مخزن کرایوژنیک، ابزاری برای حمل و نقل مایعات کرایوژنیک است. مایعات کرایوژنیک مانند اکسیژن مایع (LOX) ، آرگون مایع (LAR) و نیتروژن مایع (LIN) به طور معمول به صورت مایعات منتقل و ذخیره می شوند، زیرا وقتی محصول به صورت مایع باشد، می توان مقدار بیشتری از آن را حمل کرد.
یک مخزن کرایوژنیک برای حمل و نقل و ذخیره گاز به شکل مایع استفاده می شود. مخازن کرایجونیک برای ذخیره سازی گاز مایع، در دمای 196- درجه سانتیگراد یا پایین تر تولید می شوند ، مانند فلاسک های فوق عایق بزرگ ، زیرا ورود مقدار کمی از گرما باعث می شود تا محصولات به حالت گازی خود برگردند. به عنوان مثال فلاسک نیتروژن مایع یک مخزن کرایوژنیک است.
یک مخزن کرایوژنیک دو جداره و اغلب بصورت استوانه ای می باشد، مخزن داخلی از استیل ضد زنگ (مخزن فشار) و مخزن بیرونی از استیل کربن تشکیل شده است. هوای موجود در فضای بین دیوار داخلی و خارجی به فضای حلقوی معروف است که با یک پمپ برای ایجاد خلاء تخلیه می شود.
فضای حلقوی بین دیواره داخلی و خارجی با یک ماده عایق مانند پرلیت یا سوپر عایق پر شده و سپس برای ایجاد خلاء تخلیه می شود تا سبب ورودی گرما حداقل شود ( و از این رو از تبخیر مایع کرایوژنیک جلوگیری به عمل آید).
مراحل مختلف تست ها طی مراحل تولید توسط موسسات بازرسی مستقل اجرا می شوند و پس از اتمام مخزن داخلی از نظر هیدرواستاتیک آزمایش می شوند. مخازن کرایوژنیک، تحت فشار مثبت جهت جلوگیری از آلوده شدن مخزن داخلی قبل از ارسال راه اندازی شده و سپس تحویل می شوند.

تکنولوژی: اجتناب از گرمای مخزن کرایوژنیک

مخازن ذخیره‌سازی مایع کرایوژنیک برای به حداقل رساندن انتقال حرارت درون مخزن طراحی شده‌اند. انتقال حرارت، انتقال انرژی گرمایی از جرم گرم‌تر به یک جرم سردتر است، فرایندی که اجتناب‌ناپذیر است و تنها می‌تواند کند شود.
گرمای که به داخل مخزن منتقل می شود توسط مایع کرایوژنیک موجود در مخزن جذب می گردد و باعث می شود مقداری از مایع به فرم گاز (تبخیر) شود. مایع بخار شده یا در مخزن باقی می ماند ، که توسط مشتری از طریق مداری مخصوص استفاده می شود یا در بعضی موارد به جو منتقل می گردد.
موارد مختلفی که به کاهش تبادل گرما از طریق طراحی و عایق کردن دیواره داخلی سرد از دیواره خارجی گرمتر کمک می کند، عبارتند از:
خلا – خلا در برابر رسانش با حذف ذرات هوا بین مجرای داخلی و خارجی برای کاهش انتقال حرارت که از طریق تماس مستقیم با ذرات هوا حاصل می شود، مقابله می کند.
خلاء به طور حتم مهمترین عنصر مخزن کرایوژنیک است و ذکر طول عمر آن مطمئناً هنگام انتخاب مخزن توسط سازنده مخزن ضروری است، زیرا مولکول های کمیاب گاز از لحظه تولید شروع به ورود به فضای خلاء می کنند. برای آهسته شدن ورود مولکول های گاز کمیاب، تولید کنندگان از غربال مولکولی استفاده می کنند ، که به عنوان جاذب برای جذب این مولکول های گازی استفاده می شود.
پرلیت – به صورت پودر ریز سفید است که به عنوان عایق صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد و فضای حلقوی را کاملاً پر می کند. عایق پرلیت به دلیل خاصیت منحصر به فرد خود در عایق بندی مخازن ذخیره سازی کرایوژنیک اقبال گسترده ای پیدا کرده است.
سوپر عایق چند لایه (MLSI) – جداره داخلی توسط چند لایه از مواد عایق که معمولاً از الیاف غیر فلزی آلی ساخته می شوند و توسط یک مانع درخشان از جنس آلومینیوم مجزا شده اند ساخته شده است.
آلومینیوم به بازتاب پرتوهای خورشید و انتشار مجدد امواج الکترومغناطیسی خورشید کمک می کند.
رنگ – روکش سفید با بازتاب امواج الکترومغناطیسی خورشید به کاهش انتقال حرارت کمک می کند ، زیرا وقتی نور به یک جسم سفید برخورد می کند ، دوباره منتشر می شود.
مخزن های ذخیره سازی مایعات کرایوژنیک به گونه ای طراحی شده اند که مایعات کرایوژنیک را تا حد امکان سرد نگه می دارد تا با به حداقل رساندن انتقال حرارت به داخل مخزن ، از تبخیر آنها جلوگیری شود.
هر تولیدکننده از دستور العمل‌های پایه یکسانی استفاده می‌کند اما تنها دانش و تخصص آن‌ها در هر حوزه می‌تواند یک مخزن یا یک تولیدکننده مخزن را از دیگری متمایز کند، به خصوص وقتی که طول عمر محفظه ی خلا، به عنوان بیشترین جنبه‌های فنی یک مخزن کرایوژنیک باشد.
استفاده ، بهره برداری و نگهداری از مخزن کرایوژنیک
مخزن کرایوژنیک باید به شیوه‌ای عمل کرده و نگهداری شود که مطابق با تمام قوانین مربوطه باشد، به عنوان مثال، مقررات ایمنی سیستم‌های فشار برای مخازن استاتیک یا حمل کالاهای خطرناک و استفاده از مقرارت تجهیزات فشار قابل حمل برای مخازن قابل حمل، مخازن کرایوژنیک باید توسط افراد ذی‌صلاح زیرنظر گرفته شده و مدیریت شوند.
در مورد مخازن استاتیک ، مخازن کرایوژنیک دارای مقرارتی هستند تا معاینه منظم ، نگهداری روزمره و معاینه رسمی دوره ای آنها انجام شود . رژیم بازرسی و نگهداری باید ترسیم شود تا مخزن در وضعیت ایمنی قرار داشته باشد و امکان کارکرد صحیح سیستم بین دوره های معاینه رسمی فراهم باشد.
مخازن قابل حمل نیاز به بازرسی و آزمایش دوره ای دارند ، این کار فقط توسط یک سازمان بازرسی انجام می شود که در هر کشود توسط وزارت حمل و نقل مجوز دارد.
منابع:
https://www.gasworld.com/an-introduction-to-cryogenic-tanks/4599.article
http://www.bcga.co.uk/pages/index.cfm?page_id=89&title=cryogenic_tanks