Stickstoffbehälter: Funktionsweise, Anwendungsmöglichkeiten und Kosten

Welche das sind und was im Umgang mit Stickstoffbehältern für flüssigen Stickstoff zu beachten ist, darüber informieren wir in den folgenden Abschnitten.

Die Themen in der Übersicht

Flüssigen Stickstoff sicher lagern und transportieren

Stickstoffbehälter sind essenziell für die Lagerung und den Transport von flüssigem Stickstoff. Sie werden den speziellen Stoffeigenschaften gerecht und kommen je nach Einsatzbereich in verschiedenen Ausführungen zum Einsatz. So gibt es neben Lager- und Transportbehältern auch solche, die zum Frieren medizinischer oder pharmazeutischer Proben geeignet sind. Ganz gleich, wie die Behälter für flüssigen Stickstoff aufgebaut sind: Das tiefkalt verflüssigte Gas darf unter keinen Umständen unkontrolliert austreten. Es darf seine Struktur nicht verändern und sollte sich wenn möglich über einen langen Zeitraum hinweg nicht stärker erwärmen. Um das zu gewährleisten, sind neben speziellen Stickstoffbehältern auch verschiedene Anwendungsweisen und Sicherheitsvorkehrungen zu berücksichtigen.

Die Beschaffenheit der Stickstoffbehälter

Flüssiger Stickstoff wird ausschließlich in Behältern aus Metall bevorratet, gelagert und transportiert. Die geläufigsten verwendeten Materialien sind dabei Edelstahl oder Aluminium. Bei flüssigem, nicht brennbarem Stickstoff handelt es sich um ein farb- und geschmackloses sowie geruchsneutrales Medium. Da Stickstoff ausschließlich bei tiefen Temperaturen flüssig bleibt, benötigt er Temperaturen im hohen Minusgradbereich von bis zu -200 Grad Celsius. Entsprechend müssen die sogenannten Dewar-Behälter und Tanks zur Aufbewahrung von flüssigem Stickstoff sowie die Transportbehälter mit einer effektiven Isolierung ausgestattet sein. Doch Stickstoffbehälter ist nicht gleich Stickstoffbehälter.

Dewargefäß, Vorratsbehälter oder Stickstoff-Tank – Die Menge macht’s

Während viele Industrie- und Gewerbebetriebe gasförmigem Stickstoff aus einem Stickstofftank verwenden, kommt in den Bereichen Labor, Medizin und Technik überwiegend flüssiger Stickstoff (LIN) zum Einsatz. Dabei lassen sich kleinere Mengen sehr gut in Dewargefäßen aufbewahren, größere Mengen erfordern Flüssigstickstofftanks in Form von größeren Transport- und Lagerbehältern. In den meisten Fällen handelt es sich um doppelwandige Behälter mit einem Vakuum zwischen innerer und äußerer Hülle. Letzteres reduziert den Wärmeeintrag auf ein Minimum. Dadurch ist sichergestellt, dass lediglich eine geringfügige Verdampfung des flüssigen Stickstoffs erfolgt.

Deware: Leichte Stickstoffbehälter für kleinere Mengen des Gases

Ist der Stickstoffbedarf klein oder benötigen Sie das tiefkalt verflüssigte Gas direkt für Arbeiten in Medizin, Labor oder Forschung, eignen sich Deware. Dabei handelt es sich um superisolierte klein Behälter, die oft mit einem großen Deckel versehen sind. Die Stickstoffbehälter lassen sich mit oder ohne fahrbaren Untersatz ordern und durch ihre geringe Größe auch bequem herumtragen. Wer möchte, bekommt Deware auch mit integrierter Füllstandsregelung, die vor dem Überfüllen und vor dem „Leerlaufen“ schützt.

Die wichtigsten Kennzahlen im Überblick:

• Durchmesser x Höhe: 87 bis 455 x 203 bis 870 mm
• Gewicht (leer/voll): 0,52/30 bis 0,92/72,30 kg
• Stickstoffkapazität: 0,26 bis 62,8 Liter

Die Angaben verstehen sich als Richtwerte, die von Anbieter zu Anbieter unterschiedlich ausfallen können.

