Азот как способ применения

Применение Азота

Азот жидкий и газообразный получают из атмосферного воздуха способом низкотемпературной ректификации.

Применение азота в металлургии и стекольной промышленности
— используется для защиты черных и цветных металлов во время термообработки
— при криозакаливании металлов
— для вакуумной дегазации расплавов
— в качестве инертной среды во время процесса непрерывной разливки стали
— азот применяется как инертная среда в различных шахтах
— для стабилизации структуры металла в процессе литья
— применяют охлаждения матриц и металла после термообработки
— в технологиях порошковой металлургии ( охлаждение )
— охлаждение электродов дуговой печи при производстве стекла
— для защиты от окисления во время производства, снижения температуры воздуха.

Применение азота в химической и нефтехимической промышленности
— безопасный рабочий агент при газлифтном способе добычи нефти и при запуске скважин
— при аварийных ремонтах работающих нефтепроводов ( замораживание поврежденного участка) — создание криоплатформ в открытом море или на слабых грунтах ( для добычи нефти и газа, при строительстве метро)
— для тушения пожаров на скважинах и шахтах
— как инертная среда при производстве легковоспламеняющихся и окисляющихся веществ
— продувка трубопроводов и оборудования
— химический синтез на низких температурах для получения полимеров высокого качества
— азот используют для очистки от взрывоопасных смесей регенеративных катализаторов и очистителей
— при производстве этилена, полиэтилена, пропилена и др.
— для вулканизации покрышек
— в технологических процессах производства резиновых и пластмассовых изделий
— для хранения и транспортировки легковоспламеняющихся жидкостей

Применение азота в экологии
— применяется в процессе переработки вторичных ресурсов (резина, пластик, покрышки )

Применение азота в энергетике и электронной промышленности
— охлаждение диффузоров вакуумных насосов, мазеров, лазеров
— для охлаждения внешних контуров сосудов при хранении жидких водорода и гелия
— при изготовлении полупроводниковых приборов
— азот применяется для снятия изоляции с проводов и кабелей
— для экстренного охлаждения блоков АЭС
— вытеснение водорода в электрогенераторах
— инертная среда в реакторах тепловых электростанций
— для создания низкотемпературной сверхпроводимости
— азот применяется для пайки электронных схем

Применение азота в машиностроении и строительстве
— упрочнение стальных деталей и инструмента методом низкотемпературной закалки
— запрессовка и выпрессовка сопрягаемых деталей может производиться с применением азота
— процессы нанесения покрытий (напыление)
— режущий газ при лазерном раскрое нержавеющих сталей
— азот как компонент газовых смесей для сварки
— глубокое охлаждение минерального сырья для тонкого помола при изготовлении цемента высшего качества
— азот применяется для охлаждение бетона
— замораживание грунтов при производстве земляных работ

Применение азота в медицине и биологии
— для хранения крови и биопрепаратов
— для быстрого замораживания и хранения тканей, костей, различных органов
— в технологиях получения лекарственных препаратов путем глубокого охлаждения исходного сырья ( листьев шалфея, подорожника, кора крушины и т.д. )
— для хранения на биофабриках биологического материала
— для охлаждения при изготовлении и хранении вакцин
— как криоагент в криомедицине для лечения онкологических, офтальмологических, кожных заболеваний, а также в урологии, нейрохирургии, проктологии

Читайте также: Все способы лепки мант

Применение азота в авиации, космонавтике, наземном транспорте
— для продувки различных систем, передавливания окислителя и горючего, для охлаждения хранилищ жидкого водорода
— в пневматических системах летательных аппаратов, транспортных систем и наземного оборудования
— для заполнения покрышек тяжелых грузовиков и самолетов с целью уменьшить вероятность разрывов

Применение азота в научных исследованиях
— азот применяется в качестве рабочего агента в физико-технических, медицинских и др.исследованиях ( при сжижении неона, водорода и гелия ), а также для достижения высокого вакуума
— в термобарокамерах ( при космических исследованиях )
— азот необходим для охлаждения различных экспериментальных устройств и приборов
— для охлаждения при адсорбционной очистке водорода, неона и гелия от примесей других газов ( азот, кислород, окись углерода )

Применение азота в сельском хозяйстве и пищевой промышленности
— инертная среда в овоще и фруктохранилищах
— консервирующая среда при хранении зерновых и кормов
— на станциях искусственного осеменения
— для быстрого замораживания желез внутренней секреции животных при получении инсулина, адреналина, пепсина и т.д.
— замораживание перед сублимационной сушкой
— замораживание продуктов питания для длительного хранения и транспортирования
— азот, как криоагент в рефрижераторном транспорте
— азот используется для продувки систем вентиляции и охлаждения пищевых производств
— азот применяется как основа газовых смесей при упаковке в модифицированную атмосферу
— для предотвращения окисления продуктов, содержащих непредельные жирные кислоты (масло, чипсы, орехи, маргарин )

Источник

Азот: что это такое и где он используется?

