Anlagen-/Apparatebau/Technische Gase Flüchtige Begegnungen

Man subsummiert sie unter den Oberbegriffen „Technische Gase“ oder „Industriegase“: Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, Kohlendioxid, Argon, Acetylen. Es sind flüchtige Produkte, mit denen sich die Gase-Hersteller beschäftigen.

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Man subsummiert sie unter den Oberbegriffen „Technische Gase“ oder „Industriegase“: Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, Kohlendioxid, Argon, Acetylen. Es sind flüchtige Produkte, mit denen sich die Gase-Hersteller beschäftigen.

Doch es ist ein recht profitables Geschäft für die Großen der Gas-Liga: Linde/BOC, Air Liquide, Messer, Praxair, Air Products oder Westfalen. Und ganz im Trend: Immer stärker werden Service-Dienstleistungen nachgefragt. Das Geschäft ist mit Umsatzrenditen im zweistelligen Bereich auch deshalb so profitabel, weil Industriegase für viele Anwender nicht nur hilfreich, sondern sogar unentbehrlich sind.

Einige Beispiele: Sauerstoff beschleunigt Oxidationsprozesse, Inertgase wie Stickstoff und Argon schützen vor unerwünschten Reaktionen, tiefkalte Gase machen Thermoplaste mahlfähig ] oder sie tragen als cryogene „Kältefallen“ zur Rückgewinnung von Lösemitteln bei. Lösemittel sind für eine Reihe von industriellen Prozessen weiterhin unverzichtbar.

Nach Erfüllung ihrer Funktion müssen sie allerdings in geeigneter Weise isoliert und von der umgebenden Atmos-phäre ferngehalten werden - sowohl das BImSch als auch die TA Luft setzen hier enge Grenzwerte. Typische Quellen für lösemittelhaltige Abluft sind in der Verfahrensindustrie beispielsweise Trockner und Reaktoren.

Kältefalle für Lösemittel

Mithilfe der Cryo-Kondensation unter Einsatz von tiefkaltem, flüssigen Stickstoff (-196 °C) lassen sich ohne größeren baulichen Aufwand emittierte Lösemittel effektiv vom Trägergasstrom trennen. Häufig bietet dieses Kondensationsverfahren sogar die Möglichkeit einer stofflichen Wiederverwendung des Wertstoffs „Lösemittel“, zudem kann nicht selten der gasförmige Stickstoff zum Inertisieren genutzt werden.

Das Prinzip der Cryo-Kondensation ist an sich recht einfach: In Wärmetauschern wird eine mit leichtflüchtigen organischen Verbindungen (VOC) beladene Abluft unter Nutzung der Kälteenergie von flüssigem Stickstoff unter den Taupunkt abgekühlt. Die Leichtsieder kondensieren dort wie Wasser auf einer beschlagenen Scheibe und lassen sich auffangen.

Wegen des meist geringen baulichen Aufwands solcher Anlagen bleiben die Investitionskosten niedrig, verglichen mit einer mechanischen Kälteerzeugung oder einer thermischen Entsorgung. Anlagen zur Lösemittel-Rückgewinnung bieten beispielsweise Air Products an (CryoCondap ExStream - eingesetzt im Chlorverbund LII im Industriepark Frankfurt-Höchst.

LII nutzt das System, um schwierige Lösemittel wie Methylenchlorid, Chloroform oder Tetrachlorkohlenstoff aus den Abgasströmen zu entfernen), ebenso Linde, Praxair und Air Liquide. Interessant dabei: Bis zum Oktober 2007 sind nahezu alle Altanlagen auf die neuen Grenzwerte der EU-VOC-RL umzustellen.

Veredelte Oberflächen

Die Vorteile des Einsatzes von Sauerstoff gegenüber Luft liegen hauptsächlich in den niedrigeren Investitionskosten bei Neuanlagen (kleinere Ausrüstungen, kleinere Kompressoren) sowie in der Reduzierung der Betriebskosten (Senkung von Energiekosten und Verlusten, geringere Kosten für Produktrückgewinnung und Emissionsschutz).

Bei bestehenden Anlagen erhöht die Sauerstoffanreicherung die Kapazität bei nur geringen Investitionskosten. So führte Linde z.B. experimentelle Untersuchungen zur Anwendung der Sauerstoffanreicherung bei der Oxidation von Cumol zu Cumolhydroperoxid durch. Die Ergebnisse zeigen, dass sich durch die Sauerstoffanreicherung sowohl der Durchsatz als auch der Umsatz erhöhen lassen. Gase helfen auch bei der Werkstoffvergütung.

Air Products arbeitet auf diesem Gebiet mit der Metal Solutions Technologies (MST) zusammen. Beim Freeze Cycle Processing (FCP) wird das zu behandelnde Material in einem geschlossenen System mit Hilfe von flüssigem Stickstoff auf Tiefstemperaturen heruntergekühlt. FCP bewirkt eine Neuordnung der molekularen Strukturen und sorgt im Ergebnis für deutlich verbesserte Werkstoffeigenschaften (Standzeit, Lebensdauer, Wärmeableitung). Behandelte Gegenstände sind weniger spröde und verschleißfester.