Freezer für Proben in der Medizin, der Pharmazie und der Technik

Bei Freezern (auch Gefrierbehälter) handelt es sich um doppelwandige Edelstahltanks mit Vakuumisolierung. Sie sind mit Probenkörben ausgestattet, um Biomaterialien und andere Stoffe für einen langen Zeitraum sicher bei niedrigen Temperaturen bevorraten zu können. Damit das zuverlässig funktioniert, sind die Stickstoffbehälter mit einem weit öffenbaren Deckel ausgestattet. Sie verbrauchen nur wenig Stickstoff und halten das Medium auch in der Gasphase annähernd bei der Temperatur des tiefkalt verflüssigten Stoffs. Für einen hohen Komfort sorgen optional erhältliche automatische Füll- und Kontrollsysteme. Diese überwachen den Füllstand und stellen sicher, dass die kostbaren Waren durch einen Kühlmittelverlust nicht auftauen.

Die wichtigsten Kennzahlen im Überblick:

• Durchmesser x Höhe: 800 x 1342 mm
• Nutzbare Höhe: 750 oder 2 x 370 mm
• Stickstoffkapazität: 430 Liter (135 mm Füllhöhe)
• Verdampfungsrate: 9 Liter pro Tag
• Zulassung: Druckgeräterichtlinie (PED) und Transportgeräterichtlinie (TPED)

Die Angaben verstehen sich als Richtwerte, die von Anbieter zu Anbieter unterschiedlich ausfallen können.

Lager- und Transportbehälter für Hochdruckgase und flüssigen Stickstoff

Geht es um die Lagerung oder den Transport größerer Mengen Stickstoff (flüssig), kommen häufig transportable Einheiten zum Einsatz. Diese verfügen über eine doppelte Hülle mit Superisolierung und Vakuum, die nur sehr wenig Wärme ins Behälterinnere lässt. Der Vorteil: Der flüssige Stickstoff heizt sich nur langsam auf und die Verdampfungsverluste sind minimal. Dazu tragen auch eine Druckhalteanlage und eine optionale Economizer-Einheit bei. Die Lager- und Transportbehälter für Stickstoff sind robust konstruiert. Sie verfügen über stabile Rollen, sind straßentauglich und dadurch auch für den vollgefüllten Transport zugelassen.

Die wichtigsten Kennzahlen im Überblick:

• Durchmesser x Höhe: 500 bis 660 x 1.080 bis 1.800 mm
• Gewicht (leer/voll): 73/129 bis 190/379 kg
• Stickstoffkapazität: 70 bis 240 Liter
• Verdampfungsrate: 1,2 bis 3,5 Liter pro Tag
• Druck im Inneren: 1,5 bis 25 bar
• Zulassung: Druckgeräterichtlinie (PED) und Transportgeräterichtlinie (TPED)

Die Angaben verstehen sich als Richtwerte, die von Anbieter zu Anbieter unterschiedlich ausfallen können.

Mikro-Tanks als Stickstoffbehälter für bis zu 3.000 Liter LIN

Ist der Bedarf an verflüssigtem Stickstoff sehr hoch, kommen sogenannte Mikro-Tanks (Stickstoff-Drucktanks, Micro-Bulk oder MBC) zum Einsatz. Dabei handelt es sich um stationär einsetzbare Lagerbehälter mit großem Fassungsvermögen, die sich optimal für die eigene Anwendung konzipieren lassen. Die superisolierten Edelstahltanks mit Vakuumhülle und Druckhaltung müssen bei optimaler Auslegung nur einmal pro Woche oder Monat befüllt werden und sorgen somit für ein wesentlich einfacheres Bestandsmanagement. Hinzu kommt, dass Anwender durch die Stickstoffbehälter mit oder ohne integrierten Verdampfer auf häufige Flaschenwechsel verzichten können. Sie sparen viel Platz, reduzieren ihren Aufwand und sparen auch in Bezug auf die Kosten, da LIN in größeren Mengen meist günstiger ist. Während die MBC´s für Stickstoff auf stabilen Paletten für den stationären Einsatz geeignet sind, gibt es auch Transportbehälter. Bei diesen schützt ein Stahlrahmen das Innere vor mechanischen Einwirkungen und Schäden.

