Marcel de Groote, Business Intelligence Manager | 7 december 2017
Vloeibare stikstof is mede door zijn chemische en fysische samenstelling het meest gebruikte gas in veel verschillende branches, zoals de chemie, laboratoria, metaal en veterinaire geneeskunde.
Allereerst iets over stikstof als atoom en molecuul. 78% van de atmosfeer en de lucht die wij inademen is stikstof. De drievoudige binding in moleculaire stikstof (N2) is een van de sterkst mogelijke verbindingen in de chemie. Door deze drievoudige verbinding en het feit dat het molecuul stikstof het meest voorkomende is in onze directe leefomgeving maakt dat dit gas multidisciplinair ingezet kan worden tegen acceptabele productiekosten.
Stikstof kan het makkelijkst worden geproduceerd door gefractioneerde destillatie van lucht. Ik hoor u al denken, nu wordt het moeilijk. Maar het betekent niets anders dan dat lucht terug gekoeld wordt tot -196 °C waardoor het vloeibaar wordt. En alles wat vloeibaar is, kun je weer aan de kook (destillatie) brengen.
Op basis van de verschillende kookpunten van lucht, wat een mengsel is van stikstof (78%), zuurstof (21%) en argon (1%), is het mogelijk deze gassen afzonderlijk van elkaar te scheiden (destilleren) tot een zuiverheid van 99,9999%, 6.0 kwaliteit.
Er wordt in de volksmond gezegd dat N2 een inert gas is en dat klopt in zekere zin ook. Onder normale omstandigheden gaat stikstof geen reacties aan met andere stoffen. Echter onder invloed van temperatuur en druk kan dit zeker wel gebeuren en daarmee is het duidelijk geen edelgas.
Vandaag beperk ik me tot het meest gebruikte gas in de industrie. Stikstof. En weliswaar in een specifieke verpakking namelijk in cryogene dewars.
Vloeibare stikstof wordt in de researchlaboratoria veel gebruikt voor het bemonsteren van chemische stoffen. Denk hierbij aan visceuze materialen, zgn. kleverigheid. Zoals plastic dat gemalen dient te worden. Alvorens deze stoffen te malen tot een homogeen mengsel worden deze cryogeen gekoeld om zo de visceuze nadelen te voorkomen.
De vloeibare stikstof wordt met de cryo-service wekelijks langsgebracht en op locatie opgeslagen in cryogene dewars. Dewars worden gebruikt voor het opslaan van vloeibare stikstof (damp- en vloeistoffasen afhankelijk van het vat) en voor het opslaan en afgeven van kleine hoeveelheden vloeibare stikstof. Daarnaast kunnen lab-monsters ook worden opgeslagen in deze dewars.
Vloeibare stikstof wordt binnen de farmaceutisch installatie vaak gebruikt als proceskoeling voor interne koelinstallaties. Het zorgt voor het snel koelen of afkoelen van chemische reacties op zowel kleine schaal, op laboratoriumniveau, als op grote schaal.
Maar denk bijvoorbeeld ook aan het nulstellen en ontluchten van analytische instrumenten met behulp van stikstof.
Vloeibare stikstof wordt mede ingezet als hulpmiddel bij de inzet van cryotherapie in cryo-sauna’s. Tijdens een cryo sauna sessie wordt de bovenste laag van de huid in zeer korte tijd gekoeld met extreem lage temperaturen (tot -196 °C).
De zintuigcellen die zich in de huid bevinden, zenden een krachtig signaal naar de hersenen uit over gevaar aan de buitenkant van het lichaam. Door de langzame verwerking ontvangen de hersenen dit signaal pas wanneer de cryo sauna sessie al voorbij is. Door de extreme kou en de zoektocht van het lichaam naar de oorzaak van het gevaar, begint het lichaam vervolgens alle organen en systemen te resetten. Alle vitale processen worden hierdoor reguleert naar een normaal functiepatroon.
Cryotherapie wordt o.a. ingezet tegen spataderen, reumatische aandoeningen, cardiovasculaire aandoeningen en psychische effecten. Het effect van de cryo sauna behandeling resulteert in een “energy boost” en het verbetert het slaappatroon. In elke sessie wordt endorfine in het gehele lichaam vrij gemaakt dat bijdraagt aan het herstel van depressie, migraine en psychische aandoeningen. En bovenal zorgt dit voor een natuurlijk euforisch gevoel.
