Teollisessa kryogeenisessa käytetään erittäin alhaisia lämpötiloja prosessien tehostamiseksi. Kylmä tuotetaan syväkylmillä kaasuilla – joko nestemäisinä tai kiinteinä. Nämä syväkylmät nesteytetyt kaasut saadaan pääasiassa ilman hajottamisesta. Teollisen kryogeenian käyttö mahdollistaa ympäristöystävälliset, turvalliset ja tehokkaat prosessit esimerkiksi autoteollisuudessa, kemianteollisuudessa, muovinvalmistuksessa, metallinjalostuksessa, elektroniikkateollisuudessa sekä elintarvike- ja lääketeollisuudessa.
Kylmät teollisuuskaasut prosessien jäähdytykseen
Eksootermiset reaktiot vaativat hallittua jäähdytystä prosessin hallinnan varmistamiseksi. Tämä mahdollistaa reaktoreiden nopean ja tehokkaan jäähdytyksen tarkalla lämpötilan säätelyllä. Jäähdyttämällä -150 °C:seen nestemäisellä typellä vältetään ei-toivotut sivureaktiot. Jäähdytykseen käytetty typpi voidaan käyttää myöhemmin inerttina kaasuna. Tämä vähentää prosessikustannuksia merkittävästi.
Kylmät teollisuuskaasut prosessien jäähdytykseen
Eksootermiset reaktiot vaativat hallittua jäähdytystä prosessin hallinnan varmistamiseksi. Tämä mahdollistaa reaktoreiden nopean ja tehokkaan jäähdytyksen tarkalla lämpötilan säätelyllä. Jäähdyttämällä -150 °C:seen nestemäisellä typellä vältetään ei-toivotut sivureaktiot. Jäähdytykseen käytetty typpi voidaan käyttää myöhemmin inerttina kaasuna. Tämä vähentää prosessikustannuksia merkittävästi.
Teollisuuskaasut kryogeeniseen jauhamiseen
Monet aineet, kuten mausteet, jotkut lääkkeet tai muovit, tarvitsevat hienoksi jauhettua tuotetta jatkojalostusta varten. Esimerkiksi tuotteen pinnan ja siten reaktiivisuuden parantamiseksi. Jauhaminen huoneenlämmössä voi kuitenkin johtaa aineiden tarttumiseen tai laadun/maun heikkenemiseen. Kryogeeninen jauhaminen mahdollistaa sujuvan prosessin pehmeiden, joustavien tai öljypitoisten aineiden kanssa.
Muovit jalostetaan granulaatiksi kierrätystä varten. Tämä prosessi tapahtuu kumimateriaaleille, elastomeereille ja kestomuoveille nestemäisen typen avulla, jotta materiaalit eivät tartu toisiinsa. Kylmässä ympäristössä materiaalit haurastuvat ja voidaan jauhaa hienoksi. Termoplastit ja galvanoidut muoviosat voidaan jauhaa hienoksi vähäisellä energiankulutuksella. Nestemäinen typpi tai hiilidioksidi vähentävät inertinä kaasuna paloriskiä.
Teollisuuskaasut kryogeeniseen kierrätykseen
Kryogeenisessä kierrätyksessä on kyse muun muassa komposiittimateriaalien jäähdyttämisestä ja materiaalien erilaisten laajenemiskertoimien avulla tapahtuvasta erottamisesta. Tähän käytetään nestemäistä typpeä tai nestemäistä CO2:ta.
Tällä tavalla erotellut materiaalit voidaan ottaa talteen erittäin puhtaina ja lisätä uudelleen valmistusprosessiin tai hävittää lajikohtaisesti.
Pienellä energiamäärällä voidaan kierrättää myös kuitu- tai metallivahvistettuja kestomuoveja ja galvanoituja muoviosia. Teollisuuskaasuja käytetään myös litiumakkujen kryogeenisessä kierrätyksessä.
Nesteytetty typpi tai hiilidioksidi vähentävät inertinä kaasuna paloriskiä.
