Autor:
Robert Stefaniak

Ostatnio zmieniane:

01-10-11

Wydanie:

9.0

BEZPIECZNE POSŁUGIWANIE SIĘ CIECZAMI KRIOGENICZNY-

MI

INFORMATOR

Bezpieczne postępowanie

z cieczami kriogenicznymi

Linde Gaz Polska Sp. z o.o.

Tłumaczył i uzupełniał : mgr inż. Robert Stefaniak.............................

Sprawdził : ........................................................................................

INFORMATOR

BEZPIECZNE POSŁUGIWANIE SIĘ CIECZAMI KRIOGENICZNYMI

Strona 1

Autor:
Robert Stefaniak

Ostatnio zmieniane:

01-10-11

Wydanie:

3.0

BEZPIECZNE POSŁUGIWANIE SIĘ CIECZAMI KRIOGENICZNY-

MI

Spis treści :

1.

CIECZE KRIOGENICZNE W OGÓLNOŚCI

2

2.

ZAGROŻENIA DLA ZDROWIA

3

2.1

ZRANIENIA WYWOŁANE PRZEZ ZIMNO

3

2.2

DZIAŁANIE DUSZĄCE

4

2.3

ROZERWANIE RUR

5

2.4

ZATKANIA PRZEZ KORKI LODOWE

5

3.

UBIORY OCHRONNE

6

4.

POŻARY I GROŹBA WYBUCHU

6

INFORMATOR

BEZPIECZNE POSŁUGIWANIE SIĘ CIECZAMI KRIOGENICZNYMI

Strona 2

Autor:
Robert Stefaniak

Ostatnio zmieniane:

01-10-11

Wydanie:

3.0

BEZPIECZNE POSŁUGIWANIE SIĘ CIECZAMI KRIOGENICZNY-

MI

1. CIECZE KRIOGENICZNE W OGÓLNOŚCI

Ciecz kriogeniczna jest tutaj definiowana jako gaz, który został skroplony poprzez obniżenie

temperatury. Gaz jest technicznie definiowany jako kriogeniczny, kiedy zostanie schłodzony do
temperatury poniżej -160

°C pod normalnym ciśnieniem atmosferycznym i przejdzie w stan ciekły.

Gazami, o które tutaj chodzi, na ogół są tlen, azot i argon (gazy atmosferyczne) oraz gazy ziemne
(które zawierają głównie metan), dwutlenek węgla (CO

2

) i w pewnym zakresie podtlenek azotu

(N

2

O) są również traktowane w handlu jako gazy kriogeniczne, chociaż nie mają tak niskich tempe-

ratur jak gazy atmosferyczne. Jednakże, te instrukcje bezpieczeństwa odnoszą się również do tych
gazów.

Ciecze kriogeniczne są klasyfikowane jako substancje niebezpieczne i należy postępować z nimi
według ściśle określonych reguł. Wielkie znaczenie ma również to aby każdy pracownik otrzymał
odpowiednie przeszkolenie, mające zagwarantować bezpieczne postępowanie z cieczami krioge-
nicznymi.

Fizyczne właściwości najpopularniejszych cieczy kriogenicznych są zawarte w poniższej tabeli:

Tlen

Azot

Argon

Dwutlenek

węgla

Podtlenek

azotu

Wzór chemiczny

O

2

N

2

Ar

CO

2

N

2

O

Właściwości

Utleniający*

Duszący

Duszący

Duszący

Średnio trujący Utleniający

Masa

cząsteczkowa

32

28

40

44

44

Kolor gazu

Bezbarwny

Bezbarwny Bezbarwny Bezbarwny

Bezbarwny

Kolor cieczy

Jasno

niebieska

Bezbarwna Bezbarwna Bezbarwna Bezbarwna

Smak gazu

Bez smaku

Bez smaku Bez smaku

Lekko kwaśny

Ostry

Lekko słodki

Smak cieczy

Żaden

Żaden

Żaden

Lekko kwaśny

Ostry

Lekko słodki

Punkt wrzenia [

°C]

-183

-196

-186

-79

-89

Temperatura krytyczna

[

°C]

-119

-147

-122

31

37

Punkt zamarzania [

°C]

-219

-210

-189

-56,6**

-91

Ciśnienie krytyczne [ba-

ry (g)]

50,4

33,8

48,5

74

73

Tam gdzie ma to zastosowanie, wartości są dla ciśnienia 1 atm (a).

