Aplicacions del nitrogen en diverses indústries
1. Ús de nitrogen
El nitrogen és un gas inert incolor, no tòxic i inodor. Per tant, el nitrogen gasós s'ha utilitzat àmpliament com a gas protector. El nitrogen líquid s'ha utilitzat àmpliament com a mitjà de congelació que pot estar en contacte amb l'aire. És un gas molt important. , alguns usos típics són els següents:
1. Processament de metalls: font de gas nitrogenat per a tractaments tèrmics com ara trempat brillant, recuit brillant, nitruració, nitrocarburització, carbonització suau, etc.; gas protector durant els processos de soldadura i sinterització de pulvimetal·lúrgia, etc.
2. Síntesi química: el nitrogen s'utilitza principalment per sintetitzar amoníac. La fórmula de reacció és N2+3H2=2NH3 (les condicions són alta pressió, alta temperatura i catalitzador. La reacció és una reacció reversible) o fibra sintètica (niló, acrílic), resina sintètica, cautxú sintètic, etc. matèries primeres importants. El nitrogen és un nutrient que també es pot utilitzar per fer fertilitzants. Per exemple: bicarbonat d'amoni NH4HCO3, clorur d'amoni NH4Cl, nitrat d'amoni NH4NO3, etc.
3. Indústria electrònica: font de nitrogen per processar circuits integrats a gran escala, tubs d'imatge de TV en color, components de televisió i ràdio i components semiconductors.
4. Indústria metal·lúrgica: gas protector per a fosa contínua, laminació contínua i recuit d'acer; Bufat de nitrogen combinat a la part superior i inferior del convertidor per a la fabricació d'acer, segellat per a la fabricació d'acer del convertidor, segellat per a la part superior de l'alt forn, gas per a la injecció de carbó polveritzat per a la fabricació de ferro d'alt forn, etc.
5. Conservació dels aliments: emmagatzematge ple de nitrogen i conservació de grans, fruites, verdures, etc.; envasos de conservació plens de nitrogen de carn, formatge, mostassa, te i cafè, etc.; conservació plena de nitrogen i esgotada d'oxigen de sucs de fruites, olis crus i melmelades, etc.; diverses purificacions i cobertura de vi com a ampolla, etc.
6. Indústria farmacèutica: emmagatzematge ple de nitrogen i conservació de la medicina tradicional xinesa (com el ginseng); Injeccions plenes de nitrogen de la medicina occidental; Emmagatzematge i contenidors plens de nitrogen; Font de gas per al transport pneumàtic de medicaments, etc.
7. Indústria química: gas protector en substitució, neteja, segellat, detecció de fuites, extinció de coc sec; gas utilitzat en la regeneració de catalitzadors, el fraccionament del petroli, la producció de fibra química, etc.
8. Indústria de fertilitzants: matèries primeres fertilitzants nitrogenats; gas per a la substitució, el segellat, el rentat i la protecció del catalitzador.
9. Indústria del plàstic: transmissió pneumàtica de partícules de plàstic; antioxidació en la producció i emmagatzematge de plàstics, etc.
10. Indústria del cautxú: embalatge i emmagatzematge de cautxú; producció de pneumàtics, etc.
11. Indústria del vidre: gas protector en el procés de producció de vidre flotat.
12. Indústria del petroli: càrrega de nitrogen i purificació d'emmagatzematge, contenidors, torres de craqueig catalític, canonades, etc.; proves de fuites de pressió d'aire dels sistemes de canonades, etc.
13. Explotació de petroli offshore; cobriment de gas de plataformes en extracció de petroli offshore, injecció de nitrogen a pressió per extracció de petroli, inertització de dipòsits d'emmagatzematge, contenidors, etc.
14. Emmagatzematge: Per evitar que els materials inflamables dels cellers i magatzems s'encindin i explotin, ompliu-los de nitrogen.
15. Transport marítim: gas utilitzat per a la neteja i protecció dels vaixells cisterna.
16. Tecnologia aeroespacial: reforç de combustible de coets, gas de substitució de la plataforma de llançament i gas de protecció de seguretat, gas de control d'astronautes, sala de simulació espacial, gas de neteja per a canonades de combustible d'avions, etc.
