مخازن کرایوژنیک
نگهداری و حمل‌و نقل مواد با نقطه جوش خیلی پایین در شرایط عادی و با کمک تجهیزات معمولی امکان‌پذیر نیست و از طرفی با توجه به کاربرد گسترده این مواد نظیر اکسیژن، نیتروژن، آرگون و… در صنعت، استفاده از ابزاری که اجازه ذخیره‌سازی مواد فوق را بدهد، بسیار مفید خواهد بود.
مخازن کرایوژنیک از جمله تجهیزات مطلوب برای رفع نیاز فوق هستند که به مانند یک بطری خلا جهت حفاظت از مواد فوق سرد به شمار می‌روند. این مخازن با توجه به به‌روز ترین متدها و با نظارت دقیق استاندارد های مربوطه، طراحی و تولید می‌شوند.
مخازن کرایوژنیک از دو مخزن داخلی و خارجی تشکیل شده اند که موجب نگهداری و محافظت از مایع درون مخزن در برابر گرما می‌شوند و نرخ انتقال حرارت را به کمترین میزان ممکن، کاهش می‌دهند. مخزن داخلی از جنس فولاد ضد زنگ و مخزن خارجی از فولاد کربنی تشکیل شده که توسط چند لایه رنگ در برابر خوردگی محافظت می‌شود. فضای بین دو مخزن نیز عایق است که خلا وجود دارد و پرلیت هم به عایق بودن آن کمک می‌کند.
پرلیت پودری است که برای عایق سازی مخازن کرایوژنیک استفاده می‌شود اگر اندازه عایق مناسب نباشد از پودر پرلیت بین دو جداره در جهت تقویت عایق‌بندی و کاهش انتقال حرارت تشعشعی استفاده می‌شود.
اتفاقی که در این نوع از مخازن می‌افتد تفاوت دمای داخل و خارج از مخزن است؛ بطوریکه دمای داخل این مخازن برای نگهداری از مایعات در حدود -196 درجه سانتیگراد است، مخزن خارجی در دمای +50 درجه سانتیگراد قرار گرفته و این درحالیست که تبادل حرارتی در کمترین میزان می‌باشد. لازم بذکر است که در این نوع از مخازن، نگهداری از مایع به برق نیاز ندارد!
بطور کلی این مخازن توانایی نگهداری و حمل‌ونقل مایعات فوق سرد را بصورت فشرده ، بدون آلودگی و در طولانی مدت دارد.
پس از نصب مخزن توسط اوپراتور مربوطه و اطمینان از سلامت مخزن، شارژ مایع درون مخزن متناسب با درخواست مشتری آغاز می‌شود. مخزن کرایوژنیک دارای دوشیر یکی برای خروج مایع و دیگری برای خروج گاز می‌باشد که بر حسب نیاز مورد استفاده قرار می‌گیرد. فشار کاری متناسب با نوع گاز، بصورت انوماتیک وبدون دخالت انسان تنظیم می‌شود. باید توجه داشت تا راه‌های خروجی کاملا آزاد باشند و از عدم مسدودی اطمینان حاصل نمود و طی ارزیابی هفتگی نسبت به شارژ مایع اقدام نمود.
انواع مخازن کرایوژنیک
- مخازن ثابت
- مخازن مخصوص گازهای مایع با وپرایزر
- مخازن حمل و نقل
- مخازن نگهداری پایه دار قابل جابجایی
- مخازن نگهداری استوانه ای
از نظر ظرفیت نیز مخازن کرایوژنیک به دو دسته ظرفیت پایین و ظرفیت بالا تقسیم می شوند. . این مخازن نوعی از کپسول های جوش داده Welded هستند که با وجود چند لایه عایق، خلا و پرلیت از تبادل حرارتی مایع درون آن، جلوگیری می‌کنند.
اجزای تشکیل دهنده مخازن کرایوژنیک
- مخزن داخلی: محفظه داخلی از جنس استیلنس استیل یا فولاد ضدزنگ و با قابلیت تحمل فشار بالای کاری طراحی شده است. این محفظه باید قبل از نصب نهایی کاملا تمیزکاری شود تا در صورت تماس با مواد درون مخزن خطری نداشته‌باشد.
- عایق بندی : عایق‌بندی این نوع از مخازن شامل پر شدن فضای میان دو محفظه از مواد عایق و خلا زیاد است. همچنین تزریق مواد جاذب سبب ثبات بیشتر خلا می‌شود. عایق موثر از تبادل جرارتی جلوگیری کرده و امکان ذخیره‌سازی مایعات در دمای پایین را فراهم می‌آورد.
