Aplicații ale azotului în diverse industrii
1. Utilizarea azotului
Azotul este un gaz inert incolor, netoxic, inodor. Prin urmare, azotul gazos a fost utilizat pe scară largă ca gaz protector. Azotul lichid a fost utilizat pe scară largă ca mediu de congelare care poate fi în contact cu aerul. Este un gaz foarte important. , unele utilizări tipice sunt următoarele:
1. Prelucrarea metalelor: Sursă de gaz de azot pentru tratamente termice, cum ar fi călirea strălucitoare, recoacere strălucitoare, nitrurare, nitrocarburare, carbonizare moale etc.; gaz de protecție în timpul proceselor de sudare și metalurgie a pulberilor de sinterizare etc.
2. Sinteză chimică: Azotul este utilizat în principal pentru a sintetiza amoniacul. Formula de reacție este N2+3H2=2NH3 (condițiile sunt presiune mare, temperatură ridicată și catalizator. Reacția este o reacție reversibilă) sau fibre sintetice (nailon, acrilic), rășină sintetică, cauciuc sintetic etc. materii prime importante. Azotul este un nutrient care poate fi folosit și pentru a face îngrășăminte. De exemplu: bicarbonat de amoniu NH4HCO3, clorură de amoniu NH4Cl, azotat de amoniu NH4NO3 etc.
3. Industria electronică: sursă de azot pentru procesarea circuitelor integrate la scară largă, tuburilor de imagine TV color, componentelor de televiziune și radio și componentelor semiconductoare.
4. Industria metalurgică: gaz de protecție pentru turnare continuă, laminare continuă și recoacere a oțelului; suflare combinată de azot în partea superioară și inferioară a convertorului pentru fabricarea oțelului, etanșare pentru fabricarea oțelului convertorului, etanșare pentru partea superioară a furnalului, gaz pentru injecția de cărbune pulverizat pentru fabricarea fierului în furnal etc.
5. Conservarea alimentelor: depozitarea plină cu azot și conservarea cerealelor, fructelor, legumelor etc.; ambalaje de conservare pline cu azot pentru carne, brânză, muştar, ceai şi cafea etc.; conservarea umplute cu azot și sărăcită în oxigen a sucurilor de fructe, uleiurilor brute și gemurilor etc.; diverse purificare și acoperire a vinului ca o sticlă etc.
6. Industria farmaceutică: depozitarea plină cu azot și conservarea medicinei tradiționale chineze (cum ar fi ginseng); Injecții umplute cu azot din medicina occidentală; Depozitare și containere pline cu azot; Sursă de gaz pentru transportul pneumatic de medicamente etc.
7. Industria chimică: gaz de protecție în înlocuire, curățare, etanșare, detectarea scurgerilor, stingerea cocsului uscat; gaz utilizat în regenerarea catalizatorului, fracţionarea petrolului, producţia de fibre chimice etc.
8. Industria îngrășămintelor: materii prime pentru îngrășăminte cu azot; gaz pentru înlocuire, etanșare, spălare și protecție a catalizatorului.
9. Industria plastică: transmisie pneumatică a particulelor de plastic; antioxidare în producția și depozitarea materialelor plastice etc.
10. Industria cauciucului: ambalarea și depozitarea cauciucului; producția de anvelope etc.
11. Industria sticlei: gaz de protecție în procesul de producție a sticlei flotante.
12. Industria petrolieră: încărcarea cu azot și purificarea depozitelor, containerelor, turnurilor de cracare catalitică, conductelor etc.; testarea scurgerilor de presiune a aerului a sistemelor de conducte etc.
13. Dezvoltarea petrolului offshore; acoperirea cu gaz a platformelor în extracția petrolului offshore, injectarea sub presiune a azotului pentru extracția petrolului, inertizarea rezervoarelor de stocare, containerelor etc.
14. Depozitare: Pentru a preveni ca materialele inflamabile din pivnițe și depozite să ia foc și să explodeze, umpleți-le cu azot.
