Argon flüssig: Angebote, Eigenschaften, Einsatzzwecke

Die Themen im Überblick

Flüssiges Argon (LAR) ist ein tiefkalt verflüssigtes Gas

Argon (Ar) mach etwa 0,934 Volumenprozent der Luft in unserer Umgebung aus. Es ist in der Regel gasförmig und in diesem Aggregatzustand für zahlreiche Einsatzbereiche geeignet. So kommt das Gas als Schutzgas beim Schweißen, als Schneidgas beim Laserschneiden oder als Füllgas zur Isolierung mehrschichtiger Fensterscheiben zum Einsatz. Konventionell lagert es dabei in Gasflaschen, Gasflaschenbündeln oder Bündelbatterieanlagen, die jedoch nur eine begrenzte Gasmenge bevorraten. Reicht diese nicht, um einen dauerhaften Anlagenbetrieb ohne häufige Tausch- oder Tankvorgänge zu ermöglichen, können Sie Argon flüssig kaufen. Hersteller kühlen das Gas dann auf – 185 Grad Celsius ab, um es in den flüssigen Aggregatzustand zu überführen. Da das Gasvolumen (aus dem Normzustand) dabei um 1/835 schrumpft, lässt sich der Rohstoff tiefkalt verflüssigt wesentlich kompakter bevorraten als unter hohem Druck.

Nach dem Verdampfen wie gewohnt in zentralen Anlagen nutzbar

Da die meisten Anwendungen Argon flüssig nicht verarbeiten können, ist es vor dem praktischen Einsatz in die gasförmige Phase zurückzubringen. Diese Aufgabe übernehmen Verdampfer, die das verflüssigte Gas mit Wärme versorgen. Das Medium dehnt sich dadurch aus und lässt sich im Normzustand oder bedarfsgerecht verdichtet wie gewohnt verwenden.

Ursprung für Flüssigargon ist die Luft in unserer Umgebung

Argongas ist ein natürlicher Bestandteil der Luft und aus dieser auch zu gewinnen. Möglich ist das mit dem sogenannten Linde-Verfahren, bei dem Hersteller die Luft erst abkühlen, bevor sie die verschiedenen Gase entsprechend ihrer Siedetemperatur trennen und sammeln. Experten sprechen dabei auch von der fraktionierten Destillation, die übrigens auch bei der Gewinnung von flüssigem Sauerstoff und flüssigem Helium zum Einsatz kommt.

Eigenschaften und Kennwerte des Gases in der Übersicht

Bei Argon handelt es sich um ein farbloses und reaktionsträges Gas. Es trägt das Elementsymbol „Ar“, hat die Ordnungszahl 18 im Periodensystem der Elemente und steht dort in der 18. IUPAC-Gruppe. Als Edelgas existiert es unter anderem neben Neon und Krypton. Argon ist der dritthäufigste Bestandteil der Luft in unserer Atmosphäre und damit das günstigste aller verfügbaren Edelgase. Es lässt sich mit etablierten Verfahren gewinnen und in vielen technischen Bereichen einsetzen.

Bei Normaldruck hat flüssiges Argon eine Temperatur von – 185,87 Grad Celsius (87,28 Kelvin). Die Dichte beträgt 1,784 Kilogramm pro Kubikmeter (gasförmig bei Normaltemperatur) und 1,39 Kilogramm pro Liter im flüssigen Zustand.

Die folgende Tabelle zeigt die wichtigsten Eigenschaften von tiefkalt verflüssigtem Argon in der Übersicht.

Kriterien	Eigenschaften von Argon flüssig (LAR)
Name und Symbol	Argon, Ar (bzw. Argon flüssig oder LAR)
Ordnungszahl und Kategorie	18, Edelgas
Eigenschaften	farb-, geruchlos, reaktionsträge und erstickend
Aggregatzustand	gasförmig oder tiefkalt verflüssigt
Dichte (Gas)	1,784 kg/m³ (bei 0 °C) und 1,669 kg/m³ (bei 15 °C)
Dichte (Flüssigkeit)	1,39 kg/l bzw. 1.390 kg/m³
Schmelzpunkt	– 189,3 °C (83,8 K)
Siedepunkt	-185,86 °C (87,29 K)
Schmelzenthalpie	1,18 kJ/mol
Verdampfungsenthalpie	6,52 kJ/mol
Wärmeleitfähigkeit (Gas)	0,01772 W(m*K)

Geht ein Liter Argon vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand über, entstehen rund 835 Liter Gas (0 °C und 1,01325 bar). Wie viel der Stoff wiegt und wie die Umrechnung funktioniert, zeigt die folgende Tabelle im Überblick:

Volumen im gasförmigen Zustand (Normzustand)	Volumen im flüssigen Zustand (am Siedepunkt)	Gewicht von gasförmigem und flüssigem Ar
1.000 Liter	1,197 Liter	1,669 kg
853 Liter	1 Liter	1,394 kg
599 Liter	0,717 Liter	1,00 kg

Ein Vergleich der Werte in der Tabelle verdeutlicht den immensen Volumenunterschied zwischen Argon flüssig und gasförmig (im Normzustand). Da selbst die Verdichtung unter hohem Druck keine derartige Volumenreduzierung ermöglicht, ist die kryogene Lagerung die platzsparendste Lösung, um die Gase in großen Mengen zu bevorraten. Sinnvoll einsetzen lässt sie sich dabei vor allem in Anlagen mit sehr hohem Gasbedarf.

