Nitrogen

1. Nitrogen Presentasjonen er identisk med en artikkel som er trykket i Tidsskriftet Brannmannen Artikkelforfatter: Einar K. Gjessing, tidligere brannsjef i Bergen

2. Dette er den 7. artikkelen i serien om industrigassene. Etter som tidene forandrer seg - og vi med dem, som de gamle romerne sa - øker bruken av noen av gassene, mens bruken av andre avtar. Artikkelserien tar som tidligere nevnt sikte på å behandle de gassene en brannmann kan møte i sitt yrke.

3. Produksjon og bruk For å være litt nøyaktig for en gangs skyld så er luftens sammensetning slik i volumprosent: Nitrogen 78,09 Oksygen 21,00 Argon 0,93 Karbondioksid 0,033 Neon 0,0018 Helium 0,0005 Krypton 0,0001

4. Nitrogen produseres i Norge på Rjukan og Sauda og importeres også fra Sverige. Nitrogen fremstilles ved nedkjøling av luft, først kondenserer oksygen ved -183 oC, deretter argon ved -186 oC og til slutt nitrogen ved -195,79 oC for å være nøyaktig. Nitroget renses og leveres enten som komprimert (i gassform) på flasker til mindre forbrukere eller dypkjølt (i flytende form) på beholdere med avlastningsventil til større forbrukere. Transport av nitrogen i flytende form skjer med tankbiler med innhold 8 - 30 tonn og med jernbanetankvogner også med innhold 8 - 30 tonn, men disse er nå på vei ut.

5. Nitrogen brukes på produksjonsstedet til fremstilling av kunstgjødsel og råstoffer for sprengstoff-, fargestoff- og plastindustrien. Videre brukes noe nitrogen i næringsmiddelindustrien hvor den erstatter luft i lufttette pakninger for å bevare smak og aroma på produktet. I industrien brukes den blant annet til å krympe foringer og til å trykkprøve rør. Til medisinsk bruk brukes nitrogen i flytende form til å fryse ned og bevare vevsprøver etc. og for eksempel til å fryse vekk føflekker.

7. Gassens egenskaper Nitrogenets kjemiske formel er N2, det vil si at det er to nitrogenatomer i ett nitrogenmolekyl. Gassen er fargeløs og luktfri og som nevnt er den hovedbestanddelen i luften. Ren nitrogen er lettere enn luft og veier 0,97 i forhold til luft, men virker kvelende når den fortrenger oksygenet i luften. Den har ikke lammende virkning på åndedrettsorganene slik karbondioksid (CO2) har. 

8. Gassen leveres som nevnt på to måter: A: I komprimert form på gassflasker. B: I dypkjølt (flytende) form på beholdere og transporttanker hvorfra innholdet overføres til lagertanker. Beholderne og lagertankene er isolerte. Den varmetilførselen som likevel skjer inn til det flytende nitrogenet gjør at noe av dette fordamper og bygger opp trykk som ville blitt altfor stort til at beholderen/tanken kunne tåle det. Derfor er beholderne og tankene utført med avlastningsventiler som slipper ut nitrogen ut slik at trykket ikke bygger seg opp. Nitrogenet som unnslipper går tapt.

9. Fordelen med flytende nitrogen er at man kan oppbevare meget større mengder av stoffet pr. volumenhet enn om det var i komprimert form. Vekt av flytende nitrogen i forhold til vann er 0,81 og når det går over i gassform utvider det seg ca. 700 ganger målt ved + 15 oC og 1 bar. Gasser som først kan kondenseres ved lavere temperaturer enn - 75 oC, kalles som tidligere nevnt kryogene gasser.

10. Ved vanlig temperatur er nitrogen ikke reaktivt, det vil si det reagerer ikke med andre stoffer. Men når nitrogenet er oppvarmet blir det reaktivt og det dannes forskjellige produkter, blant annet nitrøse gasser, NO, NO2, (nitrogenoksider) som er farlige termiske nedbrytningsprodukter (forbrenningsprodukter). Nitrogen ble tidligere på norsk kalt kvelstoff, (var det noe som skulle kalles kvelstoff måtte det være karbondioksid!) men dette uttrykket er nå foreldet. På svensk: kväve, på dansk: kvælstof, på engelsk: nitrogen og på tysk: Stickstoff (ersticken = kvele).

