Applicazioni dell'azoto in vari settori
1. Utilizzo dell'azoto
L’azoto è un gas inerte incolore, non tossico e inodore. Pertanto, l'azoto gassoso è stato ampiamente utilizzato come gas protettivo. L'azoto liquido è stato ampiamente utilizzato come mezzo di congelamento che può essere a contatto con l'aria. È un gas molto importante. , alcuni usi tipici sono i seguenti:
1. Lavorazione dei metalli: Fonte di gas di azoto per trattamenti termici come tempra brillante, ricottura brillante, nitrurazione, nitrocarburazione, carbonizzazione dolce, ecc.; gas protettivo durante i processi di saldatura e sinterizzazione della metallurgia delle polveri, ecc.
2. Sintesi chimica: l'azoto viene utilizzato principalmente per sintetizzare l'ammoniaca. La formula di reazione è N2+3H2=2NH3 (le condizioni sono alta pressione, alta temperatura e catalizzatore. La reazione è una reazione reversibile) o fibra sintetica (nylon, acrilico), resina sintetica, gomma sintetica, ecc. materie prime importanti. L’azoto è un nutriente che può essere utilizzato anche per produrre fertilizzanti. Ad esempio: bicarbonato di ammonio NH4HCO3, cloruro di ammonio NH4Cl, nitrato di ammonio NH4NO3, ecc.
3. Industria elettronica: fonte di azoto per la lavorazione di circuiti integrati su larga scala, tubi catodici per televisori a colori, componenti televisivi e radiofonici e componenti a semiconduttori.
4. Industria metallurgica: gas protettivo per colata continua, laminazione continua e ricottura dell'acciaio; insufflaggio combinato di azoto nella parte superiore e inferiore del convertitore per la produzione dell'acciaio, sigillatura per la produzione dell'acciaio nei convertitori, sigillatura per la parte superiore dell'altoforno, gas per l'iniezione di carbone polverizzato per la produzione del ferro nell'altoforno, ecc.
5. Conservazione degli alimenti: stoccaggio e conservazione di cereali, frutta, verdura, ecc. con azoto; confezioni di conservazione riempite di azoto di carne, formaggio, senape, tè e caffè, ecc.; conservazione in azoto e in assenza di ossigeno di succhi di frutta, oli crudi e marmellate, ecc.; varia purificazione e copertura del vino simile a una bottiglia, ecc.
6. Industria farmaceutica: stoccaggio e conservazione riempiti di azoto della medicina tradizionale cinese (come il ginseng); Iniezioni riempite di azoto della medicina occidentale; Stoccaggio e contenitori riempiti di azoto; Fonte di gas per il trasporto pneumatico di medicinali, ecc.
7. Industria chimica: gas protettivo nella sostituzione, pulizia, sigillatura, rilevamento perdite, spegnimento del coke secco; gas utilizzato nella rigenerazione dei catalizzatori, nel frazionamento del petrolio, nella produzione di fibre chimiche, ecc.
8. Industria dei fertilizzanti: materie prime fertilizzanti azotati; gas per sostituzione, sigillatura, lavaggio e protezione del catalizzatore.
9. Industria della plastica: trasmissione pneumatica di particelle di plastica; antiossidazione nella produzione e nello stoccaggio della plastica, ecc.
10. Industria della gomma: imballaggio e stoccaggio della gomma; produzione di pneumatici, ecc.
11. Industria del vetro: gas protettivo nel processo di produzione del vetro float.
12. Industria petrolifera: caricamento di azoto e purificazione di depositi, contenitori, torri di cracking catalitico, condutture, ecc.; prove di tenuta della pressione dell'aria dei sistemi di tubazioni, ecc.
13. Sviluppo petrolifero offshore; copertura del gas di piattaforme per l'estrazione petrolifera offshore, iniezione sotto pressione di azoto per l'estrazione petrolifera, inertizzazione di serbatoi di stoccaggio, contenitori, ecc.
14. Magazzinaggio: Per evitare che i materiali infiammabili nelle cantine e nei magazzini prendano fuoco ed esplodano, riempirli di azoto.