*

Wspomaga spalanie

**

Punkt potrójny przy 4,2 bar (g) i -56,6

°C.

INFORMATOR

BEZPIECZNE POSŁUGIWANIE SIĘ CIECZAMI KRIOGENICZNYMI

Strona 3

Autor:
Robert Stefaniak

Ostatnio zmieniane:

01-10-11

Wydanie:

3.0

BEZPIECZNE POSŁUGIWANIE SIĘ CIECZAMI KRIOGENICZNY-

MI

2. ZAGROŻENIA DLA ZDROWIA

Brak ostrożności przy postępowaniu z cieczami kriogenicznymi może doprowadzić do zra-

nień. Można temu zapobiec przez ścisłe przestrzeganie naszych instrukcji ! Cieczami kriogenicz-
nymi może zajmować się tylko specjalnie przeszkolony personel, obeznany z właściwościami tych
produktów i zagrożeniami związanymi z nimi.

2.1 ZRANIENIA WYWOŁANE PRZEZ ZIMNO

Unikać bezpośredniego kontaktu z cieczami kriogenicznymi, ponieważ mogą one wywoły-

wać zranienia podobne do oparzeń. Jeżeli wystąpią takie zranienia należy:

Ostrożnie zdjąć ubranie ze zranionej części ciała. Nigdy nie należy rozcierać ani masować oparze-
nia zimnem. Może to tylko pogorszyć stan rany. Jeżeli ciecze kriogeniczne zostaną rozlane na
skórę albo dostaną się do oczu - przepłukiwać dużymi ilościami wody. Ogrzać zranioną część ciała
przez owinięcie jej w temperaturze pokojowej ( nie używać źródeł ciepła takich jak lampy nagrze-
wające ).

Nigdy nie dopuszczać do tego aby nieosłonięta skóra wchodziła w kontakt z zimnymi ele-
mentami takimi jak rury lub obudowy zaworów ! Skóra może przymarznąć do przedmiotu !

Ze względu na niską temperaturę cieczy kriogenicznych, temperatura środowiska otaczającego
instalacje kriogeniczne jest często niska. Ważne jest noszenie ciepłych ubiorów ochronnych, ażeby
zapobiegać utracie ciepłoty ciała.

2.2 DZIAŁANIE DUSZĄCE

Niekontrolowane uwalnianie cieczy kriogenicznych prowadzi, w miarę parowania cieczy, do

powstawania dużych objętości gazu. Taki gaz nie miesza się łatwo z powietrzem ze względu na
niską temperaturę. Zimny gaz obniża temperaturę powietrza, prowadząc do powstawania mgły.

Obszary wolne od mgły powstają w pobliżu miejsca uwalniania się gazu. Występuje to ze względu
na całkowite wyparcie powietrza przez uwalniany gaz.

Jeżeli N

2

, Ar lub CO

2

jest uwalniany w dużych ilościach w zamkniętej przestrzeni, zawartość tlenu w

powietrzu może radykalnie obniżyć się, powodując ostre zagrożenie uduszeniem się. Zwiększona
zawartość CO

2

wpływa na układ oddechowy. Objawami tego jest krótki oddech, uczucie duszności

i ból głowy.

Zwiększona zawartość N

2

lub Ar nie wpływa na układ oddechowy, co oznacza, że utrata przytom-

ności i uduszenie mogą nastąpić bez ostrzeżenia.

Im mniejsza jest zawartość tlenu we wdychanym powietrzu, tym szybciej następuje uduszenie.