15. Transport maritim: gaz folosit pentru curatarea si protectia navelor cisterne.
16. Tehnologie aerospațială: amplificator de combustibil pentru rachetă, gaz de înlocuire a rampei de lansare și gaz de protecție de siguranță, gaz de control astronauților, cameră de simulare spațială, gaz de curățare pentru conductele de combustibil avioanelor etc.
17. Aplicare în industria petrolului, gazelor și cărbunelui: Umplerea puțului de petrol cu azot poate crește nu numai presiunea în puț și crește producția de petrol, dar azotul poate fi, de asemenea, utilizat ca o pernă în măsurarea țevilor de foraj. , evitând complet presiunea noroiului din puț. Posibilitatea de zdrobire a coloanei tubului inferior. În plus, azotul este, de asemenea, utilizat în operațiunile de fund, cum ar fi acidificarea, fracturarea, gurile hidraulice și setarea packerelor hidraulice. Umplerea gazelor naturale cu azot poate reduce puterea calorică. Când înlocuiți conductele cu țiței, azotul lichid poate fi folosit pentru a arde și a injecta materiale la ambele capete pentru a le solidifica și a le etanșa.
18. Altele:
A. Vopselele și acoperirile sunt umplute cu azot și oxigen pentru a preveni polimerizarea uscarii uleiului; Rezervoarele de petrol și gaze naturale, containerele și conductele de transport sunt umplute cu azot și oxigen etc.
B. Anvelope auto
(1) Îmbunătățiți stabilitatea și confortul de conducere a anvelopelor
Azotul este un gaz diatomic aproape inert cu proprietăți chimice extrem de inactive. Moleculele de gaz sunt mai mari decât moleculele de oxigen, nu sunt predispuse la dilatare și contracție termică și au un interval mic de deformare. Rata sa de penetrare în peretele lateral al anvelopei este cu aproximativ 30 până la 40% mai lentă decât cea a aerului și poate menține stabilizarea presiunii în anvelope, îmbunătățirea stabilității anvelopelor și asigurarea confortului de conducere; azotul are conductivitate audio scăzută, echivalent cu 1/5 din aerul obișnuit. Utilizarea azotului poate reduce eficient zgomotul anvelopelor și poate îmbunătăți liniștea la volan.
(2) Preveniți explodarea anvelopelor și pierderea aerului
Anvelopele deflate sunt cauza numărul unu a accidentelor rutiere. Potrivit statisticilor, 46% dintre accidentele de circulație de pe autostrăzi sunt cauzate de defecțiunea anvelopelor, dintre care exploziile anvelopelor reprezintă 70% din totalul accidentelor de anvelope. Când mașina conduce, temperatura anvelopei va crește din cauza frecării cu solul. În special atunci când conduceți cu viteză mare și frânare de urgență, temperatura gazului din anvelopă va crește rapid, iar presiunea în anvelope va crește brusc, astfel încât există posibilitatea de explozie a anvelopei. Temperaturile ridicate determină îmbătrânirea cauciucului anvelopei, reduc rezistența la oboseală și provoacă uzura severă a benzii de rulare, care este, de asemenea, un factor important în posibila explozie a anvelopei. În comparație cu aerul obișnuit de înaltă presiune, azotul de înaltă puritate nu conține oxigen și aproape că nu conține apă sau ulei. Are coeficient de dilatare termică scăzut, conductivitate termică scăzută, creștere lentă a temperaturii, ceea ce reduce viteza de acumulare a căldurii anvelopelor și este neinflamabil și nu suportă arderea. , astfel încât șansa unei explozii a anvelopei poate fi mult redusă.
(3) Prelungiți durata de viață a anvelopelor
După utilizarea azotului, presiunea în anvelope este stabilă, iar modificarea volumului este mică, ceea ce reduce foarte mult posibilitatea frecării neregulate a anvelopei, cum ar fi uzura coroanei, uzura umărului anvelopei și uzura excentrică și crește durata de viață a anvelopei; îmbătrânirea cauciucului este afectată de moleculele de oxigen din aer Datorită oxidării, rezistența și elasticitatea acestuia scad după îmbătrânire și vor apărea fisuri. Acesta este unul dintre motivele pentru scurtarea duratei de viață a anvelopelor. Dispozitivul de separare a azotului poate elimina în cea mai mare măsură oxigenul, sulful, uleiul, apa și alte impurități din aer, reducând eficient gradul de oxidare al căptușelii interioare a anvelopei și coroziunea cauciucului și nu va coroda janta metalică, prelungind durata de viață a anvelopei. . Durata de viață reduce, de asemenea, foarte mult rugina jantei.