11. Nitrogenflasker, -beholdere, -tanker og merking Nitrogen kommer inn under betegnelsen “farlig gods”. For kom primert nitrogen er UN-nummeret 1066 og fare(identifikasjons)nummeret er 20. For flytende nitrogen er UN-nummeret 1977 og fare(identifikasjons)nummeret er 22. Nitrogen leveres på heltrukne flasker av krom-molybdenstål. Flaskene er grå med sort skulderfarge (Se bildet). Tidligere var flaskene grønne.

12. De er beregnet for 2, 10, 20 og 50 liters innhold. Fyllingstrykket er 200 bar ved + 15 oC. Ved -20 oC synker trykket til 166 bar og ved +50 oC er det steget til 235 bar (se diagram). Innholdet er så å si direkte proporsjonalt med trykket, det vil si ved +15 oC og 200 bar er flasken full og ved 2 bar er den så godt som tom og skal returneres til flaskeleverandøren. Flaskene har ikke sikkerhetsventil eller sprengmembran og er ellers lik flasker for oksygen (se artikkel i “Brannmannen” nr. 4/05). De prøvetrykkes hvert tiende år med 300 bar.

13. Foruten å leveres enkeltvis, leveres flaskene i pakker, liggende 12 stk. à 50 liter med felles gassuttak, eller tilsvarende stående. Videre leveres til offshore transportrack 16 x 50 liters flasker stående og kret med 12 x 50 liters flasker, også stående.  Transportable cryobeholdere (isolerte) for flytende nitrogen leveres i størrelser fra 2 til 100 liter (10, 20 og 25 liters beholdere er de vanligste) og for 196 liter stående. Videre finnes liggende beholdere. 196 liters beholderne er beregnet for 18 bars overtrykk og innholdet leses av ved hjelp av manometer. De øvrige transportbeholderne er trykkløse og innholdet leses av digitalt eller ved hjelp av vertikalt, gjennomsiktig rør med kule som viser væskenivået. 

14. Stasjonære lagertanker finnes i størrelser fra 3.000 til 50.000 liter. Disse er, som 196 liters beholderne, beregnet for 18 bars overtrykk. Er tanken nettopp fylt vil trykket være lavt, men etter som tiden går og litt varme slipper inn gjennom isolasjonen vil trykket stige langsomt inntil 18 bar. Innholdet leses av digitalt. Fjernavlesning brukes også så gassleverandøren på en annen kant av landet vet når forbrukeren trenger ny forsyning! Overføring fra transporttank til lagertank skjer ved hjelp av pumpe fra tankbilen. Overføring fra lagertank til forbrukssted skjer via fordamperanlegg, der nitrogenet går over fra flytende til komprimert form.

16. Faremomenter 1. Revning av flasker Blir nitrogenflasker utsatt for unormal oppvarming (for eksempel i brann) øker gasstrykket samtidig med at flaskens fasthetsegenskaper svekkes inntil flasken revner. Jo mer gass der er på flasken jo tidligere revner den. Som nevnt er flaskene laget av hardt krom-molybdenstål og skarpe biter eller hele flasker vil kunne slynges ut med stor kraft hvis de revner. Flaskene kan kjøles ned uten fare for sprøhetsbrudd.

17. 2. Gasslekkasjer - Kvelningsfare Skjer lekkasje med komprimert nitrogen i et lukket rom vil det være kvelningsfare - oksygenet i luften fortrenges. Skjer en mindre lekkasje med komprimert nitrogen i friluft er faren mindre da nitrogenet blander seg med luften. - Forfrysningsfare (og kvelningsfare) Tank for flytende nitrogen med fordamperanlegg.

18. En større lekkasje av flytende nitrogen er farlig. Flytende nitrogen gir meget alvorlige forfrysningsskader. Nitrogen som damper av fra flytende nitrogen vil i første omgang være kaldere enn luft og legge seg langs bakken og gi kvelningsfare. Påsprøyting av slokkevann med vanlig temperatur vil tilføre varme og sørge for å varme opp gassen og gjøre den lettere. Har man fått forfrysning på hud - ikke gni - bruk lunkent vann! Er en hanske frosset fast til huden - ikke riv den av - tin den opp i lunkent vann! 

19. På Yaras hjemmeside: www.yara.no finner du mer opplysninger. Klikk deg inn på “gass og kjemikalier” og ta for deg HMS-bladene. Igjen takk til Helge Boge, Yara Industrial AS, Bergen, for god hjelp ved utarbeidelsen av denne artikkelen. Neste gang tar vi for oss naturgass - CNG, Compressed Natural Gas og LNG, Liquefied Natural Gas.

20. Denne artikkelen kan også leses på hjemmesiden til Tidsskriftet Brannmannen www.brannmannen.no SLUTT