液氮(LN2)是包括醫療保健、工業和制藥行業在內的各個行業的重要資源。我們重點介紹制藥設施液氮系統的設計，并討論了設計過程中需要考慮的常見問題和關注點。

　　液氮系統包括儲罐和汽化器，汽化器取決于對氣態氮的需求，輸送氣體的管道和蒸汽排放口。制藥設施中液氮系統的設計、系統和尺寸提供了設計師必須解決的共同問題和關注點。

　　儲罐

　　低溫儲罐是液氮設計不可或缺的一部分，儲罐的正確選擇、放置和尺寸對系統至關重要。

　　什么是低溫儲罐?低溫儲罐用于在低溫度下儲存氣體，定義為溫度為-20華氏度(-28.9攝氏度)或更低的任何液態氣體。液體形式是優選的儲存方法，因為與相當數量的壓縮氣體相比，其體積顯著減小，因此更經濟實用。

　　低溫儲存系統包括散裝儲罐、用于將液態氣體轉化為氣態的蒸發器以及將氣體和/或液體輸送到使用點的管道網絡。

　　儲罐是隔熱的，有大型散裝罐、微型散裝罐或杜瓦罐。這些儲罐可以水平或垂直安裝。垂直位置為常見，因為它比水平位置占用的場地面積少。此外，立式罐為液體蒸發提供了較小的濕潤面積，這是盡可能長時間地保持儲存液體處于該狀態所必需的。

　　低溫儲罐和輔助設備安裝在結構工程師設計的結構墊上。儲罐墊的厚度應至少為6英寸，或由結構工程師確定，并且足夠大，可以容納蒸發器和其他設備。

　　低溫儲罐的尺寸取決于交付之間預計使用的氣體量，從每月一次到兩次或根據客戶的要求，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、每個出口使用的氣體量以及每天的使用時間，并根據之前的項目經驗來計算。

　　一旦確定了體積，一個好的經驗法則是將儲罐的實際可用容量增加30%，將額外的空體積的10%用作蒸發空間，將液化氣所占體積的20%用作儲備容量。當達到低液位報警點時，該儲備應提供兩到三天的液體供應，為供應商提供足夠的時間來交付更多的液氮。

　　此外，在選擇儲罐尺寸和散裝與微型散裝儲罐時，必須考慮項目現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，如果沒有適當的許可，這些卡車將無法進入和運輸;盡早與項目建筑師協調。由于某些司法管轄區限制了水箱的高度，因此應與市政府官員一起審查水箱的高度。

　　還建議咨詢預期供應商，了解交貨時間表和價格。在確定儲罐尺寸時，必須在小化尺寸和確保交付之間的合理供應之間取得平衡。

　　低溫液體儲罐的制造符合多項法規和標準，包括UL-644、ASME非受火壓力容器規范以及NFPA 50、50A和50B。NFPA 99，衛生保健設施，通常用作實驗室標準。

　　除了上述規范外，工程師和設計師還應審查所有適用的規范，并確保設計符合有管轄權的機構規定的規范和設計標準。

　　汽化器

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

　　蒸發器的尺寸是根據在低預期室外環境溫度下將液體轉化為氣相的標準立方英尺/小時來確定的。在較冷的氣候條件下，可能需要額外的加熱源，如燃氣或電熱元件，并在蒸發器附近安裝排水管，以清除積冰。定期清潔是必要的。

　　蒸發器與儲罐放置在同一設備墊上，建議盡可能靠近儲罐放置。

　　管道系統設計

　　輸送低溫的管道系統的設計應能承受高壓和低壓，并應以減少液氮蒸發損失為目標。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重要。

　　不銹鋼、銅和鋁是液氮系統常用的管道材料，因為它們具有良好的導熱性，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。它由真空隔開的內外管組成，大限度地減少了傳熱。環形區域填充有超絕緣層，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隔熱具有許多優點，例如提供優異的隔熱質量，減少因熱量增加而導致的制冷劑損失，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的安全措施。

　　?蒸汽排放口。在設計液氮系統時，重要的是要注意，隨著時間的推移，管道中的液氮會轉化為氣相，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，應在管道分配系統的高點安裝蒸汽排放口。蒸汽排放口將氣相和液相分離，確保液氮的質量得以保持。

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

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

　　應與制造商代表討論和協調蒸汽排放口的位置，并在圖紙上準確顯示，以確保在施工期間提供。值得注意的是，當液氮以小鋼瓶輸送時，蒸汽通風口的放置并不常見。

　　設計良好的液氮系統包括儲罐、蒸發器、管道材料、隔熱層和蒸汽排放口等設備，以確保高效和安全的應用。通過遵守相關規范和設計標準，使用適當的設計標準，并考慮送貨卡車時間表和室外溫度，可以創建一個提供性能和安全性的系統。

　　金鳳mve公司擁有超過15年的建筑管道和消防系統設計經驗。他在建筑暖通空調設計方面也很有經驗。參與了廣泛的項目：教育、實驗室、高性能建筑設計、城市公共安全、高層公寓、零售、餐館和其他商業類型的項目。