Teollisuuskaasut kryokondensaatiota varten
Haihtuvat orgaaniset yhdisteet (VOC) ovat usein osa kemikaali- tai farmaseuttisten reaktioiden, pinnoitusprosessien ja kierrätysprosessien poistoilman virtauksia. Nykyisen ilmanpuhtautta koskevan teknisen ohjeen (TA Luft, 2022) mukaan päästöille on asetettu uudet raja-arvot. Kryogeenisella poistoilman puhdistuksella tuottajat voivat poistaa VOC-yhdisteitä poistoilmasta. Syväjäähdytetty nestemäinen typpi jäähdyttää poistoilman, kunnes kaasumaiset orgaaniset komponentit tiivistyvät. Lakisääteiset päästövaatimukset voidaan täyttää vähäisellä huoltotarpeella ja erittäin alhaisilla käyttökustannuksilla.
Kondensointiin käytetty typpi voidaan käyttää uudelleen inerttinä kaasuna. Tämä vähentää merkittävästi prosessikustannuksia.
Teollisuuskaasut alumiinin puristukseen
Alumiinin puristusta käytetään alumiinin jalostuksessa alumiiniseosten muokkaamiseen tiettyihin muotoihin ja profiileihin. Alumiini puristetaan erityisellä koneella. Puristuksen etuna on, että sen avulla voidaan valmistaa monimutkaisia ja tarkkoja alumiiniprofiileja, joilla on suuri lujuus ja kestävyys. Puristus on siten erittäin tärkeä tekniikka, jonka avulla voidaan valmistaa monenlaisia muotoja ja kokoja.
Teknisesti katsottuna puristuksessa muotin inertisointi erittäin puhtaalla argonilla tai typellä estää puristetun tuotteen hapettumisen ja poistaa siten tärkeimmän syyn pintavikoihin, kuten muotin painaumiin tai lämpöhalkeamiin. Tämä vähentää hylkyä ja tekee tuotteen kiillotuksesta tarpeettoman.
Toinen sovellus on muotin jäähdyttäminen nestemäisellä typellä. Kaasu jäähdyttää materiaalin ja muotin. Näin ekstruusiovauhtia voidaan lisätä jopa 30 prosenttia ja muottien käyttöikää pidentää merkittävästi.
Teollisuuskaasut betonin jäähdytykseen
Betonin jäähdyttäminen tarkoittaa prosessia, jossa vastavaletun betonin kovettumista ohjataan jäähdyttämällä. Betonin hitaalla jäähdyttämisellä typellä voidaan estää halkeamia ja muita laatuongelmia. Betonin lämpötila pidetään tietyssä vaihteluvälissä, jotta lopputuotteen lujuus ja kestävyys voidaan taata ja jotta se täyttää direktiivien ja rakennuttajien vaatimukset.
Betonin jäähdytys typellä on tehokas tapa parantaa betonin laatua ja ehkäistä ongelmia erittäin lämpimissä ympäristöolosuhteissa. Sitä käytetään usein suurissa, massiivisissa rakennusprojekteissa betonin laadun parantamiseksi ja rakentamisajan lyhentämiseksi.
Teollisuuskaasut tehokkaaseen puhdistukseen
Puhdistus kiinteässä muodossa olevalla hiilidioksidilla (kuivajää) on innovatiivinen menetelmä pintojen puhdistamiseksi epäpuhtauksista. Kuivajäätä käytetään lian, rasvan, maalin ja muiden kerrostumien hellävaraiseen ja tehokkaaseen poistamiseen. Kiinteä hiilidioksidi haurastuttaa epäpuhtaudet. Kiinteä aine kerääntyy syntyviin mikrohalkeamiin. Alkuperäisestä materiaalista riippuen käytetään kahta eri menetelmää:
- Kuivajääpuhdistuksessa käytetään kiinteää CO2:ta pellettien muodossa. Ne ruiskutetaan suuttimella puhdistettavalle pinnalle.
- Lumipuhdistuksessa käytetään paineistettua nestemäistä hiilidioksidia. Heti kun se vapautuu, se muuttuu kiinteäksi CO2:ksi – kuivajäälumeksi. Tätä hienoa kuivajäälunta käytetään hienona suihkuna pintoja säästävään lian poistoon.
Hiilidioksidilla puhdistamisen etuna on puhdistusaineen täydellinen haihtuminen. Tämä poistaa jälkikäsittelyvaiheet, mikä säästää huomattavasti aikaa ja kustannuksia. CO2 on monien teollisten prosessien sivutuote ja siten ympäristöystävällinen puhdistusaine. Kuivajääpuhdistus on puhdistusmenetelmä, joka ei tuhoa materiaalia ja sopii siten myös asennettujen laitteiden puhdistukseen.