15. Trasporto marittimo: gas utilizzato per la pulizia e la protezione delle navi cisterna.
16. Tecnologia aerospaziale: booster di carburante per razzi, gas sostitutivo della rampa di lancio e gas di protezione di sicurezza, gas di controllo degli astronauti, sala di simulazione spaziale, gas di pulizia per condotte di carburante degli aerei, ecc.
17. Applicazione nelle industrie minerarie di petrolio, gas e carbone: riempire il pozzo petrolifero con azoto non solo può aumentare la pressione nel pozzo e aumentare la produzione di petrolio, ma l'azoto può anche essere utilizzato come cuscino nella misurazione dei tubi di perforazione , evitando completamente la pressione del fango nel pozzo. Possibilità di schiacciamento della colonna tubolare inferiore. Inoltre, l'azoto viene utilizzato anche nelle operazioni di fondo pozzo come l'acidificazione, la fratturazione, gli sfiatatoi idraulici e la regolazione del packer idraulico. Il riempimento del gas naturale con azoto può ridurre il potere calorifico. Quando si sostituiscono le condutture con petrolio greggio, l'azoto liquido può essere utilizzato per bruciare e iniettare materiali su entrambe le estremità per solidificarle e sigillarle.
18. Altri:
A. Vernici e rivestimenti sono riempiti con azoto e ossigeno per impedire la polimerizzazione dell'essiccazione dell'olio; i serbatoi di stoccaggio del petrolio e del gas naturale, i contenitori e le condotte di trasporto sono riempiti di azoto e ossigeno, ecc.
B. Pneumatici per auto
(1) Migliora la stabilità e il comfort di guida degli pneumatici
L'azoto è un gas biatomico quasi inerte con proprietà chimiche estremamente inattive. Le molecole di gas sono più grandi delle molecole di ossigeno, non sono soggette a espansione e contrazione termica e hanno un intervallo di deformazione ridotto. La sua velocità di penetrazione nel fianco del pneumatico è circa il 30-40% più lenta di quella dell'aria e può mantenere stabilizzata la pressione dei pneumatici, migliorare la stabilità di guida dei pneumatici e garantire il comfort di guida; l'azoto ha una bassa conduttività audio, equivalente a 1/5 dell'aria normale. L'uso dell'azoto può ridurre efficacemente il rumore dei pneumatici e migliorare la silenziosità di guida.
(2) Prevenire lo scoppio dei pneumatici e la mancanza d'aria
Gli pneumatici sgonfi sono la prima causa di incidenti stradali. Secondo le statistiche, il 46% degli incidenti stradali sulle autostrade sono causati da guasti agli pneumatici, di cui lo scoppio degli pneumatici rappresenta il 70% del totale degli incidenti dovuti agli pneumatici. Durante la guida dell'auto, la temperatura dei pneumatici aumenta a causa dell'attrito con il terreno. Soprattutto quando si guida ad alta velocità e si effettua una frenata di emergenza, la temperatura del gas nel pneumatico aumenterà rapidamente e la pressione del pneumatico aumenterà bruscamente, quindi esiste la possibilità che il pneumatico scoppi. Le alte temperature provocano l'invecchiamento della gomma del pneumatico, riducono la resistenza alla fatica e provocano una grave usura del battistrada, che è anche un fattore importante nella possibile esplosione del pneumatico. Rispetto alla normale aria ad alta pressione, l'azoto ad elevata purezza è privo di ossigeno e non contiene quasi acqua o olio. Ha un basso coefficiente di dilatazione termica, una bassa conduttività termica, un lento aumento della temperatura, che riduce la velocità di accumulo del calore del pneumatico, non è infiammabile e non supporta la combustione. , quindi la possibilità che uno pneumatico scoppi può essere notevolmente ridotta.
(3) Prolungare la durata degli pneumatici
Dopo aver utilizzato l'azoto, la pressione del pneumatico è stabile e la variazione di volume è ridotta, il che riduce notevolmente la possibilità di attrito irregolare del pneumatico, come usura della corona, usura della spalla del pneumatico e usura eccentrica, e aumenta la durata del pneumatico; l'invecchiamento della gomma è influenzato dalle molecole di ossigeno nell'aria. A causa dell'ossidazione, la sua resistenza ed elasticità diminuiscono dopo l'invecchiamento e si formeranno delle crepe. Questo è uno dei motivi per ridurre la durata degli pneumatici. Il dispositivo di separazione dell'azoto può eliminare al massimo ossigeno, zolfo, olio, acqua e altre impurità presenti nell'aria, riducendo efficacemente il grado di ossidazione del rivestimento interno del pneumatico e la corrosione della gomma e non corroderà il cerchio metallico, prolungando la durata del pneumatico . La durata riduce notevolmente anche la ruggine del cerchione.
