Käytämme evästeitä tarjotaksemme käyttäjäystävällisen asiakaskokemuksen. Jatkaessasi sivuston käyttöä, hyväksyt evästeiden käytön. Lue lisää evästeistä.

x

Typen tuotto paineilmasta

Paineilmasta typpeä edullisesti

Typpikaasua käytetään monissa erilaisissa prosesseissa teollisuudessa. Merkittäviä käyttökohteita ovat esim. elintarvikkeiden säilöminen, palonesto ja hapettumisen estäminen.  Typpikaasua on saatavilla monilla eri tavoilla, monissa eri muodoissa. Typpigeneraattori on näistä tavoista yksi ja monessa käyttökohteessa toimintavarmin ja edullisin vaihtoehto. 

Typpigeneraattoreita on ollut markkinoilla jo pitkään, mutta edelleen tekniikka herättää ihmetystä, eivätkä kaikki luota niihin. Tämän blogin tarkoitus on hälventää ennakkoluuloja typpigeneraattoreita kohtaan. Harvemmin typpigeneraattoriin päätyneet asiakkaat ovat olleet tyytymättömiä valintaansa. Typpigeneraattorilla typen hintaan vaikuttaa ainoastaan sähkön hinta, joten typen kustannus ei riipu typen toimittajasta.

Generaattoreilla typpikaasua tehdään paineilmasta. Paineilma sisältää typpeä noin 78 %, happea noin 21 % ja loppu on muita kaasuja. Generaattorit erottelevat typpi- ja happimolekyylit toisistaan koon perusteella. Erotus voi perustua PSA- tai membraanitekniikkaan. Generaattorilla saavutettava typen puhtausaste on 5 % …. 5 ppm.

Typen tuotto paineilmasta PSA (Pressure Swing Adsorprtion) -tekniikalla

PSA-tekniikassa generaattorissa on aina vähintään kaksi tornia, joissa on huokoista molekyyliseulaa. Tornit vuorottelevat siten, että toinen on käytössä ja toinen lepo- tai elvytystilassa. Molekyyliseulassa on pieniä onkaloita, joihin happiamolekyylit mahtuvat, mutta typpimolekyylit eivät.

  • Suodatettu ja kuivattu paineilma johdetaan käytössä olevaan torniin, jolloin happimolekyylit ja muut kaasut imeytyvät molekyyliseulaan, mutta typpimolekyylit pääsevät läpi.
  • Kun molekyyliseula on kyllästynyt eli täyttynyt happimolekyyleillä ja happipitoisuus nousee, typpigeneraattori ottaa käyttöön toisen tornin.
  • Elvytystilaan siirtyvä torni ei ole enää paineisena, jolloin happi- ja muut kaasut huuhtoutuvat ulos pienen vastavirtauksen avulla. Vastavirtaukseen käytetään pieni määrä generaattorin tuottamaa valmista typpeä.
  • Jotta typen tuotto ei katkeaisi tornien vaihdon yhteydessä, generaattorissa on buffer-säiliö, josta otetaan typpeä tornin vaihdon aikana (muutama sekunti).
  • Toimintaperiaate on käytännössä sama kuin adsorptiokuivaimissa, mikä on hyvin yleisesti käytössä oleva kuivaustekniikka.

Typen tuotto paineilmasta PSA tekniikka2

 

  • Mekaanisesti PSA-generaattori sisältää muutaman venttiilin, äänenvaimentimen, suodattimen ja elektroniikkaa.
  • Kuluvia osia ovat käytännössä vain venttiilit, jotka vaihdetaan säännöllisesti huollon yhteydessä.
  • Molekyyliseulaa ei käytännössä tarvitse vaihtaa, mikäli paineilma on puhdasta, kuivaa ja öljytöntä.
  • Pääsääntöisesti generaattorin käyttöikä on noin 20 vuotta.

PSA-generaattorin etuna on sen pitkä käyttöikä ja edulliset käyttökustannukset. Pääsääntöisesti generaattorin takaisinmaksuaika on noin 1-3 vuotta riippuen typen puhtausasteesta ja typen käyttömäärästä.

Esimerkki - typpigeneraattori vs. nestetyppi elintarvikkeiden pakkaamisessa

Elintarviketeollisuudessa käytetään paljon nestetyppeä, minkä puhtaus on lähes 100 % typpeä. Pakkausprosessi vaatii kuitenkin typpeä, jonka jäännöshappipitoisuus on alle 2 %. Generaattorilla voidaan tehdä typpeä, jonka jäännöshappipitoisuus on 0,5 %. Tämä laatu riittäisi erinomaisesti pakkauskäyttöön.

