液氮是什么？液氮储罐爆炸原因分析及液氮安全使用注意事项汇总

本网编辑 2023-05-08

液氮是由空气压缩冷却制成，其气化时就恢复为氮气。每一立升液氮气化，温度上升15度，体积膨胀约为180倍。因此液氮容器不能密闭，否则有爆炸危险！

液氮是什么？

液氮（常写为LN2）是指液态的氮气。液氮是惰性，无色，无臭，无腐蚀性，不可燃，温度极低的液体，汽化时大量吸热接触造成冻伤。

氮气构成了大气的大部分（体积比78.03%，重量比75.5%）。在常压下，氮的沸点为-196.56℃，1立方米的液氮可以膨胀至696立方米的纯气态氮（21℃）。

如果加压，可以在更高的温度下得到液氮。在工业中，液态氮是由空气分馏而得。先将空气净化后，在加压、冷却的环境下液化，借由空气中各组分之沸点不同加以分离。氮气是理想的防爆防燃气体，虽然人体皮肤直接接触液氮瞬间是没有问题的，但超过2秒会冻伤且不可逆转。超低的温度很快的烧伤人的肌肉。当液氮溅落在某个表面上时，其会将表面完全严密的覆盖起来，冷冻很大的区域。从液体中分离出的气体也非常冷，精细的组织，例如眼睛，若暴露在冷气体中，可能会损坏，冷气体会短时破坏手部和脸部的皮肤。

请不要用您身体任何未得到保护的部分去碰触被液氮冷却的物质。

这些物质会快速渗入皮肤弄伤皮肤。使用钳子将浸在液体中的物质取出，并小心的处理物质。

液氮储罐及管道的危险、有害因素分析

一、液氮储罐的危险、有害因素分析

液氮储罐属于低温液体储罐，氮气具有窒息性，因此在进出料和储存过程中，存在物理爆炸、窒息、冻伤等危险、有害因素，其危险性主要在于：

1）液氮低温液体储罐的保温设施若未定期检测，一旦其保温性能降低，罐体表面、软管等部位会有凝霜，人员不慎接触有发生冻伤的可能。同时若罐内温度升高，会导致低温液体急剧气化，有发生超压爆炸的危险。

2）该装置液氮低温储罐为压力储罐，其储罐本体及其相关安全附件、真空管道、安全阀、爆破片等若未定期校验，有发生超压爆炸、人员窒息、冻伤等危险。

3）储罐若缺乏有效的防雷击设施，有遭雷击的可能，并可引发二次事故。

4）储罐在进出料过程中若未严格按照操作规程进行，有发生气体泄漏、冻伤、窒息等危险。

5）罐内物质若储存过久，未定期置换，储罐及相关附件维护不及时，极易发生泄漏、超压爆炸、罐内杂质超标而引发火灾爆炸等危险。

6）在运输过程中，其槽车若发生严重碰撞、震动，造成罐体破损、承压强度下降，有引发超压爆炸的危险。

7）低温液体储罐在储存过程中出现超温超压而未能及时打开放空阀泄压，并且罐体安全附件如安全阀、爆破片失灵有发生超压爆炸的危险性。

8）液氮储罐在储存过程中，管路或阀门发生泄漏，只是壳体结霜、出汗不但损坏设备，还有发生人员冻伤和窒息的危险性。

9）液氮储罐安全阀等安全附件若失效，当实际压力超过其承受压力时，有发生超压爆炸的危险。

10）液氮储罐的设计、制造、材料和安装若不符合相关标准、规范要求，易造成安全隐患，有发生罐体变形、物料泄漏的危险，并有引发窒息、冻伤可能。

11）储罐基础若发生下沉变形，可引发刚性连接管道、阀门、管件等破裂，造成物料泄漏，同样有发生上述危险的可能。

12）罐区物料的输送泵、管道、阀门等，若维护不善，有发生泄漏的可能，并可伤及人体。

13）台风等恶劣天气可对罐区设备、设施造成破坏而引发二次事故。

14）若罐区消防通道损坏、堵塞等导致通道不畅，在发生事故时影响消防车通行，易使事故扩大。

15）储罐检修、进罐作业若不经充分置换，可能引起人身伤害。

16）在卸车、装车区，槽车未标示停车位，胡乱停放，槽车前后间距不足、停放不整齐，槽车发生碰撞，极可能发生火灾、爆炸事故。槽车停放距离不符合要求，接管被拉脱、甩出等，物料喷出，可能发生超压爆炸、冻伤、窒息事故。