Po uwolnieniu gazu do zamkniętej przestrzeni, bardzo ważne jest skuteczne przedmuchanie tego
rejonu powietrzem i zmierzenie zawartości tlenu zanim personel wkroczy do tego miejsca. Ściany
dookoła zbiornika mogą być traktowane jako tworzące obszar zamknięty, jeżeli istnieje tam nie-
wielki naturalny ruch powietrza.

INFORMATOR

BEZPIECZNE POSŁUGIWANIE SIĘ CIECZAMI KRIOGENICZNYMI

Strona 4

Autor:
Robert Stefaniak

Ostatnio zmieniane:

01-10-11

Wydanie:

3.0

BEZPIECZNE POSŁUGIWANIE SIĘ CIECZAMI KRIOGENICZNY-

MI

2.3 ROZERWANIE RUR

Ciecz kriogeniczna zawarta w układzie rurowym pomiędzy dwoma zaworami będzie rozprę-

żać się bardzo gwałtownie, kiedy zostanie ogrzana i przejdzie w postać gazową. Wzrost ciśnienia
jest tak wielki, iż występuje niebezpieczeństwo rozerwania rur, o ile dany odcinek rur nie ma zain-
stalowanego zaworu bezpieczeństwa. Dlatego też jest ważne, ażeby personel projektujący i insta-
lujący układy rurowe był świadomy właściwości fizycznych cieczy kriogenicznych. Rozrywająca się
rura może spowodować poważne zranienia personelu i zniszczenia sprzętu w sąsiedztwie instala-
cji.

Ważne jest również stosowanie w instalacjach kriogenicznych odpowiednich materiałów.

Niektóre materiały, z których mogą być wykonane rury są kruche w temperaturach kriogenicznych i
nie można ich używać w takich instalacjach. Należy zachować ostrożność przy wybieraniu mate-
riałów do wykorzystania w temperaturach bliskich T= -196

°C

2.4 ZATKANIA PRZEZ KORKI LODOWE

Ciekły CO

2

tworzy suchy lód i gaz, kiedy ciśnienie spadnie poniżej 4,2 bar. Ciśnienie po-

wstałe przy podgrzaniu tego suchego lodu może spowodować powstawanie korków lodowych w
rurach i wężach elastycznych, a to z kolei stwarza groźbę rozerwania rur. Dodatkowe węże mogą
gwałtownie poruszyć się, kiedy taki korek lodowy zostanie nagle zwolniony. Wyrzucone z dużą
prędkością korki lodowe mogą powodować poważne zranienia. Nigdy nie należy uwalniać ciśnie-
nia w wężach z ciekłym CO

2

bez uprzedniego opróżnienia całej cieczy z gazem albo odczekania

aż cała ciecz odparuje z węża.

3. UBIORY OCHRONNE

Personel zajmujący się cieczami kriogenicznymi musi używać ubrania ochronne, które za-

pewniają mu ochronę przed kontaktem z cieczami kriogenicznymi i z zimnymi elementami.

Podczas zajmowania się cieczami kriogenicznymi, zawsze muszą być noszone następujące za-
bezpieczenia:

1. KOMBINEZON

Unikać kombinezonów z otwartymi kieszeniami.

2. BUTY

Najlepiej zrobione ze skóry.
Nogawki spodni winny być wypuszczone na
zewnątrz butów.
Buty nie mogą zawierać metalowych mocowań,
mogących wywołać iskrzenie.

3. HEŁM

Powinien zawierać przezroczystą osłonę
chroniącą twarz i oczy przed rozbryzgami.

4. OCHRONA USZU

podczas przedmuchiwania rur może występować
hałasy o wysokim natężeniu.

5. RĘKAWICE

Rękawy kombinezonu powinny być naciągnięte
na rękawice. Rękawice skórzane nie mogą -
być wilgotne.

Zanim przystąpi się do prac przy cieczach kriogenicznych, sprawdzić czy ubranie jest czyste i wol-
ne od oleju.

Nie nosić w kieszeniach zapałek, zapalniczek lub podobnych przedmiotów.