Die wichtigsten Kennzahlen im Überblick:

• Durchmesser x Höhe: 1.100 bis 1.500 x 2.150 bis 2.770 mm
• Gewicht (leer/voll): 870/1760 bis 1.720/4.350 kg
• Stickstoffkapazität: 950 bis 2.790 Liter
• Verdampfungsrate: 0,78 bis 0,84 % N2 pro Tag
• Druck im Inneren: bis zu 37 bar
• Zulassung: Druckgeräterichtlinie (PED) und Transportgeräterichtlinie (TPED)

Die Angaben verstehen sich als Richtwerte, die von Anbieter zu Anbieter unterschiedlich ausfallen können.

Die Vorteile von großen Stickstofftanks für Industrie- und Gewerbebetriebe

Die zahlreichen Vorteile von flüssigem Stickstoff im Stickstofftank liegen vor allem in der vielseitigen Nutzung und Funktionalität. Einer der größten Pluspunkte für Großbetriebe sind große Stickstoffbehälter und Stickstofftanks. Wenn sich Gewerbe- und Industriebetriebe für Lieferungen großer Mengen von Flüssigstickstoff in großen Behältern entscheiden, so gewähren Verkäufer in der Regel bessere Konditionen. Darüber hinaus fallen oftmals auch die LIN-Preise, entscheidet sich der Käufer für eine Großlieferung von Flüssigstickstoff.

Ein weiterer Vorteil von großen Stickstoffbehältern mit Flüssigstickstoff ist deren Funktionalität. Flüssiger Stickstoff kommt so einfach aus dem Stickstoffbehälter, wie Sie es vom Strom aus der Steckdose gewohnt sind. Der individuelle Aufwand sinkt und Sie haben mehr Platz, da leere Gasflaschen nicht im Weg stehen. Durch das einfachere Handling steigt zudem auch die Sicherheit. Denn je weniger Kontakt mit den Stickstoffbehältern erforderlich ist, umso kleiner ist das Risiko von Unfällen.

Flüssigstickstoff – Anwendungen in der Praxis

Damit Sie den richtigen Stickstoffbehälter für Ihren Zweck finden, sollten Sie die wichtigsten Einsatzbereiche von Flüssigstickstoff kennen. Nachfolgend stellen wir ein paar Anwendungsbeispiele vor: die Lagerung von Bioproben, medizinische Anwendungen wie Kryokonservierung und Kryotherapie und Kaltschrumpfen von Bauteilen.

Lagerung von Bioproben

Im Falle einer Probenlagerung von Eizellen, Spermien oder anderer Bioproben kommen Spezialbehälter (auch Freezer Stickstoffbehälter) zur Anwendung. Diese verfügen neben dem Inhalt von flüssigem Stickstoff auch über platzsparende Einordnungsstrukturen. Neben kleineren Behältern für Einlagerung und Transport mit einem Fassungsvermögen bis zu 80 Ampullen lassen sich in größeren Langzeittanks auch mehr als 20.000 Ampullen lagern. Die Großbehälter sind überwiegend zum Lagern und Einfrieren von Eizellen sowie Samenproben vorgesehen.

Medizinische Anwendungen wie Kryokonservierung und Kryotherapie

Für die Lagerung sowie den Transport von tiefkalten Medien benötigen Sie Kryotanks. Mit Kryotanks von führenden Herstellern sorgen Sie für eine sichere Lagerung sowie hohen Schutz für flüssigen Stickstoff während des Transportes. Viele Stickstoffbehälter eignen sich für den Flüssigstickstoff LN2 (-196 °C).

Für die medizinische Kryotherapie nutzt die Medizin Kälte zur Behandlung verschiedener Krankheiten und Beschwerden. Die Anwendungsmöglichkeiten gehen von kalten Wickeln über die Vereisung von Warzen bis hin zu Therapiemöglichkeiten in der Kältekammer oder Kryosauna. Dazu stehen verschiedene Kryotherapiegeräte zur Verfügung. Flüssiger Stickstoff ist in der Kältetherapie unentbehrlich. Dabei setzt die Medizin auf flexible Verwendung von flüssigem Stickstoff mithilfe von Stickstoff Drucktanks und Stickstoff Dewaren.

Kaltschrumpfen von Bauteilen

Gegenstände dehnen sich bei Erwärmung aus und schrumpfen, wenn sie abgekühlt werden. Diesen vorteilhaften Umstand macht sich die Industrie seit Jahrzehnten in vielen Bereichen zunutze. Flüssiger Stickstoff mit seiner enormen Kälteleistung wird dazu verwendet, Bauteile, exemplarisch Getriebewellen, durch Presspassung miteinander zu verbinden. Besonders in der Automobil-, Luft-, Luftfahrt- oder Raumfahrtindustrie genießt diese Form der Schrumpftechnik, auch Kaltdehnen genannt, einen hohen Stellenwert. Der große Vorteil der Bauteilpassung durch Kaltschrumpfen liegt in der Einfachheit. Metallische Bauteile, wie etwa Wellen und Ringe, werden so auf unkomplizierte Art unlösbar miteinander verbunden.