二、管道的危险、有害因素分析

1）制氮系统附属管道由于气体压力超材质破坏强度极限，可能导致物理爆炸。

2）制氮系统管线密封不严，设备发生裂纹或破碎，将发生泄漏事件，喷洒到操作人员的身体上，会造成人体冷冻伤害。

3）在进行修理安装工作时，擦拭物、煤油、汽油等易燃液体落入制氮系统管线内，制氮机起动时可能导致爆炸。

4）管道内气体压力脉动对管道具有破坏性作用，使制氮系统管线发生强烈振动。强烈的管道振动使得管路附件的连接部位发生松动和破裂，轻则造成泄漏，重则引起爆炸。

液氮储罐爆炸原因

一、外界环境影响

1.高温高压

液氮是由空气压缩冷却制成的，气化是能恢复成氮气。当外部温度压力超出罐体能承受的冷却温度和压力时就会发生爆炸。

2.碰撞震动

液氮容器罐体设计有专门的防震设计，除静置存储，运输液氮罐还可以在充装状态下运输使用。但液氮罐罐体在受到非常强烈的碰撞和震动后，会引起罐体保温层或者其他部件的损坏，这样外部环境会直接影响到气化物，造成爆炸。

二、质量因素

1.选材不当

液氮容器罐体一般采用纯铝箔和不锈钢冷热轧钢板制作，如果这些材料的规格和质量不符合规范标准的要求，达不到冷冻液氮的承受条件，就有可能发生爆炸。

2.保温差

液氮罐有内外双胆，一旦内胆外表反射材料与隔热材料脱落，就会造成相邻反射材料与外胆直接接触，使内胆的液氮膨胀气化，甚至发生爆炸。

3.阀门、仪表等附件陈旧老化
在长期的使用过程中，如果液氮罐的阀门、仪表等附件不经常检查和更换，一旦这些附件陈旧老化，就会造成液氮温度升高或泄漏，会导致发生爆炸。

三、泄压装置失效。

1、呼吸阀及其他调节装置不够灵敏；

2、安全阀缺陷：起跳压力设置过高；超过设定压力却未起跳（制造质量问题、未定期校验）；

3、爆破片缺陷：起跳压力设置过高（选型不匹配）；未定期保养/更换；

4、其他现场仪表失效；

5、配套设备、配件及相关保护装置未按压力元件设计选型或者设计不合理。

四、罐体压力急剧升高。

1、液氮大量汽化

（1）非人为因素

设备因素主要有：珠光砂塌陷、珠光砂填少了、珠光砂结冰、未充干燥的氮气维持正压、罐体外壁遭破坏、其他安装/焊接瑕疵。

（2）人为因素

人为因素主要有：现场点检人员疏忽、未定期检验校验现场安全装置、连锁设计不合理或人为打校验、安装失误。

呼吸阀出厂时阀杆顶部装有保护柱，保护柱将阀瓣压死在阀座上。安装完成后要将此保护柱取出。呼吸阀出厂时安装保护柱的目的是：阀门没有受压时，阀杆阀瓣与膜片是个柔性系统，运输途中阀瓣与阀座会产生碰撞，安装保护柱就可以防止发生意外碰撞。所以，如果呼吸阀安装后未取出保护柱，呼吸阀就不会跳了，也就起不到保护作用。

