Engineering bei tiefkalten Temperaturen
Die Kryotechnik oder Tieftemperaturtechnik ist eine Sonderdisziplin der Verfahrenstechnik und beschreibt allgemein Phänomene und Prozesse bei Temperaturen unterhalb -150 °C. Neben der Erzeugung und der Handhabung von tiefkalten, verflüssigten Gasen treten tiefkalte Temperaturen oft auch bei Fragestellungen verschiedener Zukunftstechnologien und bei der Produktentwicklung auf. Das HINE Team verfügt über eine weitreichende Erfahrung im Bereich Kryotechnik. Ob bei der Planung von Anlagen im Tieftemperaturbereich, der Planung und Durchführung von Versuchen und Prüfungen oder bei der Unterstützung bei der Produktentwicklung für Anwendungen in der Kryotechnik, unsere Ingenieure unterstützen Ihr Team kompetent und effizient.
Was sind kryogene Fluide?
Der Begriff kryogene Fluide ist der Sammelbegriff für alle Stoffe, deren thermodynamischer Zustand eine Temperatur unterhalb -150 °C aufweist. Der Aggregatzustand dieser Fluide kann dabei flüssig oder gasförmig sein. Häufig wird die Kryotechnik aber dazu benutzt, um Gase bei tiefen Temperaturen zu verflüssigen. Im flüssigen Zustand nehmen die Gase ein deutlich geringeres Volumen ein als im gasförmigen Zustand, was den Transport und die Lagerung dieser Gase erst wirtschaftlich macht.
Tiefkalt, verflüssigte Gase umfassen unter anderem die Luftgase Stickstoff, Sauerstoff, Argon, aber auch petrochemische Gase wie Erdgas bzw. Methan (LNG). In verschiedenen Zukunftstechnologien, wie z.B. der Kühlung supraleitender Magnete, wird Helium im flüssigen oder gasförmigen Aggregatzustand unter kryogenen Bedingungen eingesetzt. Zum Speichern und Transportieren von Wasserstoff wird dieser ebenfalls bei tiefkalten Temperaturen verflüssigt.
Welche Besonderheiten hat die Kryotechnik?
Die Siedetemperaturen der wichtigsten tiefkalt
verflüssigten Gase bei Normaldruck sind:
verflüssigten Gase bei Normaldruck sind:
- -162 °C Flüssigerdgas (LNG)
- -183 °C Flüssigsauerstoff (LOX)
- -186 °C Flüssigargon (LAR)
- -196 °C Flüssigstickstoff (LIN)
- -253 °C Wasserstoff (LH2)
Der Umgang mit kryogenen Fluiden weist einige Besonderheiten auf, die bei der Bearbeitung von Aufgabenstellungen der Kryotechnik berücksichtigt werden müssen.
Materialauswahl: Unter anderem muss eine geeignete Materialauswahl getroffen werden, da viele Materialien bei tiefen Temperaturen zur Versprödung neigen.
Volumenunterschied: Auch der relativ grosse Volumenunterschied bei einem Phasenwechsel zwischen flüssiger und gasförmiger Phase muss im Design beachtet werden.
Temperaturunterschied: Der relativ hohe Temperaturunterschied zwischen dem kryogenen Fluid und der Umgebung führt ebenfalls zu verschiedenen Herausforderungen. Der trotz Isolierung kontinuierliche Wärmeeintrag in das Fluid führt dazu, dass ohne technische Gegenmassnahmen das kryogene Fluid zu sieden beginnt und in einem geschlossenen System ein rascher Druckanstieg erfolgt. Hierfür müssen geeignete Sicherheitsarmaturen spezifiziert und an geeigneter Stelle im System eingeplant werden.