Мало, кто знает, что азот по важности для человека занимает третье место, после кислорода и водорода. Во-первых, потому что газ является главной составляющей атмосферного воздуха (в пределах 75% всего объема). И во-вторых, азот широко используется во многих сферах деятельности человека, начиная от медицины и заканчивая производством взрывчатых устройств. Не случайно в 1992 году авторитетное издание Science присудило оксиду азота (NO) почетную премию «Молекула года».

Чтобы иметь неограниченный источник его получения и обеспечить непрерывность технологических процессов, используют специальное оборудование – генераторы азота, которые позволяют получать данный газ требуемой чистоты.

Что такое азот?

Азот или Nitrogenium – это инертный двухатомный газ без цвета, вкуса и запаха: его невозможно увидеть, если газ не заморожен и не сжижен. Первооткрыватели азота поначалу называли вещество, как «удушливый», «испорченный или флогистированный воздух», «атмосферный мофетт». Эти и другие названия употреблялись вплоть до выхода новой химической номенклатуры, авторы которой решили остановиться на слове «азот», которое, по их мнению, полностью отображало основное свойство вещества — непригодность для дыхания и жизни.

Применение азота

В отличие от кислорода азот не вступает в реакции с другими газообразными веществами. Его атомы сложнее разрываются: им требуется больше энергии для разрушения и взаимодействия с другими веществами, за счет чего обеспечивается инертная среда, необходимая для многих процессов. Благодаря этому качеству, азот применяют в областях, где необходимо исключить реакции быстрого и медленного окисления. Например, при изготовлении электронных плат и полупроводников могут возникать процессы окисления и проявляться в виде коррозии. Другим примером медленного окисления является производство напитков и продуктов питания. В этом случае азот применяют для сохранности внешнего вида продуктов и увеличения сроков их хранения.

Примером быстрого окисления является процесс горения. Как известно, для распространения огня требуется кислород. Чтобы исключить вероятность возникновения пожароопасных ситуаций из резервуаров на промышленных предприятиях удаляют кислород с помощью азота, а также используют его для транспортировки взрывоопасных соединений. Стационарные или мобильные генераторы азота позволяют получать данный газ объемом от 5 до 5 тыс.нм.куб в час при чистоте до 99,95% и эффективно тушить пожары.

Источники получения азота

Физико-химические свойства азота обуславливают его широкое применение во многих отраслях жизнедеятельности человека. Для непрерывного протекания технологических процессов требуется постоянное наличие инертного газа требуемой степени чистоты. С это целью используют три основных источника его получения:

собственное производство газа в генераторных установках;
аренда емкости и подача азота на месте;
приобретение баллонов с жидким азотом.

Самостоятельная генерация азота для промышленных нужд – к такому решению приходят многие компании, в технологических процессах которых требуется постоянное применение данного газа. Получение азота посредством работы собственных генераторов является наиболее экономически выгодным способом, так как:

инертный газ получается требуемой чистоты,
отсутствуют транспортные расходы на его доставку,
исключаются отходы, вызванные испарением при замене баллонов,
использовать собственное оборудование гораздо безопаснее, чем баллоны под высоким давлением,
постоянный источник азота в требуемом объеме,
обеспечивается непрерывность технологических процессов, и исключаются простои.

Существует два типа генераторных установок для получения азота:

оборудование, использующее метод адсорбции при переменном давлении. Получаемый азот имеет очень высокую степень чистоты до 99,999%
генераторы мембранного типа – степень очистки менее 90%.

Генераторы грязного азота

Генераторы сверхчистого азота

Каждый из данных способов получения газа имеет свои преимущества, поэтому выбор генераторов азота осуществляется в зависимости от нужд конкретного предприятия.

Источник

Азот — безжизненный газ, который так необходим для жизни

Содержание

История открытия азота

До сих пор ведутся споры о том, кто был первооткрывателем. В 1772 г. шотландский врач Даниель Резерфорд (Daniel Rutherford) пропуская воздух через раскаленный уголь, а потом через водный раствор щелочи — получил газ, который он назвал «ядовитый газ». Оказалось, что горящая лучинка, внесенная в сосуд, наполненный газом, гаснет, а живое существо в атмосфере этого газа быстро гибнет. Кстати, увидеть опыт с горячей лучинкой можно в видео.

