Terwijl alles in de cryogene techniek draait om cryogene vloeistoffen, zijn we in onze blogs nog niet eerder uitgebreid ingegaan op de kenmerken, kwaliteiten en toepassingen hiervan.
In deze blog kijken we dan ook naar zeven veelgebruikte cryogene vloeistoffen. We gaan in op verschillende unieke kenmerken en bespreken de rol van de vloeistoffen als cryogene brandstof, energiedrager of koelmiddel in diverse industrieeën. Ook kijken we naar een aantal van onze recente projecten waarbinnen de zeven vloeistoffen centraal stonden.
Cryogene vloeistof 1: Vloeibare stikstof
Stikstof is veruit de meest gangbare cryogene vloeistof onder onze klanten. Dit kleurloze, geurloze, smaakloze én inerte luchtgas heeft een kookpunt van -196 °C en wordt op grote schaal geproduceerd in luchtscheidingsfabrieken. Omdat vloeibare stikstof uit de omgevingslucht kan worden gehaald, is dit een relatief milieuvriendelijk en betaalbaar gas.
De toepassing van vloeibare stikstof is zeer breed. Zo wordt dit cryo gas onder meer gebruikt voor het krimpen van materialen in de automotive industry, het testen of inertiseren van producten in de electronics industry, het cryogeen invriezen van een product in de food industry en het preserveren van geneesmiddelen of biologische materialen in de pharmaceutical- en medical industry. Een bekend voorbeeld hiervan is cryopreservatie.
Demaco heeft veel ervaring met het ontwikkelen van de beste cryogene systemen voor vloeibare stikstof. Onze vacuüm geïsoleerde transferleidingen, kwaliteitsverbeterende producten en cryogene toepassingen worden veel gebruikt voor het vervoeren en verwerken van vloeibare stikstof en zijn uitermate geschikt voor het perfect op temperatuur houden hiervan.
Een grootschalig stikstofproject waarin Demaco een centrale rol heeft gespeeld is het FrieslandCampina Innovation Centre in Wageningen. FrieslandCampina gebruikt vloeibare stikstof voor verschillende tests en productontwikkelingen binnen het centrum, en Demaco kreeg de opdracht om het volledige vacuüm geïsoleerde leidingnet voor de toevoer van vloeibare stikstof te ontwerpen. Een mooie uitdaging voor onze cryogenic engineers, waarin we onze expertise op het gebied van cryogene stikstofsystemen goed hebben kunnen gebruiken.
Cryogene vloeistof 2: Vloeibare zuurstof
Vloeibare zuurstof is een lichtblauwe en reactieve vloeistof die we voornamelijk terugzien bij onze klanten in de space industry, de medical industry en de staalindustrie. Net als stikstof is ook zuurstof een luchtgas dat wordt geproduceerd in luchtscheidingsfabrieken. Het kookpunt van zuurstof ligt iets lager dan dat van stikstof. Pas bij een temperatuur van -183 °C krijgt zuurstof namelijk een vloeibare vorm.
Binnen de space industry wordt vloeibare zuurstof veel gebruikt als oxidant in de voortstuwingssystemen van raketten. De medische industrie maakt voornamelijk gebruik van vloeibare medicinale zuurstof omdat dit minder ruimte in beslag neemt dan gasvormige zuurstof. Dit maakt opslag en vervoer een stuk makkelijker.
Als laatste wordt zuurstof ook in de staalindustrie in grote hoeveelheden gebruikt. Met behulp van dit gas worden koolstofresten uit ruwijzer verwijderd. Omdat staalfabrikanten een constante toevoer van zuurstof nodig hebben, bouwen gasleveranciers vaak luchtscheidingsfabrieken op het terrein van de fabrikant.
Demaco levert cryogene zuurstofsystemen aan diverse industrieën. Zo zorgen onze vacuüm geïsoleerde transferleidingen dat zuurstof veilig van opslagtank naar applicatie of van luchtscheidingsfabriek naar staaloven wordt getransporteerd. En net als bij alle andere koude gassen geldt ook hier dat optimale isolatie de verspilling van zuurstof tegengaat.
