CC BY
77
Features of operation of tanks of liquid nitrogen Atanov A. , Ivanov E. , Kalinichenko M. ,
Prudan F.4, Maliev E.5 (Russian Federation)
Особенности эксплуатации резервуаров жидкого азота Атанов А. В. , Иванов Е. А. , Калиниченко М. А. ,
Прудан Ф. М.4, Малиев Е. М.5 (Российская Федерация)
1 .Атанов Алексей Вячеславович /Atanov Aleksej - начальник отдела экспертиз;
2Иванов Евгений Александрович /Ivanov Evgenij - технический директор;
3Калиниченко Михаил Александрович /Kalinichenko Mihail - начальник лаборатории,
4Прудан Федор Михайлович /Prudan Fedor - заместитель директора,
ООО «Эксперт Консультант»;
5Малиев Евгений Михайлович /Maliev Evgenij - заместитель директора по качеству,
ООО ЭКЦ «Безопасность», г. Краснодар
Аннотация: рассмотрены способы хранения азота с закрытым и открытым вентилем газосброса. Разработаны предложения по уменьшению потерь азота при хранении в резервуарах.
Abstract: the article presents the review of the ways of nitrogen storage with open and closed valve for gas disposal. The proposals to reduce nitrogen losses during storage in tanks are developed.
Ключевые слова: азот, криогенное оборудование, технология хранения.
Keywords: nitrogen, cryogenic equipment, storage technology.
Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» (Приказ Ростехнадзора № 116 от 25.03.2014 г.), п. 215 указывают, что сосуды для хранения или транспортирования сжиженных газов, жидкостей и сыпучих тел, находящихся под давлением периодически при их опорожнении, учету в органах Ростехнадзора не подлежат [1].
Для хранения жидкого азота на предприятиях применяют резервуары, которые состоят из внутреннего сосуда и кожуха, пространство между которыми заполнено изоляционным материалом и отвакуумировано [2]. Из-за низкой температуры кипения жидкого азота 78 К, испарение части жидкости неизбежно, вследствие теплопритока из окружающей среды, что приводит к повышению давления в сосуде, поэтому при хранении производится сброс испарившегося газа в окружающую среду, через вентиль газосброса. Т. е. давление в сосуде повышается только при его наполнении и опорожнении, и данные резервуары учету в органах Ростехнадзора не подлежат.
Распространено мнение о необходимости хранить жидкие криогенные продукты (кислород, азот, аргон) под давлением, т. е. с закрытым вентилем газосброса. При этом сосуды попадают в категорию подлежащих регистрации в органах Ростехнадзора. В качестве предохранительных устройств на внутреннем сосуде установлены предохранительный клапан и предохранительная мембрана. При бездренажном способе хранения, из-за постоянного повышения давления, систематически будет происходить срабатывание предохранительного клапана. В случае его неисправности и срабатывании предохранительной мембраны, происходит потеря всего жидкого продукта в резервуаре. Скачки давления также нежелательно сказываются для металла, из которого изготовлен внутренний сосуд, который работает при низких температурах.
Рассмотрим процессы, которые происходят при хранении жидкого азота в криогенном резервуаре.
Испарение азота происходит за счет подвода теплоты через изоляцию резервуара.
Потери можно рассчитать по формуле:
Д G =
Киз Х ( Тос ТП
(1).
Где:
Д G а - потери жидкого азота, кг/с
Киз - произведение постоянных характеристик изоляции, Вт/К Тос - температура окружающей среды, К Та - температура кипения жидкого азота, К га - удельная теплота парообразования, кДж/кг.
Для резервуара ЦТК-5/0,25Ипотери от испарения жидкого азота, согласно данных технического описания КО 610900000ТО, составляют Д Ga=1,5 кг/ч или 0,0042 кг/с, при условии, что хранение осуществляется с открытым вентилем газосброса [3].
К
&СаХГа
(Тос-Та)
0,0042X201
(274-78)
0,0043 Вт/К
(2).
При повышении давления температура кипения растет, что способствует снижению теплопритоков через изоляцию, но одновременно снижается теплота парообразования. Потери жидкого азота, при его хранении с закрытым вентилем газосброса, при давлении в резервуаре 0,2 МПа
. 0,0 04 3 X (2 74—8 8) г\г\г\л<-*кг л г-г-кг
Д G„ = ----------------- = 0,0043- = 1,5 5-.
и 1 8 6 с ч
(3)
Т. е. при хранении жидкого азота в резервуаре с закрытым вентилем газосброса, потери увеличиваются от его испарения на 3,2 %.
Литература
1. Приказ Ростехнадзора от 25.03.2014 N 116 «Об утверждении Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» [Электронный ресурс]. Режим доступа:
http://base.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc;base=LAW;n=163796;dst=0;ts=7968B3DAE44BF72E424 A452B599B682E;rnd=0.1702504362910986 (дата обращения: 01.09.2015).
2. Сычев В. В. и др. «Термодинамические свойства азота» М.; Изд-во стандартов, 1977.
3. Цистерна транспортная для жидких кислорода, азота и аргона ЦТК-5/0,25-1 Техническое описание и инструкция по эксплуатации. КО 610900000ТО.