В тоже время британский физик Генри Кавендшин (Henry Cavendish) проводя подобный опыт получил N₂назвав его «удушливый воздух», британский естествоиспытатель Джозеф Пристли (Joseph Priestley) дал ему имя «дефлогистированный воздух», шведский химик Карл Вильгельм Шееле (Carl Wilhelm Scheele) — «испорченный воздух».

Окончательное имя «азот» дал французский ученый Антуан Лоран Лавуазье (Antoine Laurent de Lavoisier).

Слово «азот» греческого происхождения и означает «безжизненный».

Азот довольно легко поглощается раскаленным карбидом кальция, образуя при этом важный технический продукт — цианамид кальция и об этом уже писали в статье о получении ацетилена из карбида кальция.

Способы получения азота

Получение N₂ в промышленных масштабах основано на производстве его из воздуха путем фракционной перегонки (см. получение азота).

Виды азота

Закись азота (N₂O) не может быть получена из газообразного кислорода и N₂, она образуется из азотнокислой соли аммония, которая при осторожном нагревании разлагается на закись азота и воду по реакции:

Газообразный азот относительно инертный по своим свойствам газ без цвета и запаха плотностью 1,25046 кг/м 3 при 0°C и давлении 101,3 кПа. Удельный объем газообразного азота равен 860,4 дм 3 /кг при давлении около 105 Па и температуре 20°C.

В отличие от кислорода, который взаимодействует почти со всеми элементами, встречающимися в природе, газообразный азот при комнатной температуре соединяется с единственным элементом — литием, образуя при этом нитрид лития:

Но при высоких температурах ряд металлов (титан, молибден и др.) с азотом образуют нитриды, снижающие механические свойства и поэтому его концентрацию в зоне плавления стремятся ограничить.

Применение азота

Азот нашел применение во многих отраслях промышленности и ниже приведен небольшой список :

для создания инертной атмосферы при производстве, хранении и транспортировке легко окисляемых продуктов;
при высокотемпературных процессах (например — сварка и резка) обработки металлов, не взаимодействующих с азотом;
для консервации замкнутых металлических сосудов и трубопроводов.

Применение азота в сварке

N₂ является инертным по отношению к меди и ее сплавам (не растворяется в меди и не реагирует с ней) даже при высоких температурах. Азот применяют, как в чистом виде, так и в составе защитного газовой смеси с аргоном Ar (70-90%) + N₂ (30-10%) для сварки меди и ее сплавов.

Также газ азот используют для сварки аустенитных нержавеющих сталей — исключительно как компонент защитной газовой смеси с аргоном.

Возникает логичный вопрос: «Если он образует карбиды, какой смысл его использовать для сварки нержавеющих сталей, в составе которых есть карбидообразующие элементы?»

Все дело в том, что даже сравнительно небольшое содержание N₂ увеличивает тепловую мощность дуги. Именно из-за этого свойства, его чаще всего используют не для сварки, а для плазменной резки.

При сварке полуавтоматом нержавейки добавление небольшого количества азота к смеси аргона с кислородом (95-97,5% Ar, 1% O₂, 1,5-3% N₂) позволяет добиться равномерной аустенитной структуры в сварных швах. При добавлении азота более 10% начинается обильное выделение дыма, но это не оказывает какого-либо негативного влияния на качество сварного шва нержавеющей стали.

При сварке полуавтоматом малоуглеродистых сталей содержание N₂ в газовой смеси более 2% вызывает пористость при сварке в один проход. Концентрация N₂ менее 0,5% вызывает пористость в сварном шве при многопроходной сварке.

Применение смеси Ar c высоким содержанием N₂ для сварки меди и ее сплавов вызывает большое разбрызгивание метала сварочной ванны.

Вредность и опасность азота

Азот относится к нетоксичным газам, но может действовать как простой асфиксант (удушающий газ). Удушье наступает тогда, когда уровень кислорода в воздухе сокращается на 75% или становится ниже нормальной концентрации.

В больших количествах он очень вреден и опасен для организма человека.

Хранение и транспортировка азота

Выпускают азот по ГОСТ 9293 газообразным и жидким. Для сварки и плазменной резки применяют газообразный 1-го (99,6% N₂) и 2-го (99,0% N₂) сортов.

Хранят и транспортируют его в сжатом состоянии в стальных баллонах по ГОСТ 949.

Баллоны окрашены в черный цвет и надписью желтыми буквами «АЗОТ» на верхней цилиндрической части.

Характеристики азота

Характеристики N₂ указаны в таблицах ниже:

Источник