液氮(LN2)是包括醫(yī)療保健、工業(yè)和制藥行業(yè)在內(nèi)的各個(gè)行業(yè)的重要資源。我們重點(diǎn)介紹制藥設(shè)施液氮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并討論了設(shè)計(jì)過程中需要考慮的常見問題和關(guān)注點(diǎn)。

　　液氮系統(tǒng)包括儲(chǔ)罐和汽化器，汽化器取決于對氣態(tài)氮的需求，輸送氣體的管道和蒸汽排放口。制藥設(shè)施中液氮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)和尺寸提供了設(shè)計(jì)師必須解決的共同問題和關(guān)注點(diǎn)。

　　儲(chǔ)罐

　　低溫儲(chǔ)罐是液氮設(shè)計(jì)不可或缺的一部分，儲(chǔ)罐的正確選擇、放置和尺寸對系統(tǒng)至關(guān)重要。

　　什么是低溫儲(chǔ)罐?低溫儲(chǔ)罐用于在低溫度下儲(chǔ)存氣體，定義為溫度為-20華氏度(-28.9攝氏度)或更低的任何液態(tài)氣體。液體形式是優(yōu)選的儲(chǔ)存方法，因?yàn)榕c相當(dāng)數(shù)量的壓縮氣體相比，其體積顯著減小，因此更經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

　　低溫儲(chǔ)存系統(tǒng)包括散裝儲(chǔ)罐、用于將液態(tài)氣體轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的蒸發(fā)器以及將氣體和/或液體輸送到使用點(diǎn)的管道網(wǎng)絡(luò)。

　　儲(chǔ)罐是隔熱的，有大型散裝罐、微型散裝罐或杜瓦罐。這些儲(chǔ)罐可以水平或垂直安裝。垂直位置為常見，因?yàn)樗人轿恢谜加玫膱龅孛娣e少。此外，立式罐為液體蒸發(fā)提供了較小的濕潤面積，這是盡可能長時(shí)間地保持儲(chǔ)存液體處于該狀態(tài)所必需的。

　　低溫儲(chǔ)罐和輔助設(shè)備安裝在結(jié)構(gòu)工程師設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)墊上。儲(chǔ)罐墊的厚度應(yīng)至少為6英寸，或由結(jié)構(gòu)工程師確定，并且足夠大，可以容納蒸發(fā)器和其他設(shè)備。

　　低溫儲(chǔ)罐的尺寸取決于交付之間預(yù)計(jì)使用的氣體量，從每月一次到兩次或根據(jù)客戶的要求，以及每天、輪班或每周的氣體使用量。這可以通過使用出口總數(shù)、每個(gè)出口使用的氣體量以及每天的使用時(shí)間，并根據(jù)之前的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)來計(jì)算。

　　一旦確定了體積，一個(gè)好的經(jīng)驗(yàn)法則是將儲(chǔ)罐的實(shí)際可用容量增加30%，將額外的空體積的10%用作蒸發(fā)空間，將液化氣所占體積的20%用作儲(chǔ)備容量。當(dāng)達(dá)到低液位報(bào)警點(diǎn)時(shí)，該儲(chǔ)備應(yīng)提供兩到三天的液體供應(yīng)，為供應(yīng)商提供足夠的時(shí)間來交付更多的液氮。

　　此外，在選擇儲(chǔ)罐尺寸和散裝與微型散裝儲(chǔ)罐時(shí)，必須考慮項(xiàng)目現(xiàn)場是否能夠容納送貨卡車的尺寸。散裝罐通常需要更大的卡車，如果沒有適當(dāng)?shù)脑S可，這些卡車將無法進(jìn)入和運(yùn)輸;盡早與項(xiàng)目建筑師協(xié)調(diào)。由于某些司法管轄區(qū)限制了水箱的高度，因此應(yīng)與市政府官員一起審查水箱的高度。

　　還建議咨詢預(yù)期供應(yīng)商，了解交貨時(shí)間表和價(jià)格。在確定儲(chǔ)罐尺寸時(shí)，必須在小化尺寸和確保交付之間的合理供應(yīng)之間取得平衡。

　　低溫液體儲(chǔ)罐的制造符合多項(xiàng)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，包括UL-644、ASME非受火壓力容器規(guī)范以及NFPA 50、50A和50B。NFPA 99，衛(wèi)生保健設(shè)施，通常用作實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)。