Viele Einsatzbereiche für gasförmiges und flüssiges Argon

In der Praxis kommt das Gas überwiegend gasförmig zum Einsatz. Hier punktet es zum einen mit seinem reaktionsträgen Verhalten. Zum anderen besticht es aber auch damit, dass es als am häufigsten vorkommendes Edelgas günstiger ist als andere. Welche Einsatzbereiche sich dabei ergeben, zeigt die folgende Übersicht:

• Füllgas in Gasentladungslampen (Beleuchtungsindustrie)
• Trägergas in der Gaschromatografie (Labor und Forschung)
• Schutzgas in der Metallurgie bei der Titan- sowie Silicium-Herstellung, der Schmelzraffination und zum Entgasen von Metallschmelzen
• Schweißgas (Schutzgas) beim Metall-Inertgas-Schweißen (MIG) und Wolfram-Inertgas-Schweißen (WIG)
• Schutz-, Treib- und Packgas in der Lebensmittelindustrie (Lebensmittelzusatzstoff E 938)
• Löschgas in der Objektsicherung, vornehmlich im Bereich empfindlicher EDV-Anlagen
• Tauchgas zum Befüllen von Trockentaucheranzügen (guter Wärmeschutz, aber narkotisierend, daher in der Regel kein Atemgas)
• Dopingmittel im Sport (Sauerstoffmangel bei der Inhalation begünstigt Ausschüttung von Erythropoetin (EPO) und die Bildung roter Blutkörperchen für einen besseren Sauerstofftransport)
• Füllgas bei der Herstellung mehrschichtiger Fensterscheiben (besserer Wärmeschutz durch niedrige Wärmeleitfähigkeit)
• Lasergas beim Laserschneiden, insbesondere beim Schmelzschneiden und Sublimierschneiden

Beim Tauchen, beim Scheißen oder bei der Herstellung von Fenstern: Die Einsatzbereiche des inerten Edelgases sind besonders groß. Möchten Sie Argon flüssig bestellen, sollten Sie jedoch auf die entsprechende Reinheit achten. Denn diese kann technische Prozesse oder Laborergebnisse stark beeinflussen. Verfügbar ist flüssiges Argon dabei üblicherweise in der Reinheitsklasse 4.6 (99,996 %), 5,0 (99,999 %) oder höher.

Der Einsatz tiefkalt verflüssigter Gase bringt viele Vorteile

Wer Argon flüssig bestellt, profitiert von zahlreichen Vorteilen. Der größte liegt in der platzsparenden Lagerung großer Gasmengen. Diese reduziert Tankvorgänge, spart personelle Ressourcen und vereinfacht den Einkaufsprozess. Darüber hinaus profitieren Nutzer von verflüssigtem Gas auch von finanziellen Vorteilen. Denn mit steigender Abnahmemenge fallen die Konditionen in der Regel günstiger aus. Die folgende Übersicht zeigt die wichtigsten Vorteile tiefkalt verflüssigter Gase:

• große Einkaufsmengen und hohe Lagerkapazitäten durch geringes Volumen
• höhere Abnahmemengen sorgen in vielen Fällen für niedrigere Argon-Preise
• einfacheres Gashandling ohne häufige Tausch- und Tankvorgänge

Der Bezug von flüssigem Argon ist allerdings auch mit Nachteilen verbunden. Dazu zählen vor allem die Kosten, die bei der Anschaffung von Großtanks für tiefkalt verflüssigte Gase anfallen. Zudem birgt der Einsatz kryogener Flüssigkeiten ein gewisses Gefahrenpotenzial, das sich mit einem individuellen Sicherheitskonzept jedoch minimieren lässt.

Quellen und Lösungen zur Gewinnung von Flüssigargon

Das Edelgas ist ein Hauptbestandteil der Luft, aus der es sich auch gewinnen lässt. Möglich ist das mit dem Linde-Verfahren und der fraktionierten Destillation. Diese eignet sich neben der Extraktion von Argon unter anderem auch zur Gewinnung von Sauerstoff und Stickstoff aus der Luft. Der Ablauf lässt sich dabei in zwei Schritten erklären.

