Применение азота в различных отраслях промышленности
1. Использование азота
Азот – бесцветный, нетоксичный инертный газ без запаха. Поэтому газообразный азот широко используется в качестве защитного газа. Жидкий азот широко используется в качестве замораживающей среды, контактирующей с воздухом. Это очень важный газ. , некоторые типичные варианты использования следующие:
1. Обработка металлов: источник газообразного азота для термообработки, такой как яркая закалка, светлый отжиг, азотирование, нитроцементация, мягкая карбонизация и т. д.; защитный газ при сварке, порошковой металлургии, спекании и т.д.
2. Химический синтез. Азот в основном используется для синтеза аммиака. Формула реакции: N2+3H2=2NH3 (условия: высокое давление, высокая температура и катализатор. Реакция обратимая) или синтетическое волокно (нейлон, акрил), синтетическая смола, синтетический каучук и т. д. важное сырье. Азот – это питательное вещество, которое также можно использовать для приготовления удобрений. Например: бикарбонат аммония NH4HCO3, хлорид аммония NH4Cl, нитрат аммония NH4NO3 и т.д.
3. Электронная промышленность: источник азота для обработки крупногабаритных интегральных схем, кинескопов цветных телевизоров, телевизионных и радиодеталей и полупроводниковых компонентов.
4. Металлургическая промышленность: защитный газ для непрерывной разливки, непрерывной прокатки и отжига стали; комбинированная продувка азотом сверху и снизу конвертера при выплавке стали, уплотнение конвертера при выплавке стали, уплотнение колошника доменной печи, газ для вдувания пылеугольного топлива при доменном производстве чугуна и т.д.
5. Консервация пищевых продуктов: азотозаполненное хранение и консервация зерна, фруктов, овощей и т.д.; азотная консервационная упаковка для мяса, сыра, горчицы, чая и кофе и т.д.; консервация фруктовых соков, сырых масел, джемов и т. д. с использованием азота и кислорода; различная бутылочная очистка и покрытие вина и т. д.
6. Фармацевтическая промышленность: хранение продуктов традиционной китайской медицины (таких как женьшень), наполненных азотом; Азотсодержащие инъекции западной медицины; Азотсодержащие хранилища и контейнеры; Источник газа для пневмотранспортировки лекарственных средств и т.п.
7. Химическая промышленность: замена защитного газа, очистка, герметизация, обнаружение утечек, сухое тушение кокса; газ, используемый при регенерации катализатора, фракционировании нефти, производстве химического волокна и т. д.
8. Промышленность удобрений: сырье для азотных удобрений; газ для замены, герметизации, промывки и защиты катализатора.
9. Пластмассовая промышленность: пневматическая передача частиц пластика; антиокислительная защита при производстве и хранении пластмасс и т. д.
10. Резиновая промышленность: упаковка и хранение резины; производство шин и т.д.
11. Стекольная промышленность: защитный газ в процессе производства флоат-стекла.
12. Нефтяная промышленность: загрузка и очистка азотом хранилищ, контейнеров, башен каталитического крекинга, трубопроводов и т.д.; испытание трубопроводных систем на герметичность воздухом и т.д.
13. Разработка морской нефти; газовое покрытие платформ при морской добыче нефти, нагнетание азота под давлением для добычи нефти, инертизация резервуаров для хранения, контейнеров и т.д.
14. Складирование: Во избежание возгорания и взрыва легковоспламеняющихся материалов в подвалах и складах заправьте их азотом.
15. Морской транспорт: газ, используемый для очистки и защиты танкеров.
16. Аэрокосмические технологии: ракетный ускоритель топлива, газ для замены стартовой площадки и защитный газ, газ для управления космонавтами, комната космического моделирования, газ для очистки топливных трубопроводов самолетов и т. д.
17. Применение в нефтяной, газовой и угольной промышленности: заполнение нефтяной скважины азотом может не только увеличить давление в скважине и увеличить добычу нефти, но азот также можно использовать в качестве подушки при измерении бурильных труб. , полностью избегая давления бурового раствора в скважине. Возможность смятия нижней трубной колонны. Кроме того, азот также используется в скважинных операциях, таких как подкисление, гидроразрыв, гидравлические скважины и установка гидравлического пакера. Заправка природного газа азотом может снизить теплотворную способность. При замене трубопроводов с сырой нефтью можно использовать жидкий азот для сжигания и впрыскивания материалов на обоих концах для их затвердевания и герметизации.
18. Другие:
А. Краски и покрытия наполнены азотом и кислородом для предотвращения полимеризации и высыхания масла; Резервуары для хранения нефти и природного газа, контейнеры и транспортные трубопроводы заполняются азотом и кислородом и т. д.
