液氮安全生产与安全使用配套技术

毕节市从上世纪 80 年代初开始引进牛冷冻精液配种改良地方牛品种以来，所需液氮由毕节市液
 
氮站生产供应。笔者在 20 多年的液氮安全生产工作中，始终以液氮安全生产为首要任务，以液氮安全使用为**终目标，通过不断探索，总结了 1 套液氮安全生产与安全使用配套技术，现介绍如下，供参考。
 
1 液氮安全生
 
1． 1  液氮机的维护和保养
 
1． 1． 1  保养液氮机时的注意事项: ( 1) 拆开液氮机
 
前，须进行彻底加温，排尽氢气，关闭总电门，关闭水路。( 2) 揩抹零件只能用布，不能用回丝。( 3) 清洗零件时，不可使用带有腐蚀或沉淀的溶剂，清洗蓄冷器只能用石油醚，不能用四氯化碳。( 4 ) 零件及
 
“O”型圈涂油时，只宜使用制冷机的润滑油( 30# 透
 
平油) ，与氢气有接触的“O”型圈仅可涂以 1# 真空脂。( 5) 如密封圈损坏应丢掉，以免与好的相混。 ( 6) 切勿把铁心密封圈拧得过紧，以免橡皮挤出钢圈。( 7) 在检修时要防止灰尘通过孔道进入机器。 ( 8) 为了更好地做好维护保养工作，应记录必要的
 
数据及使用时间。
 
1． 1． 2 液氮机运转 500 小时后的保养项目: ( 1) 检查水、油、气自动控制装置。( 2) 清洗汽油分离器，平衡管，调换脱脂棉花( 由于在长期运转中，一些润滑油会不可避免地积聚在汽油离过滤器和平衡管内) 。( 3) 吹除压力表，如压力表无压力时，指针不到零位，则可旋松压力表的缓冲装置，便可消除残余压力。( 4) 检查氢气干燥器，如硅胶变色，则应进行活化处理。( 5) 更换润滑油，第 2 次可延长时
 
间更换。
 
1． 1． 3 液氮机运转 1 000 小时后的保养项目: ( 1) 清洗蓄冷器用石油醚清洗，放在洗具内进行，在清洗前要称出重量，精确度不小于 0． 1 g。清洗时先放在洗具中浸泡半小时，然后用不大于 50 ℃ 的空气进行反复清洗，直**干净为止，然后再称重量。用热鼓风机吹洗时应在室外进行。( 2) 清洗水冷却器: 长期运转后，水冷却器的 216 根德银管内壁会出现油脂，外壁可能积聚水垢，会使产量降低。内壁用四氯化碳或汽油清洗，外壁用 10% 稀盐酸从水管接头处通入冷却水室，数分钟后即可清除水垢，再用温水冲洗，清除残酸，干燥后即可使用。( 3 ) 清洗水过滤器，过滤网太脏时，更换过滤网。( 4) 清洗润滑油过滤器，调换润滑油。
 
1． 1． 4 液氮机运转 5 000 小时后的保养项目: 液
 
氮机运转 5 000 小时后，必须更换电动机轴承的润
 
滑脂。
 
1． 2 液氮机的安全运行 自建站起，我站一直使用杭州制氧机厂生产的 KLN － 20Y 型液氮机生产液氮，该液氮机安全运行由电力系统、水路系统、油路系统、气路系统 4 个系统保证安全运行。
 
1． 2． 1 电力系统要求外部电网送到生产车间配电操作柜的三相电压必须达到 380 V 以上，才能启动电动机。
 
1． 2． 2 液氮机用水要求硬度小，杂质少，无腐蚀。总的水量要求达到 8 m3 / 小时以上，进机水压必须达到 0 ． 17 MP，水压低于 0 ． 17     MP 时禁止启动液氮机。     
1． 2． 3  齿轮油泵使油压达到 0． 15 MP 以上时，油压微动开关闭合，电动机从“Y”形接法切换到“三角形”接法后，电动机正常运行。油压低于 0． 15 MP时电动机不能启动。     
1． 2． 4  液氮机所用工作介质是氢气或氦气，由于氦气难以生产，在市场上少而昂贵，所以选择用氢气作液氮机的介质，要求氢气纯度在 99． 9% 以上。
1． 2． 5  液氮机在充填氢气前必须抽真空，没有抽真空设备时可采用多次充填氢气置换的方法，保证液氮机内的氢气纯度达到要求。     
1． 2． 6  氢气是易燃品，在空气中达到一定浓度后会遇火燃烧发生爆炸。因此，切勿用火来探查液氮机是否漏气，室内照明应有防爆装置。氢气瓶不可受热，不可日晒。     
1． 2． 7  存放氢气瓶的房间必须通风良好，氢气瓶要用架子来固定。搬运氢气瓶时操作要非常小心，不可跌倒，氢气瓶要常装着 1 个减压阀，以保证安全。
2  液氮的安全使用技     
      