Cryogene vloeistof 3: Vloeibare argon
Vloeibare argon is een edelgas dat voornamelijk in gasvormige toestand wordt gebruikt, maar in vloeibare vorm wordt opgeslagen en vervoerd. Vloeibare argon is kleurloos, geurloos, inert en heeft een kookpunt van -185,8 °C.
De toepassing van gasvormige argon is enorm divers. Zo wordt dit gas bijvoorbeeld gebruikt voor het vullen van lampen of voor het beschermen van het smeltbad bij MIG/MAG-lassen. Bovendien heeft argon een isolerende werking en wordt het gebruikt in onder meer dubbel glas.
Demaco levert het leidingwerk en de producten die nodig zijn om argon veilig te kunnen opslaan en vervoeren. We ontwerpen volledige projecten op klantspecificatie en gebruiken vacuümtechnologie en aanvullende producten om de kwaliteit en vloeibare vorm van argon perfect te behouden.
Cryogene vloeistof 4: Vloeibare koolstofdioxide (CO2)
Vloeibare koolstofdioxide is een kleurloze, geurloze en inerte stof met een kookpunt van -78,46 °C. Vooral binnen de food industry wordt koolstofdioxide veel gebruikt in zowel gasvormige- als vloeibare vorm. Zo wordt de cryogene vloeistof onder meer ingezet bij de extractie van olijfolie, als koelmiddel van verschillende voedingsmiddelen en als brandblusmiddel. Daarnaast helpt koolstofdioxide in gasvorm bij het verwijderen van cafeïne uit koffiebonen en bij het carboniseren van bier en frisdranken.
Al is vloeibare koolstofdioxide een relatief warme cryogene vloeistof, dit betekent niet dat voor het verwerken hiervan geen hoogwaardige producten en systemen nodig zijn. Ook vloeibare koolstofdioxide wordt gasvormig wanneer dit opwarmt en goede isolatie is dan ook essentieel.
Demaco levert vacuüm geïsoleerde transferleidingen en aanvullende producten en diensten voor het veilig en effectief vervoeren, opslaan en inzetten van koolstofdioxide. Onze klanten komen uit diverse industrieën en onze producten zijn perfect in staat om de kwaliteit van koolstofdioxide zo hoog mogelijk te houden.
Cryogene vloeistof 5: Waterstof
Dé duurzame brandstof van de toekomst? Waterstof wordt in vloeibare vorm steeds vaker ingezet voor de generatie van energie of als duurzame cryogene brandstof. Het nu nog vrij kostbare gas is geurloos, kleurloos en brandbaar, en heeft een kookpunt van -252,9 °C. Op aarde komt waterstof niet in pure vorm voor. De brandstof en energiedrager wordt daarom uit water (elektrolyse) of aardgas (steam-reforming) geproduceerd.
In de afgelopen jaren is de interesse in vloeibare waterstof als brandstof en energiedrager enorm toegenomen. Voor onder meer de transportsector, de marine industry, de industriële sector en de space industry kan de grootschalige productie van vloeibare waterstof namelijk een grote verbetering op het gebied van duurzaamheid betekenen.
Demaco levert turnkey-oplossingen voor waterstofprojecten overal ter wereld. Enkele voorbeelden van oplossingen die wij onze klanten in de waterstofindustrie bieden zijn vulstations of laadperrons voor vrachtwagens, vacuüm geïsoleerde laadarmen voor schepen, vacuüm geïsoleerde transferleidingen, cryostaten, vacuüm geïsoleerde distributieboxen, waterstofzuiveraars en small-scale waterstofvervloeiers.
Cryogene vloeistof 6: Helium
Ook helium is een van de koudste cryogene gassen. Om helium vloeibaar te houden is een extreem lage temperatuur van -268,9 °C nodig. Hierdoor zijn heliumprojecten afhankelijk van zeer geavanceerde cryogene systemen en hoogwaardige isolatie.
