de verontreinigingen broos. De vaste stof verzamelt zich in de ontstane microscheurtjes. Afhankelijk van het uitgangsmateriaal worden twee verschillende methoden gebruikt:
- Bij droogijsreiniging wordt vaste CO2 in de vorm van pellets gebruikt. Deze worden met een spuitmond op het te reinigen oppervlak gespoten.
- Bij sneeuwstraalreiniging wordt vloeibaar koolstofdioxide onder druk gebruikt. Zodra dit vrijkomt, vindt er een omzetting plaats in vast CO2 – droogijssneeuw. Deze fijne droogijssneeuw wordt als een fijne straal gebruikt om vervuiling op een oppervlaktevriendelijke manier te verwijderen.
De voordelen van reinigen met kooldioxide liggen in de volledige verdamping van het reinigingsmiddel. Hierdoor zijn er geen verdere processtappen nodig, wat een aanzienlijke tijd- en kostenbesparing oplevert. Als bijproduct van veel industriële processen is CO2 een milieuvriendelijk reinigingsmiddel. Droogijsstralen als reinigingsmethode is niet-destructief en daarom ook geschikt voor reiniging in ingebouwde toestand.
- Droogijsreiniging in de chemie: In de chemische industrie wordt droogijsreiniging vaak gebruikt voor reactoren, installatieonderdelen, leidingen, tanks en reservoirs.
- Sneeuwstraalreiniging in de chemische en kunststofindustrie: voor gevoelige installaties zoals warmtewisselaars of besturingseenheden heeft sneeuwstraalreiniging de voorkeur in de chemische industrie.
- Industriële gassen voor kunststofoppervlakken: voor het reinigen van kunststofoppervlakken vóór het coaten wordt vaak een powerwash-installatie met alkalisch reinigingsmiddel gebruikt. Dit proces vereist meerdere reinigings- en spoelfasen. Sneeuwstraal- of droogijsreiniging is een efficiënte en grondige methode voor spuitgietonderdelen, vezelversterkte componenten, maar ook voor het reinigen van gereedschappen.
- Droogijsreiniging in gieterijen: Droogijsreiniging wordt in gieterijen gebruikt voor het effectief reinigen van modelinrichtingen, spuitgietmatrijzen en kokillen. Bindmiddelresten, smeermiddelresten en ander vuil worden op milieuvriendelijke en zachte wijze verwijderd. Droogijsreiniging in de gieterij maakt demontage vaak overbodig. Ook kernkasten met complexe geometrieën kunnen met deze methode volledig worden gereinigd.
- Sneeuwstralen van non-ferrometalen: het milieuvriendelijke sneeuwstralen maakt een grondige en toch zachte reiniging mogelijk van gereedschappen en accessoires bij de verwerking van non-ferrometalen.
"Koude-terugwinning" met de Eco-Chiller
Veel productieprocessen hebben zuurstof, stikstof, argon of kooldioxide als procesgas nodig. Om transportredenen worden deze stoffen vaak in diepgevroren vloeibare vorm opgeslagen in zogenaamde koudvergassers. Het procesgas moet dus worden verdampt. Bij het verdampen van vloeibaar industrieel gas komt een grote hoeveelheid warmte vrij in de vorm van "koelenergie", die kan worden gebruikt door een koelcircuit. De recuperatie van cryogeen gas kan effectief worden gebruikt in de automobielindustrie, de machinebouw, de chemische industrie, de voedingsmiddelen- of farmaceutische productie en de elektronica.
Leveringsvormen van industriële gassen voor cryogenie
Voor cryogene industriële gassen zoals vloeibare stikstof en vaste of vloeibare kooldioxide moet bij de levering en opslag rekening worden gehouden met een aantal punten. Het doel is een optimale levering volgens uw individuele behoeften.
- Vloeibare stikstof wordt meestal geleverd in tankwagens. Voor de opslag stelt Air Liquide u een vacuümgeïsoleerde opslagtank ter beschikking in de gewenste grootte.
- Vloeibaar kooldioxide voor droogijs leveren wij in gasflessen of flessenbundels, of in opslagtanks
- Droogijs is verkrijgbaar in de vorm van pellets in speciale transportboxen. Deze isolatiecontainers zijn verkrijgbaar in verschillende maten, afhankelijk van uw behoeften.
Service van Air Liquide voor industriële cryogenie
Bent u op zoek naar cryogeen gas voor uw proces? Met onze producten bieden wij hoogwaardige gassen voor uw individuele toepassingen. Op verzoek krijgt u uitgebreid advies over de voordelen van het gebruik van industriële cryogenie voor uw toepassingsgebied. Onze technische afdelingen staan tot uw beschikking voor de planning, het ontwerp en de uitvoering. Maak gebruik van onze kennis en ervaring om een veilig en zo optimaal mogelijk proces te ontwerpen. Met het bijgaande contactformulier kunt u een technische contactpersoon vragen om al uw vragen te beantwoorden.