液氮

氮气转化为液态并用于冷却和保存各种物流材料

液氮

液氮是一种惰性、无色、无味、不腐蚀、不易燃且极冷的物质。氮占据了大气的主要成分(体积比例为78.03%,质量比例为75.5%)。尽管氮具有惰性,无法支持燃烧,但它并不支持生命。

氮在正常条件下保持惰性,但在高温下,它可以与高反应性金属(如锂和镁)反应,生成氮化物。它还具有与氧气反应生成氮氧化物的能力,在催化剂存在的情况下,氮可以与氢结合形成氨。

由于氮气本身不具有腐蚀性,因此无需使用特殊的防腐蚀材料。但是,必须仔细选择能够承受液氮的低温的材料。盛装容器和管道应符合美国机械工程师协会 (ASME) 规范或交通运输部 (DOT) 标准,以确保其满足压力和温度要求。

虽然氮气主要以气态形式使用,但为了提高产品运输的成本效益,通常会将其液化储存和运输。

液氮被归类为低温液体,其定义为沸点低于-130°F(-90°C)的液化气体。具体而言,液氮的沸点为-320°F(-196°C)。鉴于产品与环境之间存在显著的温差,即使在寒冷季节,专用设备对于安全储存和处理低温液体至关重要。

标准系统通常包括几个关键组件:一个低温储罐、一个或多个蒸发器以及一个压力和温度控制系统。低温储罐的构造类似于真空隔热瓶,经过精心设计,以隔离内部容器与外部热量。蒸发器有助于将液氮转化为气态,而压力控制集流器则调节供应到工艺的气体压力。在液氮形式下使用氮的工艺可能不需要蒸发器或压力控制集流器。

液氮物理和化学性质

  • 分子量:28.01
  • 正常压力下的沸点:-320.5°F(-195.8°C,77oK)
  • 正常压力下的冰点:-346.0°F(-210.0°C,63oK)
  • 临界温度:-232.5°F(-146.9°C)
  • 临界压力:492.3 psia(33.5 atm)
  • 液态密度 @ 沸点,1 atm:50.45 磅/立方英尺
  • 气态密度 @ 68°F(20°C),1 atm:0.0725 磅/立方英尺
  • 气体比重(空气=1)@ 68°F(20°C),1 atm:0.967
  • 液体比重(水=1)@ 68°F(20°C),1 atm:0.808
  • 每磅的比容 @ 68°F(20°C),1 atm:13.80 立方英尺/磅
  • 蒸发潜热:2399 BTU/磅摩尔
  • 液体到气体的膨胀比率,沸点到68°F(20°C):1:694

容器

这里提供的图像展示了一个典型的低温液体容器。这些容器本质上是带有真空夹层的绝缘压力容器。它们配备了安全减压阀和破裂盘,以防止容器过度增压。低温液体容器的工作压力高达350 psig,液体容量在80到450升之间。产品可以通过将液体经过内部蒸发器提取为气体,或者利用其自身的蒸汽压力提取为液体。

巴淡岛的液氮储罐

巴淡岛液氮低温罐

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