Schritt 1: Luftverflüssigung mit dem bewährten Linde-Verfahren

Zunächst bringen Kompressoren Umgebungsluft auf einen Druck von 200 bar. Ist das erledigt, kühlen die Anlagen die Druckluft auf etwa 20 Grad Celsius herunter, bevor sich diese schlagartig entspannt. Die Ausdehnung verbraucht dabei so viel Energie, dass sich die Luft stark abkühlt. Während der größte Teil dabei in den flüssigen Aggregatzustand übergeht, lässt sich nicht verflüssigtes kaltes Gas nutzen, um die Druckluft nach der Verdichtung zu kühlen. Die folgende Grafik stellt den Ablauf grafisch dar.

Schritt 2: Fraktionierte Destillation der tiefkalt verflüssigten Luft

Ist die Luft flüssig, geht es um das Trennen der einzelnen Bestandteile. Möglich ist das in hohen Behältern mit unterschiedlichen Böden. Hier verdampft die flüssige Luft zunächst, bevor die einzelnen Bestandteile entsprechend ihrer Siedetemperatur auf verschiedenen Höhen wieder kondensieren. Die verflüssigten Gase sammeln sich daraufhin auf den jeweiligen Böden und lassen sich aus der Anlage entnehmen.

Argon flüssig (LAR) kaufen: Lieferformen und Lagerorte

Sind Sie von den Vorteilen des kryogenen Mediums überzeugt und möchten Argon flüssig bestellen? Dann erfolgt die Lieferung in der Regel im Straßentankwagen. Dieser ist mit einem superisolierten Tank ausgestattet, um flüssiges Argon in lokale Klein- und Großtanks einzuspeisen.

LAR-Deware und lokale Kleintanks für tiefkalt verflüssigtes Gas

Die kleinste Lagerform stellen dabei Dewargefäße oder Kleintanks dar. Diese bestehen in der Regel aus einer doppelwandigen Hülle mit einem Vakuum dazwischen. Letzteres minimiert die Wärmeeinträge und sorgt somit für eine geringe Eigenverdampfung. Zu letzterer kommt es, wenn sich das Gas im Tank erwärmt und den gasförmigen Zustand einnimmt.

Argon-Großtanks für bis zu 80.000 Liter kryogener Flüssigkeit

Geht es um den Einsatz in der Industrie, kommen in der Regel Großtanks für tiefkalt verflüssigte Gase zum Einsatz. Diese bestehen aus hohen, sehr gut isolierten Behältern, die 3.000 bis 80.000 Liter Flüssigkeit aufnehmen. Zusätzlich überführen leistungsstarke Verdampfer flüssiges Argon in den gasförmigen Zustand, bevor sich das Edelgas wie gewohnt einsetzen lässt. Wie viel Platz ein Argontank bietet und welche Abmessungen er hat, zeigt die folgende Tabelle.

Tankvolumen	3.160 Liter	6.365 Liter	11.535 Liter	20.355 Liter	49.020 Liter	80.360 Liter
Druck	18 / 36 bar	18 / 36 bar	18 / 36 bar	18 / 36 bar	18 / 36 bar	18 bar
Gasinhalt (1 bar, 15 °C)	2.505 m³	5.055 m³	9.160 m³	16.160 m³	38.915 m³	63.746 m³
Abmessungen	–	–	–	–	–	–
Durchmesser	1,6 m	1,6 m	2,0 m	2,4 m	3,0 m	3,0 m
Höhe	4,11 m	7,01 m	7,38 m	8,33 m	11,51 m	18,03 m
Leergewicht	2,51 to	4,91 to	5,91 to	10.13 to	19,77 to	30,60 to
Eigenverdampfung in 24 Stunden	0,42 %	0,37 %	0,29 %	0,20 %	0,13 %	k. A.

Die Angaben in der Tabelle verstehen sich als Richtwerte, die von Anbieter zu Anbieter unterschiedlich ausfallen können. Die Eigenverdampfung beschreibt dabei, wie viel Flüssigkeit pro Tag durch Wärmeeinträge aus der Umgebung verdampft. In der Regel handelt es sich dabei um nicht weiter nutzbare Verluste.