 液氮应用于畜牧品种改良工作中，是精液及胚胎的主要冷冻贮存媒介。液氮生产出来后，在操作中用液氮罐来贮存，液氮的安全使用通过安全使用液氮罐来实现。     
2． 1  液氮的性质  液态氮为清洁如水，无色、无嗅、无毒的液体，沸点 76． 85 K (  － 196． 3     ℃ ) ，熔点63． 29 K，三相点 63． 15 K，含有氧的液氮( 液空) 呈浅蓝色。固态氮为无色透明的结晶。液氮具有超低温性、无毒性、弱渗透性 3 个有用特性和具有膨胀性和窒息性 2 个有害特性。     
2． 1． 1  超低温性: 液氮的超低温特性能抑制精子和胚胎等生物体的代谢能力，使精液及胚胎得以长期保存，所以液氮广泛应用于医学及生物工程领域。
2． 1． 2  无毒性: 液氮是无色、无嗅、无毒的液体。在使用揭开容器盖子或向容器灌入液氮或取出液氮时，往往喷出透明气体，容器内部会出现乳白色雾状，这不是液氮固有的颜色，而是空气中水分受到冷形成颗粒雾状现象。           
2     ． 1． 3  弱渗透性: 液氮的渗透性极其微弱，利用这个特性保存生物细胞，不会对细胞造成损害。
2     ． 1． 4  膨胀性: 液氮是由空气压缩冷却制成的，气化会恢复为氮气。因此，不能用其他塞子代替专用液氮罐颈塞，更不能用密封的塞子，以免液氮持续蒸发气化形成高压，导致液氮罐损坏，甚**造成爆炸事故。                 
2     ． 1． 5  窒息性: 液氮在室内气化成氮气，氧气的浓度就会减少，造成室内空气含氧浓度过低，当室内空气中的含氧量降到低于 13% 时，人就会感到倦怠无力，意识逐渐迷糊，甚**造成操作者窒息死亡。
2     ． 2  液氮罐的结构特点           
2     ． 2． 1  液氮罐是类似于家用保温瓶的容器，由内胆、外胆、连接内外胆的颈管、提筒、颈塞组成。内、外胆是由高强度铝合金制成，坚固耐用。           
2     ． 2． 2  内胆和外胆之间是高真空，真空腔装有多层绝热材料，因此有良好的冷藏性能。           
2     ． 2． 3  颈塞是由绝热性能良好的塑料制成，具有减少液氮蒸发和固定提筒的双重作用。           
2     ． 2． 4  颈管是用环氧玻璃钢制成，具有极低的热导率，可以把从颈管进入的外部热量控制在**低限度。
2     ． 2． 5  在真空部位装有气体吸附剂，能吸附真空中金属或其他物质挥发出的气体，从而长期保持高真空。                 
2     ． 2． 6  提筒置于液氮中，用来存放冷冻物品，其上部被颈塞的小槽和刻数盘的缺口所固定，保证了运输中稳定可靠。                 
2     ． 3  液氮罐的分类           
2     ． 3． 1  按用途分: 液氮罐一般分为贮存罐、运输罐2 种。贮存罐主要用于室内液氮的静置贮存; 运输罐为了满足运输的条件，做了专门的防震设计，除可用于静置贮存外，还可在充装液氮的状态下运输使用，但也应避免剧烈的碰撞和震动。           
2     ． 3． 2  按容积分: 液氮罐分为小型罐、中型罐、大型罐。小型罐有 3、10 L，优点是便于单人携带，使用方便; 缺点是盛装液氮量少，保存生物细胞时间短。中型罐有 30、50     L，适用于保存时间长，使用面广多个点保存生物细胞。大型罐有 300、450、600 L等，主要用于生产单位储存液氮。     
2． 4  液氮罐的安全使用     