检查呼吸阀保护柱是否取出的方法是：手伸进去，将阀杆往上抬，看看能不能动，有多高行程。如果贮槽已投用，将三通阀全开或全关，则有一个呼吸阀可以操作。

2、液氮储罐的液位太高

（1）操作失误

（2）节流阀失效

（3）连锁失效

液氮安全使用注意事项

一、液氮贮存

液氮贮存种类一般可分为贮存罐、运输罐两种。贮存罐主要用于室内液氮的静置贮存，不宜在工作状态下作远距离运输使用；为了满足运输条件，运输罐主要有专项防震设计，除静置贮存外，还可在充装液氮状态下，作运输使用，但应避免剧烈的碰撞和震动；另外，在短时间、短距离内使用少量液氮时，也可以临时使用保温瓶（杯）等器具存放，但在用保温瓶（杯）等物贮存时，必须在瓶塞边缘切开一条牙签样大小的小沟，以便氮气的安全排出。

二、液氮的安全使用

正常情况下，液氮贮存在密封式罐体时，要注意将液氮罐口保留一定缝隙，否则液氮气化时气体无法及时排出，极易造成爆炸事故。一般液氮罐的盖塞都留有一定的缝隙，在使用时千万不要人为将其堵塞。

（1）液氮使用注意事项：

①液氮是低温制品，在使用过程中要防止冻伤。

②在液氮中操作及存取冷冻物品时速度要快，注意轻拿轻放，以免物品解冻，造成不必要的损失。

③在使用和贮存液氮的房间内，要保持通风良好，以避免空间缺氧，造成人员窒息。

④由于液氮不具有杀菌性，故接触液氮的用具要注意消毒。

⑤液氮罐在运输过程中一定要固定好，以防震动和倒翻。

⑥液氮罐长期贮存物品时，要注意及时补充液氮。

（2）容器的使用维护:

①在使用过程中，每天都应随时检查罐体的使用情况，发现罐体瓶盖上或上部有水珠和结霜情况，说明罐体质量有问题，应立即停止使用；在罐体无水珠或结霜现象时，可以用手触摸外壳，若感觉上部冷，下部热，这也说明罐体质量有一定的问题，即液氮日增损较大，应注意观察，防止液氮耗损，停止使用；同时在日常使用过程中，还要参照相关压力容器安全技术监察规程要求，定期对液氮罐及安全设施仪表附件进行检测校验，确保其安全完好。

②使用前要认真检查容器相关安全仪表和附件，当仪表、附件处于完好的正常状态下，才能正确掌握和调整其所需压力和容量；若发现外表挂霜，应立即停止使用，及时检验检测和维修。

③液氮罐在充填液氮之前，首先要检查外壳有无凹陷，真空排气口是否完好；若被碰坏，真空度则会降低，严重时进气不能保温，这样罐体上部就会结霜，液氮损耗大，会失去继续使用的价值；充填液氮时更不能将液氮倒在真空排气口，以免造成真空度下降；同时，充填液氮前罐内要有少量液氮保持预冷状态。

④液氮罐要存放在通风良好的阴凉处，不要在太阳光下暴晒。由于其制造精密及固有的特性，无论在使用或存放时，严禁液氮罐倾斜、横放、倒置、堆压、相互撞击或与其他物件碰撞，要始终保持罐体直立。

⑤用于长期贮存时，则需要定期补充液氮，补充时一般应在液氮剩余量为总容量的三分之一为宜。

⑥放进或取出冷冻物品时，要尽量使罐口打开时间短，以减少液氮消耗，也不要把提筒完全提出来。

⑦严禁在容器盖上放置物体和密封颈口。

⑧严禁用硬物清除颈管内的冻霜，以免损伤颈管。

⑨液氮罐只用于盛装液氮，不允许盛装其他液体或混存。

（3）运输:

①运输时应使用海棉或其它软垫物品对液氮罐加以固定，预防翻倒。

②正确选用运输罐(YDS-XB)，禁止使用贮存罐作运输罐用。

文章内容来源安全科、空分之家、中国化学品安全协会，责任编辑：胡静，审核人：李峥