Helium is een kleurloos, geurloos en inert edelgas dat voornamelijk wordt gebruikt binnen het wetenschappelijk onderzoek en in de space industry. Zo heeft vloeibare helium bijvoorbeeld een belangrijke functie in deeltjesversnellers, die met behulp van deze cryogene vloeistof supergeleidend worden gemaakt en gehouden.
Enkele jaren geleden was Demaco betrokken bij een grootschalig project van CERN (European Organisation for Nuclear Research). CERN ontwikkelde een deeltjesversneller waarmee deeltjes in een 26 km lange ondergrondse tunnel met elkaar in botsing werden gebracht. De deeltjes werden versneld door supergeleidende magneten, die met behulp van helium supergeleidend werden gemaakt en gehouden.
Demaco zorgde dat het vloeibare helium de ondergrondse tunnel bereikte en dat de cryogene vloeistof werd verdeeld over de verschillende magneten. Het zeer geavanceerde project bevatte gesloten heliumsystemen en meer dan 3 km aan meervoudig vacuüm geïsoleerde transferleidingen.
Daarnaast stond helium ook binnen het recente ASsuMED-project centraal. Het doel van dit project was de ontwikkeling van een nieuwe techniek voor een compacte, lichte en supergeleidende motor voor vliegtuigen. Voor meer over het ASuMED-project, neem een kijkje in onze recente blog over de cryogenic engine.
Cryogene vloeistof 7: LNG
LNG (Liquid Natural Gas) is een kleur- en geurloze vloeistof die ontstaat wanneer aardgas wordt gekoeld tot cryogene temperaturen van zo’n -162 °C. De cryogene vloeistof is voornamelijk in de marine industry populair als milieuvriendelijk alternatief voor traditionele brandstoffen. In vergelijking met zware stookoliën resulteert de inzet van LNG in een reductie van 25% in de uitstoot van kooldioxide (CO2), een reductie van 90% in de uitstoot van stikstofoxide (NOx) en een reductie van 100% in de uitstoot van zwavel (SO2) en fijne deeltjes.
Naast de marine industry heeft ook de wegtransportsector steeds meer interesse in LNG als cryogene brandstof. De meeste LNG-plants bevinden zich rondom havens, maar in het binnenland zijn ook diverse LNG-tankstations voor vrachtwagens te vinden.
Een voorbeeld van een grootschalig LNG-project waaraan Demaco een belangrijk aandeel heeft geleverd was faciliteit waar de veerboten van Fjordline hun branstof kunnen tanken, in de Noorse havenplaats Risavika. Als onderdeel van dit project leverde Demaco maar liefst 750 meter aan vacuüm geïsoleerde LNG-transferleidingen met een diameter tussen de 6” en 8”.
De verschillen tussen cryogene vloeistoffen
Vloeibaar helium versus vloeibare stikstof of LNG versus vloeibare waterstof. Zijn alle cryogene vloeistoffen nu echt zo verschillend? Uiteraard hebben ze overeenkomsten. Ze zijn allemaal koud en kunnen zowel een gasvormige als een vloeibare vorm aannemen.
Echter, de interessante verschillen maken dat je niet ieder vloeibaar gas in iedere industrie terugziet. Denk bijvoorbeeld aan de extreem lage temperatuur van vloeibaar helium, waarmee supergeleidende magneten kunnen worden gekoeld. Of aan de hoge energiedichtheid van waterstof, waardoor het gas in vloeibare vorm grote hoeveelheden energie kan vervoeren. Of de kenmerken van LNG, die dit vloeibare gas een stuk duurzamer maken dan traditionele brandstoffen.
Iedere cryogene vloeistof is uniek, maar de meeste vloeibare gassen bieden veel waarde in zeer uiteenlopende industrieën over de hele wereld.
Meer weten?
Heb je vragen over de toepassing van cryogene vloeistoffen of de diensten en producten van Demaco? Neem gerust contact met ons op of neem een kijkje tussen onze producten en projecten voor meer informatie.
