液(ye)氮(dan)(LN2)是包(bao)括醫療(liao)保健、工(gong)業(ye)和制藥(yao)行業(ye)在(zai)內的各(ge)個(ge)行業(ye)的重(zhong)要(yao)資源(yuan)。我們(men)重(zhong)點(dian)介紹制藥(yao)設(she)施液(ye)氮(dan)系(xi)統(tong)的設(she)計，並討(tao)論了設(she)計過程中(zhong)需(xu)要(yao)考慮的(de)常(chang)見問題和關(guan)註(zhu)點。
液(ye)氮(dan)系(xi)統(tong)包(bao)括儲罐(guan)和汽(qi)化(hua)器，汽化(hua)器取決(jue)於(yu)對(dui)氣態(tai)氮(dan)的(de)需(xu)求(qiu)，輸送(song)氣體的(de)管(guan)道(dao)和蒸汽(qi)排(pai)放(fang)口(kou)。制藥(yao)設(she)施中(zhong)液(ye)氮(dan)系(xi)統(tong)的設(she)計、系統(tong)和(he)尺(chi)寸提供了設(she)計師必須解決(jue)的(de)共同問(wen)題和關(guan)註(zhu)點。
儲罐(guan)
低(di)溫(wen)儲罐(guan)是液(ye)氮(dan)設(she)計不可(ke)或(huo)缺(que)的壹(yi)部分(fen)，儲罐(guan)的正(zheng)確選(xuan)擇、放(fang)置和尺(chi)寸對(dui)系統(tong)至關(guan)重(zhong)要(yao)。
什麽(me)是低(di)溫(wen)儲罐(guan)?低(di)溫(wen)儲罐(guan)用於(yu)在(zai)低(di)溫(wen)度(du)下(xia)儲存(cun)氣體，定義為溫(wen)度為(wei)-20華氏度(-28.9攝氏度)或(huo)更(geng)低(di)的(de)任(ren)何(he)液(ye)態(tai)氣體。液(ye)體形(xing)式是優(you)選(xuan)的儲存(cun)方法(fa)，因(yin)為與(yu)相(xiang)當(dang)數量(liang)的壓(ya)縮(suo)氣體相(xiang)比(bi)，其(qi)體積(ji)顯著(zhu)減(jian)小(xiao)，因(yin)此更(geng)經(jing)濟實用。
低(di)溫(wen)儲存(cun)系統(tong)包(bao)括散裝儲罐(guan)、用於(yu)將液(ye)態(tai)氣體轉化(hua)為氣態(tai)的(de)蒸發(fa)器以及(ji)將氣體和(he)/或(huo)液(ye)體輸送(song)到使(shi)用(yong)點的管道(dao)網(wang)絡(luo)。
儲罐(guan)是隔(ge)熱(re)的(de)，有大(da)型(xing)散裝罐、微型散裝罐(guan)或(huo)杜(du)瓦(wa)罐。這些儲罐(guan)可(ke)以水平或(huo)垂(chui)直(zhi)安(an)裝(zhuang)。垂(chui)直(zhi)位(wei)置為常見，因(yin)為它(ta)比(bi)水平位置占用的場地(di)面(mian)積(ji)少。此(ci)外(wai)，立(li)式(shi)罐(guan)為液(ye)體蒸發(fa)提(ti)供了較小(xiao)的(de)濕(shi)潤(run)面(mian)積(ji)，這是盡可(ke)能(neng)長(chang)時(shi)間(jian)地保持儲存(cun)液(ye)體處(chu)於(yu)該(gai)狀態(tai)所必需(xu)的。
低(di)溫(wen)儲罐(guan)和輔(fu)助設(she)備安(an)裝(zhuang)在(zai)結構工程(cheng)師設(she)計的結構墊(dian)上。儲罐(guan)墊(dian)的厚度(du)應(ying)至少為(wei)6英(ying)寸，或(huo)由結構工程(cheng)師確定，並且足夠(gou)大(da)，可(ke)以容納蒸發(fa)器和其(qi)他設(she)備。