INFORMATOR

BEZPIECZNE POSŁUGIWANIE SIĘ CIECZAMI KRIOGENICZNYMI

Strona 5

Autor:
Robert Stefaniak

Ostatnio zmieniane:

01-10-11

Wydanie:

3.0

BEZPIECZNE POSŁUGIWANIE SIĘ CIECZAMI KRIOGENICZNY-

MI

4. POŻARY I GROŹBA WYBUCHU

Kiedy występuje uwalnianie tlenu lub N

2

O, ogień może rozprzestrzeniać się bardzo gwał-

townie. W środowisku czystego tlenu, wiele substancji organicznych może nawet eksplodować.
Nie magazynować łatwopalnych materiałów w bezpośrednim sąsiedztwie instalacji zbiornika.
Zbiorniki zawierające tlen lub N

2

O muszą być montowane na betonowych fundamentach.

Instalacje zawierające zbiorniki z izolacją próżniową różnią się znacznie od instalacji z butlami
gazowymi:

• Gaz jest przechowywany w postaci ciekłej a nie gazowej,
• Konstrukcja zbiornika o podwójnych ściankach składa się ze zbiornika wewnętrznego

(zbiornika ciśnieniowego) oraz zbiornika zewnętrznego. Przestrzeń między nimi jest wypeł-
niona materiałem izolacyjnym (perlitem), a następnie, w celu polepszenia izolacyjności, od-
pompowane jest pozostałe tam powietrze. Zbiornik zewnętrzny jest wykonany 5-8 mm bla-
chy stalowej o klasie odpowiedniej dla zbiorników ciśnieniowych.

Ciśnienie w zbiorniku jest regulowane przez regulator ciśnienia PER, zawory bezpieczeństwa
upuszczają nadmiar ciśnienia ze zbiornika przy nieprawidłowej eksploatacji. Gaz jest magazyno-
wany w zbiorniku jako ciecz kriogeniczna a zbiornik jest bardzo dobrze izolowany, do zwiększenia
ciśnienia w zbiorniku potrzebne jest bardzo intensywne grzanie. Każdy z dwóch zaworów bezpie-
czeństwa zainstalowanych w zbiorniku ma wydajność wystarczającą do wypuszczenia gazu, który
mógłby odparować w możliwych do zaistnienia warunkach roboczych, włącznie z pożarem w bez-
pośredniej bliskości zbiornika.

Objętość gazu, która mogłaby odparować przy założeniu najgorszego scenariusza ( utrata próżni i
zbiornik otoczony przez pożar) jest szacowana na około 200 Nm

3

/godz. dla zbiornika o objętości w

przybliżeniu 25 m

3

. Ta objętość w żadnym razie nie stanowi problemu. Dużo większa objętość

gazu odparowuje, kiedy zbiornik jest ochładzany podczas napełniania go po raz pierwszy.

Uwalniany gaz natychmiast miesza się z otaczającym powietrzem. Dlatego też w wypadku pożaru nie
ma żadnej potrzeby przedsiębrania specjalnych działań (poza typowym działaniem p.poż. ) w od-
niesieniu do zbiornika w jego bezpośrednim sąsiedztwie, za wyjątkiem, gdzie to jest możliwe, za-
mknięcia zaworu oznaczonego czerpalnego oznaczonego V9. Zapobiegnie to, na przykład, ucieczce
gazu przez uszkodzoną rurę w płonącym budynku. Jest to ważne, jeżeli zbiornik zawiera tlen lub
podtlenek azotu, ponieważ te gazy znacznie wspomagają proces palenia się, z uwagi na ich wła-
ściwości utleniające.

Przy zaworach zamkniętych ciecz kriogeniczna wewnątrz zbiornika jest dobrze chroniona przez
dobrą izolację zbiornika. Zbiornik może wytrzymywać wysokotemperaturowy pożar przez wiele
godzin zanim zajdzie potrzeba podjęcia działań ( innych niż opisane powyżej ).