- Kuivajääpuhdistus kemianteollisuudessa: Kemianteollisuudessa kuivajääpuhdistusta käytetään usein reaktoreiden, laitoskomponenttien, putkistojen, säiliöiden ja astioiden puhdistukseen.
- Lumipuhdistus kemian- ja muoviteollisuudessa: Herkille laitteille, kuten lämmönvaihtimille tai ohjausyksiköille, lumipuhdistus on kemianteollisuudessa ensisijainen puhdistusmenetelmä.
- Teollisuuskaasut muovipinnoille: Muovipintojen puhdistamiseen ennen pinnoitusta käytetään usein Power Wash -laitetta, jossa on alkalinen puhdistusaine. Tämä menetelmä vaatii useita puhdistus- ja huuhteluvaiheita. Lumisuihkupuhdistus tai kuivajääpuhdistus on tehokas ja perusteellinen menetelmä ruiskuvalukomponenteille, kuituyhdistelmäkomponenteille, mutta myös työkalujen puhdistukseen.
- Kuivajääpuhdistus valimoissa: Kuivajääpuhdistusta käytetään valimoissa mallilaitteiden, painevalumuottien ja valumuottien tehokkaaseen puhdistukseen. Sideainejäämät, voiteluainejäämät ja muut epäpuhtaudet irtoavat ympäristöystävällisesti ja hellävaraisesti. Kuivajääpuhdistus valimossa säästää usein purkutyön. Myös monimutkaisen muotoiset ydinkotelot voidaan puhdistaa täysin tällä menetelmällä.
- Ei-rautametallien lumisuihkupuhdistus: Ympäristöystävällinen lumisuihkupuhdistus mahdollistaa työkalujen ja lisävarusteiden perusteellisen mutta hellävaraisen puhdistuksen ei-rautametallien käsittelyssä.
”Kylmän talteenotto” Eco-Chiller-laitteella
Monet tuotantoprosessit tarvitsevat happea, typpeä, argonia tai hiilidioksidia prosessikaasuna. Aineet varastoidaan usein kuljetussyistä syväjäähdytetyssä nestemäisessä muodossa ns. kylmäkaasuttimissa. Prosessikaasu on siis höyrystettävä. Nestemäisen teollisuuskaasun höyrystämisessä vapautuu suuri määrä lämpöä "jäähdytysenergian" muodossa, jota voidaan hyödyntää jäähdytyskierrossa. Kryogeenisen kaasun talteenottoa voidaan hyödyntää tehokkaasti autoteollisuudessa, koneenrakennuksessa, kemianteollisuudessa, elintarvike- tai lääketuotannossa ja elektroniikassa.
Teollisuuskaasujen toimitusmuodot kryogeenisessa käytössä
Kryogeenisten teollisuuskaasujen, kuten nestemäisen typen ja kiinteän tai nestemäisen hiilidioksidin, toimituksessa ja varastoinnissa on huomioitava muutamia seikkoja. Tavoitteena on optimaalinen toimitus asiakkaan yksilöllisten tarpeiden mukaisesti.
- Nestemäinen typpi toimitetaan yleensä säiliöautoilla. Varastointia varten Air Liquide toimittaa teille tarvittavan kokoisen tyhjiöeristetyn varastosäiliön.
- Toimitamme nestemäistä hiilidioksidia kuivajääksi kaasupulloissa tai pullopaketeissa tai varastosäiliöissä.
- Kuivajää toimitetaan pelletteinä asianmukaisissa kuljetuslaatikoissa. Näitä eristettyjä säiliöitä on saatavana eri kokoina tarpeiden mukaan.
Air Liquiden palvelut teolliseen kryogeeniseen käyttöön
Etsitkö kryogeenistä kaasua prosessiisi? Tuotteillamme tarjoamme korkealaatuisia kaasuja yksilöllisiin sovelluksiisi. Halutessasi saat kattavaa neuvontaa teollisen kryogeenian käytön eduista sovellusalueellasi. Tekniset osastomme ovat käytettävissä suunnitteluun, mitoitukseen ja muotoiluun. Hyödynnä tietämystämme ja kokemustamme turvallisen ja mahdollisimman optimaalisen prosessin suunnittelussa. Voit pyytää teknisen yhteyshenkilön vastaamaan kaikkiin kysymyksiisi oheisella yhteydenottolomakkeella.