低(di)溫(wen)儲罐(guan)的尺(chi)寸取決(jue)於(yu)交付之(zhi)間(jian)預計使用(yong)的(de)氣體量(liang)，從每(mei)月(yue)壹(yi)次到(dao)兩次或(huo)根(gen)據(ju)客戶(hu)的(de)要(yao)求(qiu)，以及(ji)每天(tian)、輪班或(huo)每(mei)周(zhou)的氣體使(shi)用(yong)量(liang)。這可(ke)以通過使用出口(kou)總(zong)數、每個(ge)出口(kou)使(shi)用的(de)氣體量(liang)以及(ji)每天(tian)的使用(yong)時間(jian)，並根(gen)據(ju)之(zhi)前的項目(mu)經(jing)驗來計算。
壹(yi)旦確定了體積(ji)，壹(yi)個(ge)好的經(jing)驗法(fa)則(ze)是將儲罐(guan)的實(shi)際(ji)可(ke)用容量(liang)增加(jia)30%，將額(e)外的空(kong)體積(ji)的10%用(yong)作蒸發(fa)空(kong)間(jian)，將液(ye)化(hua)氣所占體積(ji)的20%用(yong)作儲備(bei)容量(liang)。當(dang)達(da)到(dao)低(di)液(ye)位報(bao)警(jing)點時，該(gai)儲備(bei)應(ying)提供兩到三(san)天(tian)的液(ye)體供應(ying)，為供應(ying)商提(ti)供足夠(gou)的(de)時(shi)間(jian)來交(jiao)付(fu)更多(duo)的(de)液(ye)氮(dan)。
此(ci)外(wai)，在(zai)選(xuan)擇儲罐(guan)尺(chi)寸和散(san)裝(zhuang)與微型散裝儲罐(guan)時，必須考慮項目(mu)現(xian)場(chang)是否(fou)能(neng)夠(gou)容(rong)納(na)送(song)貨卡(ka)車的尺(chi)寸。散裝(zhuang)罐(guan)通常需(xu)要(yao)更大(da)的(de)卡(ka)車，如(ru)果(guo)沒(mei)有適(shi)當(dang)的許(xu)可(ke)，這些卡(ka)車將無(wu)法(fa)進(jin)入和運(yun)輸;盡早(zao)與(yu)項目(mu)建築師協(xie)調。由於(yu)某(mou)些(xie)司(si)法管轄(xia)區限(xian)制了(le)水(shui)箱(xiang)的高度，因(yin)此應(ying)與市政府官(guan)員(yuan)壹(yi)起審(shen)查水箱(xiang)的高度。
還(hai)建議咨詢(xun)預(yu)期供應(ying)商，了(le)解交(jiao)貨時間(jian)表和(he)價格。在(zai)確定儲罐(guan)尺(chi)寸時，必須在(zai)小(xiao)化(hua)尺(chi)寸和確(que)保交付(fu)之(zhi)間(jian)的合(he)理(li)供應(ying)之間(jian)取得(de)平衡(heng)。
低(di)溫(wen)液(ye)體儲罐(guan)的制造(zao)符合多(duo)項法(fa)規(gui)和標準，包(bao)括UL-644、ASME非受(shou)火(huo)壓(ya)力(li)容(rong)器規範(fan)以及(ji)NFPA 50、50A和50B。NFPA
99，衛(wei)生(sheng)保健設(she)施，通常用作實(shi)驗室(shi)標準。
除了(le)上(shang)述規(gui)範外，工程師(shi)和設(she)計師還(hai)應(ying)審查(zha)所有適(shi)用(yong)的規(gui)範(fan)，並(bing)確(que)保設(she)計符合(he)有管(guan)轄(xia)權(quan)的(de)機(ji)構規定的規範(fan)和設(she)計標準。
汽化(hua)器