Vloeibare stikstof staat het dichts bij ons als mens, bij de dermatologische behandeling van wratten en pigmentvlekken bij de huisarts. Het wrattenspreekuur is eenieder bekend. De huidaandoening wordt weg “gebrand” met vloeibare stikstof. Westfalen zorgt met een goede logistieke cryo-service inzet en aanverwante hulpmiddelen dat de huisarts compleet ontzorgt wordt.
Vloeibare stikstof is zoals al eerder gezegd een multidisciplinaire grondstof en wordt mede ingezet als koelmedium voor de welbekende bloedbanken. Een bloedbank bewaart rode bloedcellen van zeldzame donors bij een temperatuur van -80°C tot -196°C. Daardoor zijn ze maximaal tien jaar houdbaar. Dankzij de bloedbanken is er voor patiënten met zeldzame bloedgroepen passend bloed beschikbaar als dit nodig is.
In de dierengeneeskunde bestaat de toepassing van vloeibare stikstof uit het cryogeen invriezen en opslaan van dierlijk sperma. KI-Stations, in de veeteelt en paarden, verzamelen sperma om deze in een inerte en koude stikstof omgeving op te slaan in rietjes in Dewar-vaten. In deze vaten worden de rietjes via een logistiek- en onderzoekscentrum wereldwijd getransporteerd naar veehouders. Veehouders gebruiken dat sperma voor de kunstmatige inseminatie van hun vee of paarden.
Tal van industriële ondernemingen zoals de metaal, petrochemische industrie en scheepswerven zijn afhankelijk van de inzet van vloeibare stikstof die wordt ingezet voor diverse technieken zoals het pijp vriezen van leidingen, koud krimpen en het afbramen van metalen.
Elke materiaal zet uit of krimpt afhankelijk van het soort materiaal. Per soort materiaal gebeurt dit in meer of mindere mate. Dit wordt uitgedrukt in de uitzettingscoëfficiënt van het materiaal.
De andere variabele is de temperatuur. Hoe kouder het materiaal hoe meer het krimpt. Om van deze eigenschap gebruik te maken in de techniek wordt vloeibare stikstof gebruikt bij -196 °C.
Door middel van koudkrimpen kan er bijvoorbeeld een as-gatverbinding in de machinebouw worden bewerkstelligd. Kort gezegd: de as krimpt door deze af te laten koelen in vloeibare stikstof. Zodra deze koud is, schuif je de as in het gat van bijv. een tandwiel. Nadat beide materialen weer tot omgevingstemperatuur zijn gekomen zitten deze delen muurvast.
Wel belangrijk is te weten met welke materialensoorten je werkt om zo de passingen en toleranties te berekenen. Heeft u hier vragen over of wilt u dit als second opinion door ons laten berekenen neem dan contact met ons op.
Bij het pijp vriezen van leidingen wordt vloeibare stikstof gebruikt voor de gecontroleerde vorming van een “vaste” ijsplug in de pijpleiding. De ijsplug is in staat om zeer hoge differentiële druk te weerstaan en biedt een betrouwbare en effectieve isolatie van de leiding terwijl aanpassingen zoals bijvoorbeeld laswerkzaamheden of andere reparaties worden uitgevoerd. Het kan ook worden ingezet bij bijvoorbeeld de tijdelijke afsluiting van pijpaftakkingen en daarmee ook het verplaatsen van pijpleidingen, klepinstallaties, vervanging van pijpsecties en isolatie van apparatuur.
Wij verzorgen het seminar :”Knowledge is good for business, cryogenic gases” m.b.t. de breede inzet van diverse cryogene gassen. Hierin wordt o.a. behandeld:
Wat is belangrijk bij het installeren van cryogene installaties? Waar en met welke regelgeving dient in principe rekening mee worden gehouden? Wat is gewoon handig? Welke trucs zijn er? Welke speciale functies? Hoe worden plant ontwerp en constructie uitgevoerd? Hoe kunnen storingen snel worden geïdentificeerd en verholpen? Waarom is onderhoud zo belangrijk? Wat zegt de wetgever? En wat brengt deze kennis u verder?
Vloeibare stikstof is heel divers inzetbaar. Staat uw toepassing er niet bij of heeft u vragen en wilt u meer weten over de inzet van cryogene gassen of het seminar? Neem dan contact op ons op.
Gerelateerde blogs
Veel mensen werken dagelijks met (verschillende) gassen. Men is zich door ingesleten gewoontes of automatisme zich niet altijd bewust van de meest veilige manier om met gassen te werken.
Om onze kennis met iedereen te delen heeft Westfalen het afgelopen …
