La produzione criogenica di ossigeno prevede prima la liquefazione dell'aria, quindi la separazione dell'ossigeno e dell'azoto in base ai loro diversi punti di ebollizione. La liquefazione dell'aria richiede un raffreddamento inferiore a -140,6 gradi. In genere, la separazione dell'aria funziona nell'intervallo di temperatura compreso tra -172 gradi e -194 gradi. Le apparecchiature per la produzione di ossigeno criogenico presentano le seguenti caratteristiche di sicurezza:
Isolamento termico: Gli scambiatori di calore a bassa-temperatura, le colonne di distillazione e altri recipienti e tubazioni criogenici sono alloggiati all'interno di scatole frigorifere isolate riempite con materiali isolanti a bassa conduttività termica per impedire l'ingresso di calore dall'ambiente circostante e ridurre al minimo la perdita di freddo-altrimenti, l'apparecchiatura non può funzionare.
Requisiti materiali: I materiali utilizzati per le apparecchiature criogeniche devono possedere sufficiente resistenza e tenacità alle basse temperature, insieme a buona saldabilità e lavorabilità. I materiali comuni includono leghe di alluminio, leghe di rame e acciaio inossidabile.
Rimozione delle impurità (alto punto di ebollizione): Le impurità con punto di ebollizione elevato presenti nell'aria, come umidità e anidride carbonica, devono essere rimosse preventivamente a temperatura ambiente. In caso contrario, bloccheranno i canali interni e renderanno l'unità inutilizzabile.
Controllo del rischio di idrocarburi: L'acetilene e gli idrocarburi che entrano nella colonna di separazione dell'aria possono accumularsi a livelli pericolosi, compromettendo il funzionamento sicuro o addirittura provocando esplosioni. Pertanto, è necessario installare apparecchiature di depurazione per rimuoverli.
Protezione contro la pressione: I contenitori sigillati che conservano liquidi criogenici subiranno un aumento automatico della pressione quando il calore esterno provoca una vaporizzazione parziale. È necessario installare dispositivi di sicurezza affidabili per prevenire la sovrapressione.
Protezione della Fondazione: La perdita di liquido criogenico nelle fondazioni può congelare e rompere la base, causando il ribaltamento dell'apparecchiatura. Pertanto, è necessario garantire l'integrità della tenuta di apparecchiature, tubazioni e valvole, tenendo conto delle sollecitazioni e delle deformazioni di dilatazione/contrazione termica.
Divieto di materiale organico: I materiali organici porosi come legno o coke imbevuti di ossigeno liquido possono subire una combustione violenta o un'esplosione se esposti a fonti di ignizione o urti. Pertanto, non sono ammessi materiali organici porosi all'interno delle celle frigorifere. Lo scarico dell'ossigeno liquido deve utilizzare tubazioni e contenitori dedicati-mai scarichi a pavimento.
Compatibilità dei materiali: L'impatto a lungo-termine dei liquidi criogenici sulle piastre di acciaio al carbonio può causare fratture fragili. Pertanto, le tubazioni di scarico e le vasche di raccolta dei liquidi criogenici non possono utilizzare prodotti in acciaio al carbonio.
Prevenzione dell'asfissia: L'azoto e l'argon sono gas asfissianti-i tubi di scarico dei liquidi devono essere posati all'aperto. I tubi di scarico del gas devono avere un'altezza di scarico adeguata, con le uscite non rivolte verso piattaforme o scale.
Prevenzione incendi: L'ossigeno è un forte sostenitore della combustione-i suoi tubi di scarico non devono sfociare direttamente negli edifici non ventilati.
