Хранение и транспортировка жидкого азота

В результате глубокого охлаждения и ректификации воздушной смеси получают азот и кислород в виде жидкости или газа. 

Выделенный газообразный N₂ закачивают в стальные баллоны чёрного цвета с жёлтой надписью под высоким давлением. Применяют его для продувки трубопроводов, для создания в шахтах взрывобезопасной среды, передавливания ракетного топлива, производства удобрений, красителей, т.д.

Сжиженный азот способен мгновенно замораживать, создавать инертную среду, может служить исходным сырьем для получения многих химических веществ, поэтому его используют:

• в медицине для локального замораживания тканей, сохранения биоматериалов в криобанках;
• для криогенной обработки металлов, повышения твердости режущих инструментов, прочих деталей; 
• для охлаждения оборудования, например, суперкомпьютеров, создания мощных магнитов, сверхпроводников;
• при тушении пожаров для вытеснения окислителя из зоны возгорания;
• для шоковой заморозки продуктов с сохранением текстуры и витаминов, первоначального вкуса.

Хранение жидкого азота 

Для создания резерва сжиженного N₂ принимают во внимание его физические и химические свойства. Температура кипения жидкости составляет  -195,8°C. Вещество негорючее, нетоксичное, инертное, не вызывает корродирование большинства конструкционных материалов. Опасность представляет то, что при контакте с кожей происходит мгновенное обморожение, а вытеснение кислорода создаёт риск удушья. На воздухе жидкость активно испаряется, образуя густой туман. Поэтому для сохранения объёма и свойств криогенной азотной жидкости требуются специализированные ёмкости, минимизирующие теплопотери, а также создание и соблюдение конкретных условий. Основная особенность тарной конструкции: двойные стенки с вакуумом, изолирующим слоем.  Изготавливают криорезервуары из материалов, способных выдерживать сверхнизкие температуры, высокое давление на протяжении всего срока службы. Для обеспечения безопасности персонала, окружающей среды важно соблюдать установленные правила эксплуатации.

Какие резервуары используются для хранения жидкого азота

Существует несколько видов в зависимости от назначения и объёма:

• сосуд Дьюара (до 100 л), который изготовлен в виде алюминиевой ёмкости с двойными стенками, между которыми создается высокий вакуум (1,33 мН/м²); контейнеры чаще используют для научных исследований и работы в лабораториях;
• газификатор (до 100 м³) представляет собой систему, включающую криорезервуар, оснащённый арматурой, контрольно-измерительными приборами и испаритель; комплекс нужен для размещения сжиженного продукта и выдачи его потребителю (объекты машиностроения, металлургии, судостроения, нефтехимии, химической промышленности) в газообразном виде;
• криостат (менее тысячи литров), специализированное устройство с высоковакуумной теплоизоляцией, заданная температура поддерживается за счёт постороннего источника холода; аппарат предназначен для поддержания низкотемпературной стабильности, востребован в медицине, для технических, биологических испытаний;
• криоцистерна (до 20 000 дм³), двустенный резервуар с вакуумно-многослойной  изоляцией, нужен для сохранения жидкого состояния криопродукта, помещенного внутрь сосуда из нержавеющей стали, используют как для хранения, так и для перевозки криожидкости; применяют для снабжения криогенным продуктом средних и крупных промышленных предприятий.

Вся тара должна соответствовать нормативным документам, устанавливающим требования к устройству, регламентирующим правила безопасной эксплуатации.

Условия и сроки хранения

• в сосудах небольшого объема хранят содержимое от одной до нескольких недель, в криоцилиндрах, цистернах —  до полугода и более в зависимости от качества изоляции; средние суточные потери для мелкой тары составляют примерно 5%, для крупной ‒ до 2%;
• температура хранения жидкого азота внутри резервуара не должна превышать 77,4К;
• оснащение криоёмкостей предохранительными клапанами для сброса излишков газа, что предотвращает чрезмерный внутренний рост давления; при этом запрещается герметичное закрытие плотными пробками или крышками;
• размещают криорезервуары в прохладном сухом месте, в удалении от нагревательных приборов и прямых солнечных лучей, защищают поверхность от ударов и механических повреждений;
• необходимо обеспечить проветривание, приточно-вытяжное вентилирование помещения, где находятся изотермические ёмкости, поскольку испаряющийся N₂ вытесняет О₂; рекомендуется установка сигнализации для контроля уровня кислорода;
• рекомендуется поставить предупреждающие знаки.

Правила эксплуатации

• использовать защитные перчатки, очки, спецодежду, обувь с закрытым носком, предназначенные для работы с криогенным оборудованием;
• регулярно проверять вакуумные системы, уплотнения, проводить внешний осмотр для своевременного обнаружения нарушений и дефектов;
• постоянно контролировать показатели температуры, давления с помощью соответствующих приборов и аппаратов, а также уровень наполнения, указанный в паспорте на тару;
• систематически обслуживать сопутствующее оборудование, очищать от загрязнений, проверять исправность.

Обслуживающий персонал должен пройти обучение, получить удостоверение, подтверждающее его квалификацию.

Как перевезти жидкий азот

Для транспортировки опасных сжиженных составов применяют:

• криоцилиндры, которые оснащены клапанами сброса давления, наполняются примерно на 85%, транспортируются в вертикальном положении на автомобиле с надежной фиксацией; для перемещения воздушным путём задействуют спецсосоуды с адсорбентом;
• транспортные криоцистерны (ЦТК) в защитной раме или на шасси, обязательно наличие предохранительных клапанов; перемещаются приспособленным для этих целей транспортом, обслуживаются аттестованным персоналом; маркируются ООН 1977;
•  танк-контейнеры, унифицированные цистерны в раме (стандарт ISO); основные отличия от ЦТК: мобильность, возможность мультимодальных перевозок, а также перегрузки с одного вида транспорта на другой без перекачки содержимого, защита корпуса при помощи жёсткого металлического каркаса.

Перемещение осуществляется автомобильным, железнодорожным, морским, транспортом, мультимодальными перевозками.  Контейнеры должны соответствовать национальным и международным стандартам. Процесс грузоперевозки регламентируют правила транспортировки опасных грузов (маркировка ДОПОГ). Жидкому азоту присвоен 2 класс опасности. Для каждого вида перевозок разработаны свои нормативные документы.