Б. Автомобильные шины
(1) Улучшите стабильность и комфорт вождения шин.
Азот — почти инертный двухатомный газ с крайне малоактивными химическими свойствами. Молекулы газа крупнее молекул кислорода, не склонны к тепловому расширению и сжатию и имеют небольшой диапазон деформации. Скорость его проникновения в боковину шины примерно на 30–40% медленнее, чем у воздуха, и он может поддерживать стабилизацию давления в шинах, улучшать стабильность вождения шины и обеспечивать комфорт вождения; азот имеет низкую звукопроводимость, эквивалентную 1/5 обычного воздуха. Использование азота может эффективно снизить шум шин и улучшить бесшумность вождения.
(2) Предотвратите прорыв шины и нехватку воздуха.
Спущенные шины являются основной причиной дорожно-транспортных происшествий. По статистике, 46% дорожно-транспортных происшествий на автомагистралях происходят из-за выхода из строя шин, из них на разрывы шин приходится 70% от общего числа аварий с шинами. Во время движения автомобиля температура шин повышается из-за трения о землю. Особенно при движении на высокой скорости и экстренном торможении температура газа в шине будет быстро повышаться и давление в шинах резко увеличиваться, поэтому существует вероятность разрыва шины. Высокие температуры приводят к старению резины шины, снижению усталостной прочности и вызывают сильный износ протектора, что также является важным фактором возможного разрыва шины. По сравнению с обычным воздухом высокого давления, азот высокой чистоты не содержит кислорода и почти не содержит воды или масла. Имеет низкий коэффициент теплового расширения, низкую теплопроводность, медленный нагрев, что снижает скорость накопления тепла в шинах, негорюч и не поддерживает горение. , поэтому вероятность взрыва шины может быть значительно снижена.
(3) Продлить срок службы шин.
После использования азота давление в шинах стабильно, а изменение объема невелико, что значительно снижает вероятность неравномерного трения в шинах, такого как износ короны, износ плечевых зон и эксцентриковый износ, а также увеличивает срок службы шины; На старение резины влияют молекулы кислорода воздуха. Из-за окисления ее прочность и эластичность после старения уменьшаются, и появляются трещины. Это одна из причин сокращения срока службы шин. Устройство разделения азота может в наибольшей степени удалять кислород, серу, масло, воду и другие примеси из воздуха, эффективно снижая степень окисления внутренней оболочки шины и коррозию резины, а также не разъедает металлический обод, продлевая срок службы шины. . Срок службы также значительно снижает ржавчину обода.
(4) Уменьшите расход топлива и защитите окружающую среду.
Недостаточное давление в шинах и повышенное сопротивление качению после прогрева вызовут увеличение расхода топлива при движении. Азот, помимо поддержания стабильного давления в шинах и замедления снижения давления в шинах, является сухим, не содержит масла или воды и имеет низкую теплопроводность. Функция медленного нагрева уменьшает повышение температуры во время работы шины, деформация шины невелика, сцепление улучшается и т. д., а сопротивление качению снижается, тем самым достигая цели снижения расхода топлива.
2. Применение заморозки жидким азотом.
1. Криогенная медицина: хирургия, криогенная обработка, охлаждение крови, замораживание лекарств и криогенное дробление и т. д.
2. Биоинженерия: криоконсервация и транспортировка ценных растений, растительных клеток, генетической зародышевой плазмы и т.д.
3. Металлообработка: замораживание металла, гибка замороженных отливок, экструзия и шлифовка и т.д.
4. Обработка пищевых продуктов: оборудование для быстрой заморозки, заморозка и транспортировка продуктов питания и т. д.
5. Аэрокосмическая техника: стартовые устройства, источники холода помещений космического моделирования и т.д.
3. С развитием науки и техники и развитием экономического строительства область применения азота становится все шире и проникает во многие отрасли промышленности и сферы повседневной жизни.
1. Применение при термической обработке металлов: Термическая обработка в атмосфере азота с запахом азота в качестве основного компонента представляет собой новую технологию и процесс для энергосбережения, безопасности, незагрязнения окружающей среды и полного использования природных ресурсов. Показано, что практически все процессы термообработки, включая закалку, отжиг, цементацию, карбонитрирование, мягкое азотирование и рекарбюризацию, можно проводить в газовой атмосфере на основе азота. Качество обработанных металлических деталей может быть сравнимо с качеством традиционных обработок в эндотермической атмосфере. В последние годы разработка, исследование и применение этого нового процесса в стране и за рубежом находятся на подъеме и принесли плодотворные результаты.
2. Применение в электронной промышленности. В процессе производства электронных компонентов и полупроводниковых компонентов в качестве защитного газа необходимо использовать азот чистотой более 99,999%. В настоящее время моя страна использует азот высокой чистоты в качестве газа-носителя и защитного газа в процессах производства кинескопов цветных телевизоров, больших интегральных схем, жидких кристаллов и полупроводниковых кремниевых пластин.
