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Tiefkalte flüssige Gase

Als tiefkalte flüssige Gase gelten Gase, deren flüssiger Zustand durch Kühlung, Verdampfung oder Wärmedämmung bei einer Temperatur aufrechterhalten wird, die unter der Temperatur der Umgebung liegt. (Definition technischer Regeln)

Einige Hersteller bzw. der IGV neigen dazu, hierzu Beispielhafte Temperaturen anzugeben. Beim IGV (Industriegaseverband) geht man von folgender Definition aus:

"Ein Gas oder eine Flüssigkeit befindet sich in
tiefkaltem (oder cryogenem) Zustand, wenn deren
Temperatur deutlich unter z. B. -50° C liegt."


Deutlich eindeutiger ist jedoch die Definition aus den technischen Regeln, da keine unklaren Umschreibungen wie "deutlich unter" oder "z.B." Verwendung finden.

In Verbindung mit tiefkalten flüssigen Gasen werden im Segment der Industriegase oft folgende Gase genannt.

Industriegas / Eigenschaft Argon Helium Kohlendioxid Sauerstoff Stickstoff Wasserstoff
Chemisches Symbol Ar He CO2 O2 N2 H2
Siedetemperatur bei 1,01325 Bar -185,9 °C -268,9 °C -78,9 °C * -182,9 °C -195,8 °C -252,8 °C
Aus 1 l Flüssigkeit entstehen so viel liter Gas, 1 bar, 15°C 835 l 749 l 541** 853 l 691 l 842 l

*Sublimatinstemperatur bei 0,981 bar, **Gasmenge pro Kg

Gas Ar He CO2 O2 N2 H2
Ts -185,9 °C -268,9 °C -78,9 °C * -182,9 °C -195,8 °C -252,8 °C
V 835 l 749 l 541** 853 l 691 l 842 l

*Sublimatinstemperatur bei 0,981 bar, **Gasmenge pro Kg

Ts : Siedetemperatur bei 1,01325 Bar

V : Aus 1 l Flüssigkeit entstehen so viel liter Gas, 1 bar, 15°C

Ar : Argon

He : Helium

CO2 : Kohlendioxid

O2 : Sauerstoff

N2 : Stickstoff

H2 : Wasserstoff

In geringen Mengen kommen auch flüssige Luft und Neon zum Einsatz.

Für verschiedene Gase können Sie entsprechende Stoffdaten unserem Excel Gaseschieber entnehmen, den Sie kostenlos downloaden können.

Online können Sie Stoffwerte für die unterschiedlichsten Gase auch unter Stoffwerte von Gasen aufrufen.

Bei den in der Tabelle aufgeführten Gasen ist grundsätzlich zu beachten, dass deren leichte Verdampfbarkeit mit hieraus resultierendem hohen Gasaufkommen Berücksichtigung in der Handhabung finden muss. Weiterhin hat die tiefe Temperatur einen starken Einfluss auf die direkte Umgebung.

Die chemischen Eigenschaften der verflüssigten tiefkalten Gase unterscheiden sich jedoch nicht gegenüber den gleichen Gasen in verdampftem Zustand.

Sowohl die tiefen Temperaturen, wie auch der Vedampfungsneigung sind im Umgang entsprechend Rechnung zu tragen:

Tiefe Temperaturen:

Berührung oder direkter Kontakt mit tiefkalten Flüssigkeiten oder Kontakt zu unisolierten mit Flüssigkeiten gefüllten Apparaturen kann zu Erfrierungen oder Kälterverbrennungen führen. Bereits kleinste Spritzer können Augen nachhaltig schädigen.
Es sind also unbedingt die entsprechenden Sicherheitshinweise zu befolgen.


Weiterhin neigen viele Werkstoffe unter tiefen Temperaturen zu verspröden. Was für bestimmte technische Anwendungen erwünscht ist (Versprödung von Materialien im Recyclingbereich), kann bei der Lagerung oder dem Transport von tiefkalten verflüssigten Gasen zum Problem werden.

Als geeignet für cryogene Anwendungen, gelten einige austenitischen Stähle, Kupfer frei von Sauerstoff, Aluminium sowie Teflon (PTFE).

Insbesondere bei sehr dünnwandigen unisolierten Anlagenteilen die mit flüssigen tiefkalten Gasen gefüllt sind, kann es zur Verflüssigung der Luft an der Außenseite der Wandung kommen. Luftverflüssigungen führen oftmals zu Sauerstoffanreicherungen und in Einzelfällen zu Reaktionen mit organischen Stoffen. Ein typischer Effekt ist ebenfalls das Ausfrieren von in der Luft vorhandenem Wasserdampf. Das hierbei entstehende Eis kann sich ebenfalls negativ auf Anlagenteile oder Sicherheit auswirken.

Verdampfung:

Die oben aufgeführte Tabelle zeigt Volumenänderungen beim Verdampfen von tiefkalten verflüssigten Gasen von 541 bis zum 853 fachen des ursprünglichen Volumens. Je nach Gas, ergeben sich hieraus entsprechende Gefahrenpotentiale im Bezug auf Sauerstoffmangel, Sauerstoffanreicherung, Explosive Atmosphären.

In geschlossenen Räumen oder Behältnissen kommen noch entsprechende Druckanstiege hinzu.

 

Eigenschaft u. Hinweise /
Industriegas
Eigenschaften der Gase in verdampftem Zustand
Argon, Ar Farb- und Geruchlos, schwerer als Luft, verdrängt Luft, Erstickend. nicht brennbar, Edelgas.
Helium, He Farb- und Geruchlos, sehr viel leichter als Luft, verdrängt Luft, Erstickend, nicht brennbar, Edelgas.
Kohlendioxid, CO2 Farb- und Geruchlos, schwerer als Luft, verdrängt Luft, Erstickend, nicht bernnbar.
Sauerstoff, O2 Farb- und Geruchlos, minimal schwerer als Luft, brandfördernd.
Stickstoff, N2 Farb- und Geruchlos, minimal leichter als Luft, verdrängt Luft, Erstickend, nicht brennbar, sehr reaktinsträge.
Wasserstoff, H2 Farb- und Geruchlos, sehr viel leichter als Luft, verdrängt Luft, Erstickend, kann mit brandfördernden Stoffen heftig reagieren, brennbar, neigt zur Selbstentzündung bei hohen strömungsgeschwindigkeiten, Flamme ist fast nicht sichtbar.

 

 

 

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