- مخزن خارجی : از کربن استیل ساخته شده و در معرض تماس با گازها و مایعات برودتی داخل مخزن قرار نمی‌گیرد. تحت چندلایه پوشش داده شده که ضد خوردگی هستند و خارجی ترین لایه‌ی آن یک پوشش اپوکسی پلی اورتان سفید بازتابنده می‌باشد.
- اتصالات و لوله‌ها : لوله‌کشی در مخازن کرایوژنیک که بمنظور مسیر استفاده از محتویات مخزن و همچنین شارژ آن می‌باشد از جنس فولاد ضدزنگ است.
- سیستم تنظیم فشار: این سیستم طوری طراحی شده‌است تا مخزن کرایوژنیک همواره با فشار ثابتی کار کند و بصورت اتوماتیک در جهت جبران کاهش فشار در هنگام استخراج محتویات مخزن عمل کند.
مزایای استفاده از مخازن کرایوژنیک
مخازن کرایوژنیک که در ابتدا با ساختار و نوع کارکرد آن آشنا شدیم نوعی از مخازن صنعتی هستند بدلایل ویژگی‌های مناسب مورد استقبال قرار گرفته‌اند بطوریکه استفاده از آن در حال گسترش است.
- قیمت: هزینه شارژ مخزن کرایوژنیک به طور میانگین یک سوم قیمت شارژ کپسول است. عدم هزینه شارژ هفتگی یا روزانه، حمل‌ونقل و عدم نیاز به اپراتور هم از جمله دلایل اقتصادی بودن آن است.
- ایمنی : مخازن کرایوژنیک بدلیل فشار پایین خطرات احتمالی را کاهش می‌دهد و همچنین مایعات درون این مخازن کاملا ایزوله هستند و تماسی با بیرون ندارند. بنابراین میزان ایمنی آن در مقایسه با کپسول که باید بصورت دوره‌ای مورد ارزیابی قرار گیرد بیشتر است.
- خلوص بالا: نسبت به سایر سیستم‌های ذخیره‌سازی، مایعات ذخیره شده در مخازن کرایوژنیک دارای سطح خلوص بالاتری است، در تماس با عوامل خارجی نبوده و کاملا ایزوله هستند.
- ویژگی عملکرد: عمر عملکردی بالا و عدم ایجاد سر و صدا
- مصرف برق: بهره‌برداری از این مخازن نیاز به برق ندارد.
کاربرد مخازن کرایوژنیک:
- حوزه سلامت :تامین اکسیژن خالص در مراکز درمانی و بیمارستان‌ها با این مخازن امکان‌پذیر است. از طرفی اکسیژن مصرفی در حوزه درمانی باید خلوص بالایی داشته‌باشد؛ این مخازن قابلیت نگهداری و ذخیره اکسیژن به صورت مایع با خلوص 99 درصد را بدون وابستگی به برق دارد.
- حوزه صنعت :مخازن کرایوژنیک قابلیت نگهداری از مایعاتی نظیر آرگون، اکسیژن، نیتروژن و کربن دی‌اکسید را دارند که این مواد در صنایع جوش و برش و صنایع غذایی بسیار مصرفی و پرکاربرد هستند. همچنین از این مخازن می‌توان در صنعت پتروشیمی و پالایشگاه‌ها، صنایع غذایی و بسته‌یندی، هوا فضا، نفت و گاز، صنایع شیشه و سرامیک و همچنین تامین اکسیژن خالص در صنایع آبزی‌پروری استفاده نمود.
این مخازن توانایی نگهداری و حمل مایعات صنعتی را به ایمن ترین و به صرفه ترین شیوه ممکن دارند.
مخازن کرایوژنیک جز اصلی و مهمی در صنعت ذخیره‌سازی محسوب می‌شوند. این مخازن امکان ذخیره‌سازی مایعات صنعتی را در شرایط فوق سرد فراهم می‌کند. از این مایعات در صنایع مختلفی بطور گسترده استفاده می‌شود و بنابراین کاربرد مخازن کرایوژنیک جز مهمی از صنایع است. لازم بذکر است که نگهداری از این مخازن باید در مکانی ثابت و بدور از تابش مستقیم خورشید باشد، همچنین مخازن کرایوژنیک باید بدور از اجسام تیز نگهداری شود و با وسیله حمل مناسب جابجا شود.