蒸發(fa)器是壹(yi)種將液(ye)氮(dan)轉化(hua)為氣體的(de)裝(zhuang)置，通常用於避(bi)免(mian)在(zai)送(song)貨卡(ka)車上運(yun)送(song)兩相(xiang)。鋁(lv)蒸發(fa)器是常用(yong)的，而(er)不銹鋼是高純(chun)度應(ying)用的(de)。
蒸發(fa)器的尺(chi)寸是根(gen)據(ju)在(zai)低(di)預(yu)期室(shi)外(wai)環(huan)境溫(wen)度下(xia)將液(ye)體轉化(hua)為氣相(xiang)的標準立(li)方(fang)英(ying)尺(chi)/小(xiao)時(shi)來確(que)定的。在(zai)較冷(leng)的(de)氣候(hou)條(tiao)件下(xia)，可(ke)能(neng)需(xu)要(yao)額(e)外的加(jia)熱(re)源(yuan)，如(ru)燃氣或(huo)電(dian)熱(re)元(yuan)件，並在(zai)蒸發(fa)器附(fu)近安(an)裝排(pai)水管，以清(qing)除(chu)積(ji)冰。定期清(qing)潔(jie)是必要(yao)的。
蒸發(fa)器與儲罐(guan)放置在(zai)同壹(yi)設(she)備墊(dian)上，建議盡可(ke)能(neng)靠近(jin)儲罐(guan)放置。
管道系統設(she)計
輸送(song)低(di)溫(wen)的(de)管(guan)道(dao)系統的設(she)計應(ying)能(neng)承(cheng)受(shou)高(gao)壓(ya)和(he)低(di)壓(ya)，並(bing)應(ying)以減少液(ye)氮(dan)蒸發(fa)損(sun)失為(wei)目標。合適(shi)的(de)管道(dao)材(cai)料(liao)、隔(ge)熱(re)和(he)蒸汽(qi)排(pai)放(fang)口(kou)的(de)放置對(dui)於確(que)保安全有效(xiao)地輸送(song)液(ye)氮(dan)至關(guan)重(zhong)要(yao)。
不銹(xiu)鋼、銅(tong)和(he)鋁(lv)是液(ye)氮(dan)系(xi)統(tong)常用(yong)的管(guan)道(dao)材(cai)料(liao)，因(yin)為它(ta)們具(ju)有良(liang)好(hao)的導熱(re)性(xing)，可(ke)以保持液(ye)氮(dan)的(de)溫(wen)度。
•真空夾套(tao)管道(dao)(VJP)。這是常用(yong)的絕緣材料(liao)。它(ta)由真空隔(ge)開(kai)的(de)內外管組成(cheng)，大限(xian)度(du)地減少了(le)傳(chuan)熱(re)。環(huan)形(xing)區域填充(chong)有超絕緣層(ceng)，這(zhe)是壹(yi)種由鋁(lv)等高(gao)反(fan)射(she)金(jin)屬制成(cheng)的輻射(she)屏(ping)蔽材料(liao)。這種材(cai)料(liao)的目(mu)的是減少輻射(she)傳(chuan)熱(re)。
VJP隔(ge)熱(re)具(ju)有許(xu)多(duo)優(you)點(dian)，例如(ru)提供優(you)異(yi)的隔(ge)熱(re)質(zhi)量(liang)，減少因(yin)熱量(liang)增加(jia)而(er)導致(zhi)的制冷(leng)劑(ji)損(sun)失，減(jian)少積(ji)冰。然而(er)，值得(de)註(zhu)意(yi)的是，盡管(guan)采(cai)用了(le)VJP隔(ge)熱(re)材(cai)料(liao)，但(dan)由於(yu)溫(wen)度(du)低(di)，處(chu)理(li)液(ye)氮(dan)管(guan)道(dao)仍需(xu)要(yao)采取(qu)適(shi)當(dang)的安(an)全措施(shi)。