17. Aplicació a les indústries de la mineria de petroli, gas i carbó: omplir el pou de petroli amb nitrogen no només pot augmentar la pressió del pou i augmentar la producció de petroli, sinó que el nitrogen també es pot utilitzar com a coixí en la mesura de canonades de perforació. , evitant completament la pressió del fang al pou. Possibilitat d'aixafar la columna del tub inferior. A més, el nitrogen també s'utilitza en operacions de fons com ara l'acidificació, la fracturació, els forats hidràulics i la configuració de l'empaquetador hidràulic. Omplir gas natural amb nitrogen pot reduir el poder calorífic. Quan es substitueixen les canonades per petroli cru, es pot utilitzar nitrogen líquid per cremar i injectar materials als dos extrems per solidificar-los i segellar-los.
18. Altres:
A. Les pintures i recobriments s'omplen de nitrogen i oxigen per evitar la polimerització de l'assecat de l'oli; Els dipòsits d'emmagatzematge de petroli i gas natural, els contenidors i les canonades de transport s'omplen de nitrogen i oxigen, etc.
B. Pneumàtics de cotxes
(1) Millorar l'estabilitat i la comoditat de conducció dels pneumàtics
El nitrogen és un gas diatòmic gairebé inert amb propietats químiques extremadament inactives. Les molècules de gas són més grans que les molècules d'oxigen, no són propenses a l'expansió i la contracció tèrmiques i tenen un petit rang de deformació. La seva taxa de penetració a la paret lateral dels pneumàtics és d'un 30 a un 40% més lenta que la de l'aire, i pot mantenir estabilitzar la pressió dels pneumàtics, millorar l'estabilitat de conducció dels pneumàtics i garantir la comoditat de conducció; El nitrogen té una conductivitat d'àudio baixa, equivalent a 1/5 de l'aire normal. L'ús de nitrogen pot reduir eficaçment el soroll dels pneumàtics i millorar la tranquil·litat de conducció.
(2) Eviteu l'explosió dels pneumàtics i que es quedi sense aire
Els pneumàtics penjats són la primera causa d'accidents de trànsit. Segons les estadístiques, el 46% dels accidents de trànsit a les carreteres són causats per una fallada dels pneumàtics, dels quals els esclats de pneumàtics representen el 70% del total d'accidents de pneumàtics. Quan el cotxe està conduint, la temperatura dels pneumàtics augmentarà a causa de la fricció amb el terra. Sobretot quan es condueix a alta velocitat i frena d'emergència, la temperatura del gas del pneumàtic augmentarà ràpidament i la pressió dels pneumàtics augmentarà bruscament, de manera que hi ha la possibilitat que s'exploti el pneumàtic. Les altes temperatures fan que la goma dels pneumàtics envelleixi, redueix la resistència a la fatiga i provoquen un desgast greu de la banda de rodament, que també és un factor important en la possible explosió dels pneumàtics. En comparació amb l'aire normal d'alta pressió, el nitrogen d'alta puresa és lliure d'oxigen i gairebé no conté aigua ni oli. Té un baix coeficient d'expansió tèrmica, baixa conductivitat tèrmica, augment lent de la temperatura, que redueix la velocitat d'acumulació de calor dels pneumàtics, no és inflamable i no admet la combustió. , de manera que es pot reduir molt la possibilitat d'explosió dels pneumàtics.
(3) Amplieu la vida útil dels pneumàtics
Després d'utilitzar nitrogen, la pressió dels pneumàtics és estable i el canvi de volum és petit, la qual cosa redueix molt la possibilitat de fricció irregular dels pneumàtics, com ara el desgast de la corona, el desgast de l'espatlla del pneumàtic i el desgast excèntric, i augmenta la vida útil del pneumàtic; l'envelliment del cautxú es veu afectat per les molècules d'oxigen de l'aire A causa de l'oxidació, la seva força i elasticitat disminueixen després de l'envelliment, i hi haurà esquerdes. Aquesta és una de les raons per escurçar la vida útil dels pneumàtics. El dispositiu de separació de nitrogen pot eliminar l'oxigen, sofre, oli, aigua i altres impureses de l'aire en la major mesura, reduint eficaçment el grau d'oxidació del revestiment interior del pneumàtic i la corrosió del cautxú, i no corroirà la llanda metàl·lica, allargant la vida útil del pneumàtic. . La vida útil també redueix molt l'òxid de la vora.