Transport und Anwendung – Sicherheitshinweise für Stickstoffbehälter und Stickstoff 

Da es sich bei flüssigem Stickstoff um ein Gefahrgut handelt, sind im Umgang und beim Transport einige Punkte zu beachten. Neben der Gefahr durch die extreme Kälte des flüssigen Stickstoffs wirkt das ausströmende Stickstoffgas auch erstickend. In geschlossenen Räumen ist daher große Vorsicht geboten.

Transport und Lagerung von Stickstoffbehältern

Der Transport von Flüssigstickstoff im Stickstoffbehälter erfolgt ausschließlich durch entsprechend geschultes Personal. Gefahrgutvorschriften müssen beachtet werden. Als Anhaltspunkt für den Transport von Gefahrgutbehältern, wie dem Stickstoffbehälter, hat sich die Gefahrgutinformation der 1000-Punkte-Regel als wichtige Grundlage etabliert. Wie bei allen Gefahrgutbehältern sollten Stickstoffbehälter möglichst ‘ruhig’ transportiert werden. Im LKW bedeutet dies, dass die Behälter keinen Bewegungsspielraum haben. Entsprechende Mengenangaben je Behälter dürfen weder während des Transportes noch während der Lagerung überschritten werden.

Sicherheitshinweise im Umgang mit flüssigem Stickstoff

Kommen Menschen während ihrer Arbeit mit diesem fast 200 Grad kalten Material in Berührung, kann dies zu starken Kälteverbrennungen und Atemwegsproblemen führen. Tragen Sie daher immer entsprechende Schutzkleidung:

Tauchen Sie Werkstücke oder Objekte immer mit ruhiger Hand und langsam in die Dewars ein. Erfolgt das Eintauchen unkontrolliert oder ruckartig, kann die Stickstoff-Flüssigkeit spritzen. Davon gehen große Gefahren aus wie Erstickungsgefahr. Das Stickstoffgas oder der Stickstoffnebel daraus verdrängen den Sauerstoff in der Luft. Hier helfen mobile Gaswarnmelder dabei, Gefahren rechtzeitig zu erkennen. Die mobilen Gasdetektoren stellen ein unverzichtbares Hilfsmittel dar, um Stickstoffgase in der Luft aufzuspüren und damit mögliche Schäden an Menschen oder Objekten zu vermeiden.

Stickstoffbehälter – Die Kosten in der Übersicht

Pauschale Preise lassen sich für die verschiedenen Arten der Stickstoffbehälter nicht genau benennen, da flüssiger Stickstoff je nach Verwendung in verschiedenen Behältern aus verschiedenen Materialien sowie von unterschiedlichen Größen gelagert und genutzt wird. Kleinstbehälter, eher für die geringfügige kommerzielle Nutzung, beginnen bei einem Preis von etwa 750 EUR. Stickstoffbehälter für den Industrie-, Gewerbe- und medizinischen Bereich bewegen sich in Preislagen zwischen 1.500 bis hin zu über 10.000 EUR sowie zahlreichen Preiskategorien dazwischen. Entsprechende Preise recherchieren Sie am besten, wenn Sie sich für einen Behälter, der Ihrer Branche und Ihrem Gewerbe entspricht, entscheiden.

Preise für flüssigen Stickstoff

Flüssiger Stickstoff ist vor allem platzsparend. Ein Liter Flüssigkeit im Stickstoffbehälter entspricht etwa 690 Liter gasförmigen Stickstoff. Bei den Preisen lässt sich auch hier keine pauschale Aussage treffen. Es gibt lediglich eine Richtschnur. Zahlreiche Faktoren wie Beschaffenheit, Haltezeit und Verwendungsbereich für das Gas in Flüssigform spielen bei der Preisfindung eine zentrale Rolle. Darüber hinaus kommen noch Transportart, Transportweg, Behälterart sowie Anbieter hinzu. Ferner befragen Anbieter von flüssigem Stickstoff oftmals nach dem Zeitpunkt des Bedarfs: Täglich, pro Woche, pro Monat. Die Preisfindung für Stickstoff ist eine rein individuelle Angelegenheit, die sich nach dem Bedarf ausrichtet. Erfragen Sie Ihren besten Preis für flüssigen Stickstoff am besten beim Anbieter Ihrer Wahl.