Im Einsatz bei Lebensmittel

Verpacken unter Schutzatmosphären zählt zu den Hauptanwendungsgebieten von Lebensmittelgasen. Sie schirmen die verpackte Ware zuverlässig vor Luftsauerstoff ab und verlängern so die Haltbarkeit. Farb- und Geschmacksveränderungen sowie das Wachstum von aeroben Bakterien und Schimmelpilzen werden gehemmt. Ein weiteres wichtiges Anwendungsgebiet: Kühlen und Frosten.

Zwölf Reinstgase und Gasgemische bilden den Kern der Protadur-Serie von Westfalen, die alle gängigen Anwendungsfelder in der Lebensmittelindustrie abdecken. Dazu zählt Frosten, Härten und Verpacken, Carbonisieren und Hydrieren, Vorspannen und Aufschäumen sowie die Steuerung von Reifeprozessen bei Obst und Gemüse. Ein Beispiel aus der Praxis:

Durch fehlende Kohlensäure beim Abfüllen stiller Getränke bleiben PET-Flaschen instabil. Fügt man den Flaschen allerdings unmittelbar vor dem Verschließen einen Tropfen flüssigen Stickstoffs zu, könne die gewünschte Stabilität problemlos erreicht werden. PET-Flaschen und dünnwandige Dosen werden dadurch etikettierbar, palettier- und transportfähig. Der Charakter des Getränks bleibt vollständig erhalten, da Stickstoff geschmacks- und geruchsneutral ist.

Praxair setzt in der Lebensmittelindustrie u.a. auf Ozon als starkes und umweltfreundliches Desinfektions- und Oxidationsmittel: Es wirkt sowohl bakterizid als auch viruzid und fungizid. Ein weiterer Vorteil von Ozon liegt im schnellen Zerfall; es bleiben somit keine störenden Reaktionsprodukte zurück. Ozon wird in der Lebensmittelindustrie unter anderem für folgende Anwendungen genutzt: Reinigung von Produktionshallen und Lagerbehältern, Desinfizieren von Verpackungen und Glasflaschen, Aufbereitung von Trink-, Mineral- und Brauwasser.

Lagerung und Konservierung

Die Tieftemperaturlagerung biologischer Proben (Kryo-Konservierung) ist ein seit Jahrzehnten insbesondere in der medizinischen und biotechnologischen Forschung & Entwicklung etabliertes Verfahren. Sie stellt derzeit die einzige Möglichkeit dar, Zellen und kleinvolumige Gewebe höherer Organismen über nahezu beliebige Zeiträume hinweg zu lagern.

Die Zellen sind im tiefgefrorenen Zustand in Nährlösungen hinsichtlich ihrer biochemischen Reaktionen vollständig passiv, d.h. der Stoffwechsel ist unter diesen Bedingungen zum Erliegen gekommen. Biologische Systeme überdauern unverändert und ohne Verlust der Vitalität. Air Liquide bietet mit der Cryo-Bank in Krefeld eine Möglichkeit, wertvolles biologisches Material dauerhaft zu konservieren.

Seit über 25 Jahren wurden insgesamt rund 25 000 Proben in der Cryo-Bank deponiert, der aktuelle Bestand beträgt mehr als 10 000 Proben. Sie lagern in vakuumisolierten Kryobehältern bei einer Temperatur unter -150 °C in der Gasphase von flüssigem Stickstoff.

Auch Westfalen arbeitet in diesem Geschäftsfeld: Variabel und den Erfordernissen angepasst, kommen tiefkalter flüssiger Stickstoff und tiefkaltes festes Kohlendioxid (-78°C) in Form von Trockeneis-Pellets zum Lagern, Transportieren und Bearbeiten von temperaturempfindlichen Stoffen und Substanzen zum Einsatz. Termingenaue und verlustfreie Bereitstellung der Kälteträger seien bei diesem Konzept von entscheidender Bedeutung, so das Unternehmen.

Nicht allein das Produkt Gas wird nachgefragt, zunehmend geht es auch um Dienstleistungen. Beispielsweise führt Linde Servicearbeiten in Industrieanlagen der verschiedensten Branchen durch, bei denen technische Gase zum Einsatz gelangen. Um den Kunden dabei die jeweils beste Lösung im Hinblick auf Ausrüstung, Know-how, Personal usw. anbieten zu können, arbeitet das Unternehmen auf internationaler Ebene mit Kooperationspartnern aus dem Bereich Industrie-Service zusammen.

Die wichtigsten, mit der Verwendung von Gasen verbundenen Serviceverfahren sind:

• Molchen und Pipelinesanierung (Stickstoff)
• Rohr- und Pipelinereinigung mit dem Sandjet-Verfahren (Stickstoff)
• Lecktest mit Stickstoff/Helium-Gemischen
• N2-Spülen, Trocknen und Druckprüfungen von Apparaten und Pipelines
• Reaktorservice (flüssiger Stickstoff)
• Strahlreinigung von Apparaten und Rohrleitungen mit Trockeneis-Pellets (Kohlendioxid).

Diese Verfahren tragen dazu bei, die Dauer einer Revision oder Instandhaltungsmaßnahme zu verkürzen, den Anforderungen des Umweltschutzes besser gerecht zu werden und die Anlagen sicher anzufahren.Fazit: Das Potenzial technischer Gase für immer neue, auch wirtschaftlich attraktive Applikationen bleibt hoch. Das sieht offenbar auch Linde-Chef Wolfgang Reitzle so: Mit der Übernahme von BOC ist er als neuer Weltmarktführer an Air Liquide erst einmal vorbeigezogen

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