(4) Reduir el consum de combustible i protegir el medi ambient
La pressió insuficient dels pneumàtics i l'augment de la resistència al rodament després de l'escalfament provocaran un augment del consum de combustible durant la conducció. El nitrogen, a més de mantenir la pressió estable dels pneumàtics i retardar la reducció de la pressió dels pneumàtics, és sec, no conté oli ni aigua i té una conductivitat tèrmica baixa. , la funció d'escalfament lent redueix l'augment de la temperatura quan el pneumàtic està en marxa, la deformació del pneumàtic és petita, l'adherència es millora, etc., i la resistència al rodament es redueix, aconseguint així el propòsit de reduir el consum de combustible.
2. Aplicació de la congelació de nitrogen líquid
1. Medicina criogènica: cirurgia, tractament criogènic, refrigeració de sang, congelació de fàrmacs i trituració criogènica, etc.
2. Bioenginyeria: criopreservació i transport de plantes precioses, cèl·lules vegetals, germoplasma genètic, etc.
3. Processament de metalls: tractament de congelació del metall, plegat de fosa congelada, extrusió i mòlta, etc.
4. Processament d'aliments: equips de congelació ràpida, congelació i transport d'aliments, etc.
5. Tecnologia aeroespacial: dispositius de llançament, fonts fredes de sales de simulació espacial, etc.
3. Amb l'avenç de la ciència i la tecnologia i el desenvolupament de la construcció econòmica, el rang d'aplicació del nitrogen s'ha fet cada cop més ampli i ha penetrat en molts sectors industrials i àrees de la vida quotidiana.
1. Aplicació en el tractament tèrmic de metalls: El tractament tèrmic de l'atmosfera a base de nitrogen amb olor de nitrogen com a component bàsic és una nova tecnologia i procés per a l'estalvi energètic, la seguretat, la no contaminació del medi ambient i la plena utilització dels recursos naturals. S'ha demostrat que gairebé tots els processos de tractament tèrmic, inclòs l'extinció, el recuit, la cementació, la carbonitruració, la nitruració suau i la recarburació, es poden completar amb una atmosfera de gas a base de nitrogen. La qualitat de les peces metàl·liques tractades pot ser comparable a la dels tractaments d'atmosfera endotèrmica tradicionals. En els darrers anys, el desenvolupament, la investigació i l'aplicació d'aquest nou procés a casa i a l'estranger estan en ascens i han aconseguit resultats fructífers.
2. Aplicació a la indústria electrònica: en el procés de producció de components electrònics i components semiconductors, cal utilitzar nitrogen amb una puresa superior al 99,999% com a gas protector. Actualment, el meu país ha utilitzat nitrogen d'alta puresa com a gas portador i gas protector en els processos de producció de tubs d'imatge de TV en color, circuits integrats a gran escala, cristalls líquids i hòsties de silici semiconductor.
3. Aplicació en el procés de producció de fibres químiques: el nitrogen d'alta puresa s'utilitza sovint com a gas protector en la producció de fibres químiques per evitar que els productes de fibra química s'oxidin durant la producció i afectin el color. Com més gran sigui la puresa del nitrogen, més bonic serà el color dels productes de fibra química. Avui dia, algunes noves fàbriques de fibra química al meu país estan equipades amb dispositius de nitrogen d'alta puresa.