  • Tällaisessa tilanteessa typpigeneraattorin takaisinmaksuaika on normaalisti noin 2 vuotta.
  • Koko generaattorin käyttöiän ajalta säästöt saattavat olla satoja tuhansia euroja.
  • Typpigeneraattorilla typpeä tehdään tarpeen mukaan ja kapasiteettia on helppo säädellä.

PSA-generaattorit ovat pääsääntöisesti ”töpseli seinään” -tyyppisiä laitteita ja generaattorin toiminta on hyvin automatisoitua. PSA-generaattorit sisältävät yleensä happianturin, jolla voi jatkuvasti seurata typen puhtautta.

Typen tuotto paineilmasta membraanitekniikalla

Typpeä voidaan tehdä myös membraanitekniikalla. Tässäkin tapauksessa typen teko perustuu happi- ja typpimolekyylin kokoeroon. Membraanigeneraattorissa on puoliläpäisevä kalvo, joka läpäisee happimolekyylit, mutta ei typpimolekyylejä.

Rakenteeltaan membraanigeneraattori on erittäin yksinkertainen. Käytännössä laitteessa on runko ja sen sisällä membraanipaketti. Generaattori ei sisällä venttiileitä, äänenvaimentimia, elektroniikkaa tai oikeastaan mitään muutakaan. Sisääntuloyhteestä syötetään paineilmaa, ulostuloyhteestä tulee typpikaasua ja huuhteluyhteestä happirikasta kaasua.

Typen tuotto paineilmasta membraani tekniikalla 

  • Membraani mitoitetaan aina tietyille virtauksille. Mikäli virtaus on pienempi, typen puhtaus paranee. Mikäli virtaus on suurempi, tuotto kasvaa, mutta typen puhtaus huonontuu.
  • Membraanin käyttöikä on noin 5 - 10 vuotta, jonka jälkeen membraanipaketti tulee vaihtaa.
  • Membraanilla voidaan tehdä typpeä 0,5 % jäännöshappipitoisuuteen saakka.

Typen teon hyötysuhde ei ole aivan niin hyvällä tasolla kuin PSA-generaattoreissa, mutta toisaalta yksittäisen membraanigeneraattorin hinta on murto-osa PSA-generaattorin hinnasta. Toki asennus vaatii hieman enemmän alkuun, mutta mikäli typen tarve on suuri kuten esim. tuhkan sammutuksessa, järjestelmä voi tulla kymmeniä tai jopa satoja tuhansia halvemmaksi. Pienemmässä mittakaavassa puhutaan tuhansista euroista.

Typen paine

Typen paine on aina noin 0,5 - 1 bar alle paineilman paineen. Osassa käyttökohteissa vaaditaan suurempaa painetta. Tällöin typen painetta voidaan nostaa boostereilla 15 barista aina 300 bar asti.

Typen säilöminen korkeaan paineeseen voi olla järkevää myös silloin, kun typen kulutus on hetkellisesti suurta tai typpeä pitää olla saatavilla esimerkiksi sähkökatkon yhteydessä.

Olemme apunasi typentuottoratkaisun valinnassa

 Typpigeneraattoreille menevän paineilman on oltava puhdasta. Paineilman puhdistukseen ja tekemiseen löytyy Sarlinilta sopivat laitteet.

Sarlinilta on saatavilla myös happigeneraattoreita, jotka ovat käytännössä käänteisiä typpigeneraattoreita: Samalla periaatteella, kuin typpigeneraattorilla voidaan erottaa ilmasta typpi, voidaan happigeneraattorilla erottaa ilmasta happi.

Kysy lisää, autamme mielellämme kustannustehokkaan typentuottoratkaisun valinnassa.

Lue lisää typpigeneraattoreista täältä 

Lisätietoja

Palenius Petja
Palenius, Petja
Avainasiakaspäällikkö
Paineilma
Elintarvike-, panimo-, prosessi- ja kemianteollisuus
Sinkkonen Henri
Sinkkonen, Henri
Avainasiakaspäällikkö
Paineilma
Mekaaninen metsäteollisuus, konepajat, voimalaitokset
Sinkkonen Jani
Sinkkonen, Jani
Avainasiakaspäällikkö
Paineilma
Sairaalat, lääkkeellinen paineilma. Palo- ja pelastuslaitokset, hengitysilma.
Jaerventaus Jukka
Järventaus, Jukka
Avainasiakaspäällikkö
Paineilma
Paperi-, sellu- ja terästeollisuus