(4) Reduceți consumul de combustibil și protejați mediul
Presiunea insuficientă în anvelope și rezistența crescută la rulare după încălzire vor duce la o creștere a consumului de combustibil la conducere. Azotul, pe lângă menținerea presiunii stabile în anvelope și întârzierea reducerii presiunii în anvelope, este uscat, nu conține ulei sau apă și are o conductivitate termică scăzută. , caracteristica de încălzire lentă reduce creșterea temperaturii atunci când anvelopa funcționează, iar deformarea anvelopei este mică, aderența este îmbunătățită etc., iar rezistența la rulare este redusă, atingând astfel scopul de a reduce consumul de combustibil.
2. Aplicarea congelarii azotului lichid
1. Medicina criogenică: chirurgie, tratament criogenic, refrigerarea sângelui, congelarea medicamentelor și zdrobirea criogenică etc.
2. Bioinginerie: crioconservare și transport de plante prețioase, celule vegetale, germoplasmă genetică etc.
3. Prelucrarea metalelor: tratarea prin înghețare a metalului, curbarea turnată înghețată, extrudarea și măcinarea etc.
4. Prelucrarea alimentelor: echipamente de congelare rapidă, congelare și transport alimente etc.
5. Tehnologia aerospațială: dispozitive de lansare, surse reci ale camerelor de simulare spațială etc.
3. Odată cu progresul științei și tehnologiei și dezvoltarea construcțiilor economice, domeniul de aplicare a azotului a devenit din ce în ce mai larg și a pătruns în multe sectoare industriale și zone ale vieții de zi cu zi.
1. Aplicare în tratamentul termic al metalelor: Tratamentul termic pe bază de azot cu miros de azot ca componentă de bază este o nouă tehnologie și proces pentru economisirea energiei, siguranță, nepoluarea mediului și utilizarea deplină a resurselor naturale. S-a demonstrat că aproape toate procesele de tratament termic, inclusiv călirea, recoacere, cementare, carbonitrurare, nitrurare moale și recarburare, pot fi finalizate folosind o atmosferă gazoasă pe bază de azot. Calitatea pieselor metalice tratate poate fi comparabilă cu cea a tratamentelor tradiționale în atmosferă endotermă. În ultimii ani, dezvoltarea, cercetarea și aplicarea acestui nou proces în țară și în străinătate sunt în ascensiune și au obținut rezultate fructuoase.
2. Aplicație în industria electronică: în procesul de producție de componente electronice și componente semiconductoare, azotul cu o puritate de peste 99,999% trebuie utilizat ca gaz protector. În prezent, țara mea a folosit azot de înaltă puritate ca gaz purtător și gaz protector în procesele de producție de tuburi de imagine TV color, circuite integrate la scară largă, cristale lichide și plăci de siliciu semiconductoare.
3. Aplicare în procesul de producție a fibrelor chimice: Azotul de înaltă puritate este adesea folosit ca gaz protector în producția de fibre chimice pentru a preveni oxidarea produselor din fibre chimice în timpul producției și afectarea culorii. Cu cât puritatea azotului este mai mare, cu atât culoarea produselor din fibre chimice este mai frumoasă. În prezent, unele fabrici noi de fibre chimice din țara mea sunt echipate cu dispozitive de azot de înaltă puritate.