4. Aplicació en emmagatzematge i conservació residencial: actualment, el mètode de segellar magatzems, omplir de nitrogen i eliminar l'aire s'ha utilitzat àmpliament a països estrangers per emmagatzemar grans. El nostre país també ha provat amb èxit aquest mètode i ha entrat en l'etapa de promoció i aplicació pràctica. L'ús de l'escapament de nitrogen per emmagatzemar grans com l'arròs, el blat, l'ordi, el blat de moro i l'arròs pot prevenir insectes, calor i floridura, de manera que es puguin mantenir en bona qualitat durant l'estiu. Aquest mètode consisteix a segellar el gra amb un drap de plàstic, primer evacuar-lo a un estat de baix buit i després omplir-lo de nitrogen amb una puresa d'aproximadament el 98% fins que les pressions internes i externes estiguin equilibrades. Això pot privar la pila de gra d'oxigen, reduir la intensitat de la respiració del gra i inhibir la reproducció de microorganismes. Tots els barrenadors moriran per falta d'oxigen en 36 hores. Aquest mètode de reduir l'oxigen i matar insectes no només estalvia molts diners (al voltant d'un per cent del cost de la fumigació amb fàrmacs altament tòxics com el fosfur de zinc), sinó que també manté la frescor i el valor nutricional dels aliments i prevé la infecció bacteriana. i contaminació per drogues.
L'emmagatzematge i conservació plens de nitrogen de fruites, verdures, te, etc. també és el mètode més avançat. Aquest mètode pot alentir el metabolisme de fruites, verdures, fulles, etc. en un entorn alt en nitrogen i poc oxigen, com si entres en un estat d'hibernació, inhibint la posterior maduració, i així mantenir-los frescos durant molt de temps. Segons les proves, les pomes emmagatzemades amb nitrogen encara són cruixents i delicioses després de 8 mesos, i el cost de conservació de les pomes per quilogram és d'aproximadament 1 cèntim. L'emmagatzematge ple de nitrogen pot reduir considerablement la pèrdua de fruites a la temporada alta, garantir el subministrament de fruites al mercat fora de temporada, millorar la qualitat de les fruites exportades i augmentar els ingressos en divises.
El te s'aspira i s'omple de nitrogen, és a dir, el te es col·loca en una bossa de doble capa d'alumini-platí (o d'alumini compost de polietilè de niló-alumini), s'extreu l'aire, s'injecta nitrogen i la bossa es segella. Després d'un any, la qualitat del te serà fresca, la sopa de te serà clara i brillant i el gust serà pur i fragant. Òbviament, utilitzar aquest mètode per conservar el te fresc és molt millor que envasar al buit o congelar.
Actualment, molts aliments encara s'envasen en envasos al buit o congelats. Els envasos al buit són propensos a les fuites d'aire i els envasos congelats són propensos a deteriorar-se. Cap d'ells és tan bo com els envasos plens de nitrogen al buit.
5. Aplicació en tecnologia aeroespacial
L'univers és fred, fosc i en un buit elevat. Quan els humans van al cel, primer han de realitzar experiments de simulació espacial a terra. S'han d'utilitzar nitrogen líquid i heli líquid per simular l'espai. Les cambres de simulació espacial a gran escala dels Estats Units consumeixen 300.000 metres cúbics de gas nitrogenat al mes per dur a terme proves de simulació de túnel de vent a gran escala. Al coet, per garantir el funcionament segur del dispositiu d'hidrogen líquid inflamable i explosiu, s'instal·len extintors de nitrogen als llocs adequats. El nitrogen d'alta pressió també és el gas de subministrament de pressió per al combustible de coets (hidrogen líquid-oxigen líquid) i el gas de neteja per a la canonada de combustió.
Abans d'enlairar o després d'aterrar una aeronau, per garantir la seguretat i evitar el risc d'explosió a la cambra de combustió del motor, normalment cal netejar la cambra de combustió del motor amb nitrogen.
A més, el nitrogen també s'utilitza com a gas protector en reactors atòmics.
En definitiva, el nitrogen és cada cop més afavorit pel que fa a protecció i assegurança. La demanda de nitrogen està creixent amb el desenvolupament i l'èmfasi de la indústria. Amb el ràpid desenvolupament de la construcció econòmica del meu país, la quantitat de nitrogen utilitzat al meu país també augmentarà ràpidament.
Hora de publicació: 27-feb-2024
