Hohlfasermembran Evonik gewinnt Stickstoff mit „Röhrennudeln“

Evonik Industries hat mit Sepuran N2 eine neue Hohlfasermembran zur Stickstoffgewinnung entwickelt. Die Vorteile der „Röhrennudeln“ gegenüber der klassischen Luftzerlegung bei tiefen Temperaturen und bisherigen Membranverfahren liegt laut dem Hersteller in den niedrigeren Kosten und der Flexibilität.

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Essen – Die neue Hohlfasermembran von Evonik ist seit Anfang 2016 auf dem Markt. Sepuran N2 lässt sich mit bestehenden Anlagen kombinieren, um etwa Bedarfsspitzen abfangen zu können. Darüber hinaus ist die Technologie eine kostengünstige Lösung aufgrund hoher Kapazität und geringem Luftbedarf.

„Wir wollen mit Sepuran N2 unserer Technologieposition bei maßgeschneiderten Membransystemen zur Gasseparation weiter ausbauen“, sagt Goetz Baumgarten, bei Evonik im Segment Resource Efficiency für das weltweite Sepuram Geschäft verantwortlich. Das Kernstück der Technologie, die Hohlfasermembran, besteht aus dem thermisch und chemisch sehr stabilen Hochleistungskunststoff Polyimid und wird von Evonik an seinem österreichischen Standort Lenzing hergestellt. Die Hohlfasern, die an lange, sehr dünne Röhrennudeln erinnern, werden gebündelt, in ein eigens dafür entwickeltes Harz eingebettet und von einem Edelstahlmodul umschlossen. In dem etwa 1,3 m langen Membranmodul befinden sich mehrere 10 000 der 0,5 mm dünnen Röhrchen.

Für die Abtrennung des Stickstoffs wird in die Hohlfasermembranen komprimierte Luft geleitet. Luft besteht aus zwei Hauptbestandteilen: Bis zu 78 % sind Stickstoff, 21 % Sauerstoff. Aufgrund ihrer geringeren Größe können die Sauerstoffmoleküle die Membran leichter passieren als die Stickstoffmoleküle. Der Stickstoff reichert sich deshalb im Innenraum der Hohlfasern auf die gewünschte Reinheit an, während sich auf der Außenseite der Hohlfasern ein O₂-reicher Luftstrom bildet.

Stickstoff-Reinheit regulierbar

Über die Eingangsmenge der Luft lässt sich die N₂-Reinheit regulieren: je geringer die Eingangsmenge, desto hoher die Qualität des Stickstoffs. Für viele Anwendungen ist technischer Stickstoff mit einer Reinheit von 95 bis 98 % ausreichend. Und dort spielt die neue Evonik-Technologie ihre Stärken aus. Gegenüber anderen gängigen Membransystemen benötigt die neue Technologie laut den Herstellern weniger Module und weniger Luft. Ein kleinerer Kompressor senkt die Investitionskosten sowie den Energieverbrauch und der modulare Aufbau macht das System flexibel einsetzbar.

Stickstoff wird als inertes, reaktionsträges Gas in vielen Industriezweigen als Schutzgas eingesetzt, in der Lebensmittelindustrie oder in der Luftfahrt, um die Kerosintanks zu inertisieren und so eine nicht-entflammbare Atmosphäre zu schaffen. Mit einem Marktanteil von mehr als 40 % bildet Stickstoff das größte Marktvolumen im Gasseparationssektor. Das Spezialchemieunternehmen hat in den vergangenen Jahren unterschiedlichste Membransysteme für die Gasseparation entwickelt. Sepuran Green zum Beispiel kommt in der Biogasaufbereitung zum Einsatz, weil es wirkungsvoll Kohlendioxid und Methangas voneinander trennt. Weltweit sind mehr als 70 Aufbereitungsanlagen für Biogas mit den Membranmodulen ausgestattet.

Aktuell baut Evonik seinen österreichischen Standort in Lenzing/Schörfling weiter aus und wird die dort vorhandenen Produktionskapazitäten für Hohlfasermembranmodule der Marke Sepuran verdoppeln. Die Produktion der zusätzlichen Membranmodule soll Ende 2017 starten.

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