Der Stickstoffbehälter – Für Lagerung und Transport nicht zu ersetzen

Stickstoffbehälter vom Fachhersteller gelten als essenziell für die Lagerung sowie den Transport von flüssigem Stickstoff. Die Verwendung anderer Gefäße ist wegen der immensen Kältetemperaturen von bis nahezu 200 Grad und den damit verbundenen Gefahren untersagt. Stickstoffbehälter sind ausschließlich für die Verwendung in Industrie, Gewerbe und Medizintechnik verfügbar. Selbst der Erwerb von Kleinstmengen an flüssigem Stickstoff und kleinen Behältern ist für den privaten Bedarf kaum möglich. Viele Händler liefern ausschließlich an Gewerbekunden. Die hohe Produktanzahl bei den Stickstoffbehältern sowie deren Verwendungsbereiche erfordert eine gewisse Kenntnis sowohl über Stickstoff, Stickstoffbehälter als auch deren Lagerung und Transport. Daher lautet die Empfehlung beim Kauf von Stickstoffbehältern, immer den Rat vom Fachmann, das ist meistens Ihr Händler, einzuholen.

FAQ: Häufig gestellte Fragen und Antworten zu Stickstoffbehältern

Warum benötigt man für flüssigen Stickstoff besondere Behälter?
Flüssiger Stickstoff benötigt spezielle Behälter, da er extrem kalt ist (-196°C) und sich schnell ausdehnt, wenn er verdampft. Diese Behälter, oft Dewargefäße genannt, bestehen aus gut isolierenden Materialien, um die Verdampfung zu minimieren und einen sicheren Transport und Lagerung zu gewährleisten.

Wie sind moderne Stickstoffbehälter im Allgemeinen aufgebaut?

Moderne Stickstoffbehälter (auch Dewargefäße) bestehen aus doppelwandigen, vakuumisolierten Behältern, meist aus Edelstahl oder Aluminium. Die Vakuumschicht minimiert die Wärmeleitung. Innen sind sie oft mit speziellen Isoliermaterialien ausgekleidet, um den Verlust durch Strahlung und Konvektion zu reduzieren und den Stickstoff länger kalt zu halten. Das ist wichtig, um die Verluste durch Verdampfung auf ein Minimum zu reduzieren. Einige Stickstoffbehälter verfügen zudem über Economizer, um den Gasverlust zu minieren. Große Tanks lassen sich darüber hinaus auch mit Verdampfern ausstatten, um das tiefkalt verflüssigte Form gasförmig zu entnehmen. Der Vorteil ist eine platzsparende Lagerung großer Mengen Stickstoff.

Welche Arten von Stickstoffbehältern sind zu unterscheiden?

Es gibt drei Hauptarten von Stickstoffbehältern. Darunter Transportbehälter (robuste, vakuumisolierte Behälter für den sicheren Transport von flüssigem Stickstoff), Lagerbehälter (vakuumisolierte Dewargefäße für die Langzeitlagerung, oft mit zusätzlichen Sicherheitsventilen ausgestattet) und Verbrauchsbehälter (kleinere Dewargefäße für den täglichen Gebrauch, die leicht zugänglich und nachfüllbar sind). Zusätzlich gibt es spezialisierte Behälter, wie kryogene Gefrierschränke und Tanks für industrielle Anwendungen, die größere Mengen fassen und spezifische Sicherheitsanforderungen erfüllen.

Welche Faktoren spielen bei der Auswahl der Behälter eine Rolle?

Bei der Auswahl von Stickstoffbehältern kommt es vor allem auf folgende Faktoren an: Kapazität (passend zur benötigten Menge an flüssigem Stickstoff), Isolierung (gute Vakuumisolierung zur Minimierung der Verdampfung), Mobilität (Transport- oder Lagerbehälter je nach Bedarf), Sicherheitsmerkmale (zum Beispiel Druckventile und stabile Konstruktion) sowie Einsatzbereich (Labor, industriell oder medizinisch).