•蒸汽(qi)排(pai)放(fang)口(kou)。在(zai)設(she)計液(ye)氮(dan)系(xi)統(tong)時，重(zhong)要(yao)的是要(yao)註(zhu)意(yi)，隨著時間(jian)的推(tui)移(yi)，管(guan)道中(zhong)的(de)液(ye)氮(dan)會(hui)轉化(hua)為氣相(xiang)，氣相(xiang)在(zai)管道中(zhong)上(shang)升(sheng)，降低(di)管(guan)道(dao)中(zhong)液(ye)氮(dan)的(de)輸送(song)壓力(li)(見圖A)。
為防(fang)止和(he)釋放(fang)液(ye)氮(dan)管(guan)道(dao)中(zhong)的(de)氣體，應(ying)在(zai)管道分(fen)配(pei)系統的(de)高(gao)點(dian)安裝蒸汽(qi)排(pai)放(fang)口(kou)。蒸汽(qi)排(pai)放(fang)口(kou)將氣相(xiang)和液(ye)相(xiang)分離，確保液(ye)氮(dan)的(de)質(zhi)量(liang)得(de)以保持。
它(ta)將液(ye)氮(dan)困(kun)在(zai)管道內，同時(shi)允(yun)許氣態(tai)氮(dan)通過蒸汽(qi)排(pai)放(fang)口(kou)逸(yi)出，蒸汽(qi)排(pai)放(fang)口(kou)由內部浮子組件控(kong)制(見圖B)。
排氣套(tao)件將液(ye)氮(dan)保存在(zai)管道中(zhong)，在(zai)使用點(dian)按需(xu)輸送(song)。在(zai)某些氣候(hou)帶，可(ke)能(neng)還(hai)需(xu)要(yao)在(zai)蒸汽(qi)通風口(kou)處(chu)安裝(zhuang)通風加熱器，以防止在(zai)端(duan)點(dian)處的通風管上結冰，通常在(zai)屋水平(ping)。
應(ying)與制造(zao)商代表(biao)討(tao)論和協(xie)調蒸汽(qi)排(pai)放(fang)口(kou)的(de)位置，並在(zai)圖紙上準確顯示(shi)，以確保在(zai)施工期間(jian)提供。值得(de)註(zhu)意(yi)的是，當(dang)液(ye)氮(dan)以小(xiao)鋼瓶輸送(song)時，蒸汽(qi)通風口(kou)的(de)放置並不常見。
設(she)計良好(hao)的(de)液(ye)氮(dan)系(xi)統(tong)包(bao)括儲罐(guan)、蒸發(fa)器、管道(dao)材(cai)料(liao)、隔(ge)熱(re)層(ceng)和(he)蒸汽(qi)排(pai)放(fang)口(kou)等設(she)備，以確保高效(xiao)和安(an)全的應(ying)用。通過遵(zun)守(shou)相(xiang)關(guan)規(gui)範和(he)設(she)計標準，使用(yong)適(shi)當(dang)的設(she)計標準，並考(kao)慮送(song)貨卡(ka)車時間(jian)表和(he)室(shi)外(wai)溫(wen)度，可(ke)以創建壹(yi)個(ge)提供性(xing)能(neng)和安(an)全性(xing)的系(xi)統(tong)。
金(jin)鳳(feng)mve公(gong)司(si)擁(yong)有超過15年(nian)的(de)建築管道和(he)消防(fang)系統設(she)計經(jing)驗。他在(zai)建築暖(nuan)通空調設(she)計方面(mian)也(ye)很有經(jing)驗。參(can)與了(le)廣泛(fan)的項目(mu)：教(jiao)育、實驗室(shi)、高(gao)性(xing)能(neng)建築設(she)計、城市公(gong)共(gong)安全、高層(ceng)公(gong)寓(yu)、零售(shou)、餐館和其(qi)他商業(ye)類(lei)型的(de)項目(mu)。
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