2． 4． 1  使用前的检查: 液氮罐是用于盛装液氮的专用容器 不允许充装液态空气和液氧 以免它们与容器内某些物质作用产生猛烈的燃烧。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，真空度会降低，严重时会进气无法保温 这时罐的上部会结霜 液氮损耗加大 失去继续使用的价值。其次要检查罐的内部是否清洁干燥，若有异物，必须取出，以防内胆被腐蚀。
2． 4． 2  液氮的灌装: 对于新罐或处于干燥状态的罐一定要用少量液氮进行预冷并缓慢填充 以防降温太快损坏内胆。充装液氮时不要将液氮倒在真空排气口上，以免造成真空度下降。液氮罐塞是用绝热材料制造的 既能防止液氮蒸发 又能起到固定提筒的作用，所以开关时要尽量减少磨损延长其使用寿命。     
2． 4． 3  使用中的检查: 检查可以用眼观测，也可用手触摸外壳，若发现外表挂霜，应停止使用。特别是 颈管内壁附霜结冰时不宜用小刀去刮，以防管内壁受到破坏，造成真空度下降。应将液氮取出，让其自然融化。取冻精时，提筒只允许提**液氮罐颈口水平线下 严禁提出罐口 而且停留时间不能超过10 秒钟，需要继续操作时，应将提筒浸入液氮后再提起操作。要尽量缩短罐口打开时间，减少液氮挥发消耗。检查液氮贮存量时，可使用称重法或手电筒照射法，亦可用实心塑料小棒或实心小木棒插入液氮罐底部，过 5 ～ 10 秒后取出，结霜的长度即是液面高度。千万不要用空心棒或塑料管，以防液氮从管内冲出，飞溅伤人。要注意液氮面高度，**不能干罐，干罐后罐内保存的东西即报废，液面高度剩1 /3 时应补充液氮。     
2． 4． 4  液氮罐在运输时必须使用运输罐，贮存罐不能作为运输罐使用。运输前应将各个提筒准确地固定在容器口的槽内，盖好颈塞。液氮罐在运输过程中必须装在木架内，垫好软垫并固定好。罐与罐之间要用填充物隔开，严防过度冲击和碰撞，由于罐体处于高真空状态，外胆将承受周围大气压差的作用，外胆在过度冲击和碰撞下会产生凹陷。装卸车时也要严防液氮罐碰击，搬运时要 2 人平抬或用小车搬运，不能在地上随意拖拉液氮罐。
2． 4． 5  根据液氮的超低温特性( － 196 ℃ ) ，液氮溅到皮肤上会引起类似烧伤一样的伤害，因此在灌充液氮和取出液氮时应戴皮手套，不能赤脚或穿拖鞋，以免液氮飞溅伤人。               
2． 4． 6  提筒的正确提取方法: 用手握住 1 个提筒的提勾，垂直向上提起 40 ～ 80 mm，然后将提勾旋转 180°，再垂直向上将整个提筒从液氮罐中提取出来。重复前述方法，便可将液氮罐中的所有筒提取出来。           
2． 5  液氮罐的保管           
2． 5． 1  液氮罐的放置: 液氮罐要存放在通风良好的阴凉处，不能在太阳光下直晒，且无论在使用或存放时，液氮罐均不能倾斜、横放、倒置、堆压、相互撞击或与其他物件碰撞，要做到轻拿轻放，并始终保持直立。严禁在液氮罐盖上放置物体和密封颈口。
2． 5． 2  液氮罐的洗涤与干燥: 罐外保持卫生，罐内注意无菌。许多病菌在液氮低温下不会死亡，液氮罐内也可能传播病菌，因此不要用不卫生的器具接触液氮，不要将不卫生的绳袋放入罐内。每年应将液氮罐清洗 1 ～ 2 次，液氮罐停用时，应将罐内的颗粒等清理干净，否则罐内会生霉菌。清洗时要将液氮罐用清水冲洗干净，将水排净，用鼓风机吹干，常温下放置待用。           
2． 5． 3  液氮罐洗涤的方法: 首先把液氮罐内的提筒取出，液氮移出，放置 2 ～ 3 天，待罐内温度上升到 0 ℃ 左右时，再倒入 40     ～ 50 ℃ 的温水，用布擦洗。若发现个别融化物质粘在内胆上，一定要细心洗刷干净。然后再用清水冲洗数次，倒置液氮罐，放在室内安全不宜翻倒处自然风干。如采用热风吹干时温度应限制在 40 ～ 50 ℃ ，应避免60 ℃ 以上的热风。注意在整个刷洗过程中动作要轻慢，选用中性洗涤剂。