Sicherheit: Der Umgang mit kryogenen Fluiden stellt zudem besondere Anforderungen an die Sicherheit des Betriebspersonals. Der Austritt von Gasen birgt die Gefahr von Erstickung. Im Fall von Methan oder Wasserstoff muss der Explosionsschutz gewährleistet werden und im Fall von Sauerstoff ist die Brandgefahr deutlich erhöht. Die tiefkalten Temperaturen führen zudem zur Gefahr durch Kälteverbrennungen durch Berührung kalter Oberflächen, Einatmen tiefkalter Gase oder Kontakt mit dem kryogenen Fluid.
HINE hat das Fachwissen und kennt die Besonderheiten der Kryotechnik, so dass wir Sie bei der Entwicklung von sicheren und effizienten Lösungen unterstützen können.
HINE Dienstleistungen im Bereich Kryotechnik
Anlagenplanung
Bei der Planung von Anlagen in denen kryogene Fluide gehandhabt werden, verfügt die HINE nicht nur über das ingenieurtechnische Fachwissen sondern auch über das Wissen, wie Projekte von der Projektidee bis zur Inbetriebnahme erfolgreich abgewickelt werden. Wir folgen bei der Planung und dem Bau von Anlagen dem bewährten Phase-Gate-Model. Die Besonderheiten der Kryotechnik in Bezug auf die Sicherheit sind uns ebenfalls bekannt und werden in der Planung berücksichtigt.
Wir planen für Sie:
- Abfüllstationen für Tankwagen (Strasse und Schiene)
- Transfer- und Distributionssysteme
- Betankungsanlagen
- Kühlsysteme
- Verdampfersysteme
- Versorgungssysteme
- Produktentwicklung
In der Entwicklung und Optimierung von Produkten, die für den Einsatz unter kryogenen Bedingungen vorgesehen sind, unterstützen unsere Ingenieure Ihr Team mit Rat und Tat. Wir verfügen über das Fachwissen, um Ihre Fragestellungen zu verstehen, die zu Grunde liegende Problematik zu analysieren und Handlungsempfehlungen auszuarbeiten. Auch planen, bauen und betreiben wir Versuchs- und Prüfstände, um Ihr Entwicklungsteam bei der Produktentwicklung und bei Zulassungstests zu unterstützen.
Unabhängig davon, ob Sie eine Anlage für kryogene Fluide planen oder ein Produkt für den Einsatz bei tiefkalten Temperaturen entwickeln bzw. optimieren, unsere Spezialisten in der Kryotechnik unterstützen Sie kompetent.
Sie haben eine Aufgabenstellung im Bereich Kryotechnik? Sprechen Sie uns an!
Warum mit der HINE arbeiten?
Unternehmen werden immer wieder mit dem Themengebiet der Kryotechnik konfrontiert, ohne dass dies im Kernbereich ihrer Geschäftstätigkeit liegt. Dabei müssen insbesondere bei kryotechnischen Aufgabenstellungen bestimmte technische Sachverhalte beachtet werden, um die Effizienz und die Sicherheit der Anwendung zu gewährleisten und Schäden an Menschen und Investitionsgüter zu vermeiden. Mit unserer langjährigen Erfahrung in diesem Themengebiet unterstützen wir Sie dabei die optimale Lösung für ihren Anwendungsfall zu finden. Sprechen Sie uns an, wenn Sie mit Fragestellungen aus der Kryotechnik konfrontiert werden. Wir werden Ihnen mit Sicherheit weiterhelfen können.
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Unvorhergesehene neue Anforderungen? Kein Problem! Die HINE reagiert flexibel auf neue Gegebenheiten oder geänderte Rahmenbedingungen und passt die Projektplanung daran an.
Egal, ob Sie mit Ihrem Projekt ganz am Anfang stehen oder eine bestehende Anlage optimieren möchten, wir hören Ihnen zu und nehmen Ihre Wünsche und Sorgen ernst. Im Rahmen der Grundlagenermittlung stellen wir sicher, dass alle Anforderungen und Rahmenbedingungen für Ihr Projekt aufgenommen werden, und legen so die Basis für ein erfolgreiches Projekt.