3. Применение в процессе производства химического волокна. Азот высокой чистоты часто используется в качестве защитного газа при производстве химического волокна, чтобы предотвратить окисление продуктов из химического волокна во время производства и влияние на цвет. Чем выше чистота азота, тем красивее цвет изделий из химических волокон. В настоящее время некоторые новые заводы по производству химических волокон в моей стране оснащены устройствами для производства азота высокой чистоты.
4. Применение при хранении и консервации в жилых помещениях. В настоящее время в зарубежных странах для хранения зерна широко используется метод герметизации складов, заполнения азотом и удаления воздуха. Наша страна также успешно апробировала этот метод и вступила в стадию практического продвижения и применения. Использование выхлопных газов азота для хранения зерновых, таких как рис, пшеница, ячмень, кукуруза и рис, может предотвратить появление насекомых, жары и плесени, чтобы их можно было сохранить в хорошем качестве в течение всего лета. Этот метод заключается в том, чтобы плотно запечатать зерно полиэтиленовой тканью, сначала откачать его до состояния низкого вакуума, а затем заполнить азотом чистотой около 98% до тех пор, пока внутреннее и внешнее давления не сбалансируются. Это может лишить зерновой ворох кислорода, снизить интенсивность дыхания зерна, угнетать размножение микроорганизмов. Все бурильщики умрут из-за нехватки кислорода в течение 36 часов. Этот метод снижения содержания кислорода и уничтожения насекомых не только экономит много денег (около одного процента от стоимости фумигации высокотоксичными препаратами, такими как фосфид цинка), но также сохраняет свежесть и пищевую ценность продуктов и предотвращает бактериальное заражение. и загрязнение наркотиками.
Азотосодержащее хранение и консервация фруктов, овощей, чая и т. д. также является наиболее передовым методом. Этот метод может замедлить метаболизм фруктов, овощей, листьев и т. д. в среде с высоким содержанием азота и низким содержанием кислорода, как бы вводя их в состояние спячки, подавляя дозревание и, таким образом, сохраняя их свежими в течение длительного времени. Согласно тестам, яблоки, хранящиеся с азотом, и через 8 месяцев остаются хрустящими и вкусными, а стоимость консервации яблок за килограмм составляет около 1 копейки. Заполненные азотом хранилища позволяют значительно сократить потери фруктов в пик сезона, обеспечить поставки фруктов на внесезонный рынок, улучшить качество экспортируемых фруктов и увеличить валютные поступления.
Чай вакуумируют и наполняют азотом, то есть чай помещают в двухслойный алюминиево-платиновый (или нейлоновый полиэтилен-алюминиевый композитный фольгу) пакет, откачивают воздух, вводят азот и пакет запечатывают. Через год качество чая будет свежим, чайный суп — прозрачным и ярким, а вкус — чистым и ароматным. Очевидно, что использовать этот метод для сохранения свежего чая намного лучше, чем вакуумную упаковку или упаковку для заморозки.
В настоящее время многие продукты питания по-прежнему упаковываются в вакуумную или замороженную упаковку. Вакуумная упаковка склонна к утечке воздуха, а замороженная упаковка – к порче. Ни один из них не так хорош, как вакуумная упаковка, наполненная азотом.
5. Применение в аэрокосмической технике.
Вселенная холодна, темна и находится в высоком вакууме. Когда люди попадают на небеса, они должны сначала провести эксперименты по моделированию космического пространства на земле. Для моделирования космоса необходимо использовать жидкий азот и жидкий гелий. Крупномасштабные камеры космического моделирования в Соединенных Штатах потребляют 300 000 кубических метров газообразного азота в месяц для проведения крупномасштабных имитационных испытаний в аэродинамической трубе. На ракете в целях обеспечения безопасной эксплуатации горючего и взрывоопасного жидководородного устройства в соответствующих местах установлены азотные огнетушители. Азот высокого давления также является напорным газом для подачи ракетного топлива (жидкий водород-жидкий кислород) и газом для очистки трубопровода горения.
Перед взлетом самолета или после приземления в целях обеспечения безопасности и предотвращения риска взрыва в камере сгорания двигателя обычно необходимо очистить камеру сгорания двигателя азотом.
Кроме того, азот также используется в качестве защитного газа в атомных реакторах.
Короче говоря, азот становится все более предпочтительным с точки зрения защиты и страхования. Спрос на азот растет с развитием и акцентом промышленности. С быстрым развитием экономического строительства в моей стране количество азота, используемого в моей стране, также будет быстро увеличиваться.
Время публикации: 27 февраля 2024 г.