　　除了上述規(guī)范外，工程師和設(shè)計(jì)師還應(yīng)審查所有適用的規(guī)范，并確保設(shè)計(jì)符合有管轄權(quán)的機(jī)構(gòu)規(guī)定的規(guī)范和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

　　汽化器

　　蒸發(fā)器是一種將液氮轉(zhuǎn)化為氣體的裝置，通常用于避免在送貨卡車上運(yùn)送兩相。鋁蒸發(fā)器是常用的，而不銹鋼是高純度應(yīng)用的。

　　蒸發(fā)器的尺寸是根據(jù)在低預(yù)期室外環(huán)境溫度下將液體轉(zhuǎn)化為氣相的標(biāo)準(zhǔn)立方英尺/小時(shí)來確定的。在較冷的氣候條件下，可能需要額外的加熱源，如燃?xì)饣螂姛嵩?，并在蒸發(fā)器附近安裝排水管，以清除積冰。定期清潔是必要的。

　　蒸發(fā)器與儲(chǔ)罐放置在同一設(shè)備墊上，建議盡可能靠近儲(chǔ)罐放置。

　　管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　輸送低溫的管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)能承受高壓和低壓，并應(yīng)以減少液氮蒸發(fā)損失為目標(biāo)。合適的管道材料、隔熱和蒸汽排放口的放置對于確保安全有效地輸送液氮至關(guān)重要。

　　不銹鋼、銅和鋁是液氮系統(tǒng)常用的管道材料，因?yàn)樗鼈兙哂辛己玫膶?dǎo)熱性，可以保持液氮的溫度。

　　?真空夾套管道(VJP)。這是常用的絕緣材料。它由真空隔開的內(nèi)外管組成，大限度地減少了傳熱。環(huán)形區(qū)域填充有超絕緣層，這是一種由鋁等高反射金屬制成的輻射屏蔽材料。這種材料的目的是減少輻射傳熱。

　　VJP隔熱具有許多優(yōu)點(diǎn)，例如提供優(yōu)異的隔熱質(zhì)量，減少因熱量增加而導(dǎo)致的制冷劑損失，減少積冰。然而，值得注意的是，盡管采用了VJP隔熱材料，但由于溫度低，處理液氮管道仍需要采取適當(dāng)?shù)陌踩胧?

　　?蒸汽排放口。在設(shè)計(jì)液氮系統(tǒng)時(shí)，重要的是要注意，隨著時(shí)間的推移，管道中的液氮會(huì)轉(zhuǎn)化為氣相，氣相在管道中上升，降低管道中液氮的輸送壓力(見圖A)。

　　為防止和釋放液氮管道中的氣體，應(yīng)在管道分配系統(tǒng)的高點(diǎn)安裝蒸汽排放口。蒸汽排放口將氣相和液相分離，確保液氮的質(zhì)量得以保持。

　　它將液氮困在管道內(nèi)，同時(shí)允許氣態(tài)氮通過蒸汽排放口逸出，蒸汽排放口由內(nèi)部浮子組件控制(見圖B)。

　　排氣套件將液氮保存在管道中，在使用點(diǎn)按需輸送。在某些氣候帶，可能還需要在蒸汽通風(fēng)口處安裝通風(fēng)加熱器，以防止在端點(diǎn)處的通風(fēng)管上結(jié)冰，通常在屋水平。

　　應(yīng)與制造商代表討論和協(xié)調(diào)蒸汽排放口的位置，并在圖紙上準(zhǔn)確顯示，以確保在施工期間提供。值得注意的是，當(dāng)液氮以小鋼瓶輸送時(shí)，蒸汽通風(fēng)口的放置并不常見。

　　設(shè)計(jì)良好的液氮系統(tǒng)包括儲(chǔ)罐、蒸發(fā)器、管道材料、隔熱層和蒸汽排放口等設(shè)備，以確保高效和安全的應(yīng)用。通過遵守相關(guān)規(guī)范和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，使用適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并考慮送貨卡車時(shí)間表和室外溫度，可以創(chuàng)建一個(gè)提供性能和安全性的系統(tǒng)。

　　金鳳mve公司擁有超過15年的建筑管道和消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。他在建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)方面也很有經(jīng)驗(yàn)。參與了廣泛的項(xiàng)目：教育、實(shí)驗(yàn)室、高性能建筑設(shè)計(jì)、城市公共安全、高層公寓、零售、餐館和其他商業(yè)類型的項(xiàng)目。