Tipps zum sicheren Umgang mit tiefkalten Flüssigkeiten

Argon hat im flüssigen Zustand eine Temperatur von – 185 Grad Celsius. Zudem ist dazu bestrebt, in die Gasphase überzugehen und sich dabei auszudehnen. Beide Gegebenheiten sorgen dafür, dass es in der Praxis zu Unfällen und Verletzungen kommen kann. Die folgenden Tipps helfen, diese von vornherein auszuschließen:

• Räume mit Hinweisschildern kennzeichnen und Mitarbeiter schulen
• Zugang zu Anlagen für Argon (flüssig) nur für Befugte möglich machen
• nur zulässige Behälter für die Lagerung von Argon (flüssig) verwenden
• Umgang nur in gut belüfteten Räumen (Expansions- und Erstickungsgefahr)
• Tragen von Schutzkleidung (Brille, Kittel, Schutzhandschuhe sowie lange und für Kryotechnik zugelassene Kleidung)
• Argon flüssig nicht trinken oder kalt gasförmig einatmen (Gefahr von Kälteverbrennung und Lungenschäden durch kaltes Gas)
• Gase langsam verdampfen, um schlagartiges Ausdehnen zu vermeiden
• ordnungsgemäße Lagerung und Ladungssicherung beim Transport

Allgemeine Tipps und Hinweise zum Umgang mit tiefkalt verflüssigten Gasen hat der Industriegasverband e.V. (IGV) in der Schriftenreihe: Sicherheit im Umgang mit tiefkalt verflüssigten Gasen (pdf) übersichtlich zusammengefasst.

FAQ: Häufig gestellte Fragen und Antworten zum Thema

Worum handelt es sich bei Argon flüssig (LAR) und warum lohnt sich der Einsatz?

Argon flüssig ist tiefkalt verflüssigtes Gas, das sich bei Temperaturen von – 185 Grad Celsius bei sehr kleinem Volumen lagern und transportieren lässt. Es wird vor der Nutzung verdampft sowie erwärmt und lohnt sich aus organisatorischen und wirtschaftlichen Gründen. So profitieren Sie bei einem hohen Gasbedarf von großen Vorräten, einfachen Beschaffungsprozessen und einem unkomplizierten Gashandling (Zentralanlage statt häufiges Flaschen- oder Bündeltauschen). Hinzu kommen die Konditionen, die bei großen Liefermengen meist günstiger ausfallen.

Wie kann ich flüssiges Argon in der eigenen Anlage nutzen?

Der Einsatz des Edelgases erfolgt in aller Regel gasförmig. Dazu verdampfen große Wärmeübertrager die Flüssigkeit kontrolliert unter Zufuhr von Wärme. Ist der Phasenübergang vollzogen, lässt sich das inerte Argon gasförmig für viele Anwendungen nutzen. So zum Beispiel als Schutzgas, als Treib- und Packgas in der Lebensmitteltechnik oder als Füllgas bei der Herstellung von Fenster mit Mehrfachverglasung.

Woher kommt der Rohstoff und wie lässt er sich gewinnen?

Als drittgrößter Bestandteil der Luft lässt sich Argon neben Sauerstoff und Stickstoff aus dieser gewinnen. Möglich ist das mit dem Linde-Verfahren zur Luftverflüssigung und der fraktionierten Destillation. Im ersten Schritt lassen Anlagen verdichtete und gekühlte Gas spontan entspannen, um deren Temperatur zu senken und die flüssige Phase zu erreichen. Die entstehenden Flüssigkeiten verdampfen anschließend in Kolonnen, bevor ihre Inhaltsstoffe abhängig von der jeweiligen Siedetemperatur an verschiedenen Stellen kondensieren. Das Kondensat lässt sich abführen, reinigen und als Argon flüssig ausliefern.

Welche Möglichkeiten gibt es zur Lagerung von flüssigem Argon?

Erhältlich sind kleine und große Tanks, die jeweils über eine effektive Isolierung verfügen. Letztere reduziert die Wärmeverluste auf ein Minimum, wodurch die Eigenverdampfung geringer ausfällt. Große Argontanks nehmen etwa 3.000 bis 80.000 Liter Flüssigkeit auf, aus der sich bis zu 63.000 Liter Gas im Normzustand gewinnen lassen.

Ist Argon in der Flasche flüssig, wenn ich Gasflaschen nutze?

Nein. In Druckgasflaschen befindet sich verdichtetes, aber dennoch gasförmiges Gas. Erst bei der Kühlung auf -185 Grad Celsius geht der Rohstoff bei Normaldruck in die flüssige Phase über.

Wo kann ich das tiefkalt verflüssigte Argongas bestellen oder kaufen?

Wer Argon flüssig bestellen möchte, wendet sich an große Gaslieferanten. Diese verfügen in der Regel über eigene Verflüssigungsanlagen, mit denen sie das tiefkalt verflüssigte Edelgas herstellen.

Gibt es bei kryogenen Flüssigkeiten extra Sicherheitsanforderungen?

Ja. Zum Schutz vor Kälteverbrennungen, Atembeschwerden (Ersticken) und zum Schutz anderer Materialien sollten nur unterwiesene und erfahrene Mitarbeiter mit Argon flüssig arbeiten. Die Arbeiten finden im besten Falle draußen oder in gut belüfteten Räumen statt, wobei Schutzkleidung Pflicht ist.