4. Aplicare în depozitarea și conservarea rezidențiale: În prezent, metoda de etanșare a depozitelor, umplerea cu azot și îndepărtarea aerului a fost utilizată pe scară largă în țările străine pentru depozitarea cerealelor. Și țara noastră a testat cu succes această metodă și a intrat în stadiul de promovare și aplicare practică. Folosirea gazelor de evacuare a azotului pentru a stoca cereale, cum ar fi orezul, grâul, orzul, porumbul și orezul poate preveni insectele, căldura și mucegaiul, astfel încât acestea să poată fi păstrate de bună calitate pe timpul verii. Această metodă este de a sigila strâns boabele cu o cârpă de plastic, mai întâi evacuați-l într-o stare de vid scăzut și apoi umpleți-l cu azot cu o puritate de aproximativ 98% până când presiunile interne și externe sunt echilibrate. Acest lucru poate priva grămada de cereale de oxigen, poate reduce intensitatea respirației boabelor și poate inhiba reproducerea microorganismelor. Toți forătorii vor muri din cauza lipsei de oxigen în 36 de ore. Această metodă de reducere a oxigenului și de ucidere a insectelor nu numai că economisește mulți bani (aproximativ un procent din costul fumigării cu medicamente foarte toxice, cum ar fi fosfura de zinc), dar menține și prospețimea și valoarea nutritivă a alimentelor și previne infecția bacteriană. și contaminarea cu medicamente.
Depozitarea și conservarea pline cu azot a fructelor, legumelor, ceaiului etc. este, de asemenea, cea mai avansată metodă. Această metodă poate încetini metabolismul fructelor, legumelor, frunzelor etc., într-un mediu bogat în azot și sărac în oxigen, parcă ar intra într-o stare de hibernare, inhibând după coacere și, astfel, păstrându-le proaspete pentru o perioadă lungă de timp. Conform testelor, merele păstrate cu azot sunt încă crocante și delicioase după 8 luni, iar costul de conservare al merelor pe kilogram este de aproximativ 1 ban. Depozitarea plină cu azot poate reduce foarte mult pierderea fructelor în sezonul de vârf, poate asigura aprovizionarea cu fructe pe piața extrasezonului, poate îmbunătăți calitatea fructelor exportate și poate crește veniturile valutare.
Ceaiul este aspirat și umplut cu azot, adică ceaiul este plasat într-o pungă cu două straturi de aluminiu-platină (sau folie de nailon polietilenă-aluminiu compozit), aerul este extras, azotul este injectat și punga este sigilată. După un an, calitatea ceaiului va fi proaspătă, supa de ceai va fi limpede și strălucitoare, iar gustul va fi pur și parfumat. Evident, folosirea acestei metode pentru conservarea ceaiului proaspăt este mult mai bună decât ambalarea în vid sau ambalarea congelată.
În prezent, multe alimente sunt încă ambalate în vid sau congelate. Ambalajele în vid sunt predispuse la scurgeri de aer, iar ambalajele înghețate sunt predispuse la deteriorare. Niciuna dintre ele nu este la fel de bună ca ambalajul umplut cu azot în vid.
5. Aplicare în tehnologia aerospațială
Universul este rece, întunecat și într-un vid. Când oamenii merg în rai, trebuie mai întâi să efectueze experimente de simulare spațială la sol. Azotul lichid și heliul lichid trebuie folosite pentru a simula spațiul. Camerele de simulare spațială pe scară largă din Statele Unite consumă 300.000 de metri cubi de gaz azot pe lună pentru a efectua teste de simulare la scară largă în tunelul de vânt. Pe rachetă, pentru a asigura funcționarea în siguranță a dispozitivului cu hidrogen lichid inflamabil și exploziv, stingătoarele cu azot sunt instalate în locuri adecvate. Azotul de înaltă presiune este, de asemenea, gazul de alimentare sub presiune pentru combustibilul rachetei (hidrogen lichid-oxigen lichid) și gazul de curățare pentru conducta de ardere.
Înainte de a decola sau după aterizare o aeronavă, pentru a asigura siguranța și a preveni riscul de explozie în camera de ardere a motorului, este de obicei necesară curățarea camerei de ardere a motorului cu azot.
În plus, azotul este folosit și ca gaz protector în reactoarele atomice.
Pe scurt, azotul este din ce în ce mai favorizat în ceea ce privește protecția și asigurarea. Cererea de azot crește odată cu dezvoltarea și accentul industriei. Odată cu dezvoltarea rapidă a construcției economice a țării mele, și cantitatea de azot folosită în țara mea va crește rapid.
Ora postării: 27-feb-2024