(4) Ridurre il consumo di carburante e proteggere l'ambiente
Una pressione insufficiente dei pneumatici e una maggiore resistenza al rotolamento dopo il riscaldamento causeranno un aumento del consumo di carburante durante la guida. L'azoto, oltre a mantenere stabile la pressione dei pneumatici e a ritardarne la riduzione, è secco, non contiene olio o acqua e ha una bassa conduttività termica. , la funzione di riscaldamento lento riduce l'aumento di temperatura quando il pneumatico è in funzione e la deformazione del pneumatico è ridotta, l'aderenza è migliorata, ecc. e la resistenza al rotolamento è ridotta, raggiungendo così lo scopo di ridurre il consumo di carburante.
2. Applicazione del congelamento con azoto liquido
1. Medicina criogenica: chirurgia, trattamento criogenico, refrigerazione del sangue, congelamento dei farmaci e frantumazione criogenica, ecc.
2. Bioingegneria: crioconservazione e trasporto di piante preziose, cellule vegetali, germoplasma genetico, ecc.
3. Lavorazione del metallo: trattamento di congelamento del metallo, piegatura del getto congelato, estrusione e rettifica, ecc.
4. Lavorazione degli alimenti: apparecchiature per il congelamento rapido, congelamento e trasporto degli alimenti, ecc.
5. Tecnologia aerospaziale: dispositivi di lancio, fonti fredde di sale di simulazione spaziale, ecc.
3. Con il progresso della scienza e della tecnologia e lo sviluppo dell'edilizia economica, il campo di applicazione dell'azoto è diventato sempre più ampio ed è penetrato in molti settori industriali e ambiti della vita quotidiana.
1. Applicazione nel trattamento termico dei metalli: il trattamento termico in atmosfera a base di azoto con odore di azoto come componente base è una nuova tecnologia e processo per il risparmio energetico, la sicurezza, il non inquinamento dell'ambiente e il pieno utilizzo delle risorse naturali. È stato dimostrato che quasi tutti i processi di trattamento termico, tra cui tempra, ricottura, cementazione, carbonitrurazione, nitrurazione dolce e ricarburazione, possono essere completati utilizzando un'atmosfera gassosa a base di azoto. La qualità delle parti metalliche trattate può essere paragonabile a quella dei tradizionali trattamenti in atmosfera endotermica. Negli ultimi anni, lo sviluppo, la ricerca e l’applicazione di questo nuovo processo in patria e all’estero sono in ascesa e hanno ottenuto risultati fruttuosi.
2. Applicazione nell'industria elettronica: nel processo di produzione di componenti elettronici e semiconduttori è necessario utilizzare azoto con una purezza superiore al 99,999% come gas protettivo. Attualmente, il mio paese utilizza azoto ad elevata purezza come gas vettore e gas protettivo nei processi di produzione di tubi catodici per televisori a colori, circuiti integrati su larga scala, cristalli liquidi e wafer di silicio semiconduttori.
3. Applicazione nel processo di produzione di fibre chimiche: l'azoto ad elevata purezza viene spesso utilizzato come gas protettivo nella produzione di fibre chimiche per evitare che i prodotti in fibra chimica si ossidino durante la produzione e influenzino il colore. Maggiore è la purezza dell'azoto, più bello sarà il colore dei prodotti in fibra chimica. Oggigiorno, alcune nuove fabbriche di fibre chimiche nel mio paese sono dotate di dispositivi per l’azoto ad elevata purezza.
4. Applicazione nello stoccaggio e nella conservazione residenziale: attualmente, il metodo di sigillare i magazzini, riempirli di azoto e rimuovere l'aria è stato ampiamente utilizzato in paesi stranieri per immagazzinare i cereali. Anche il nostro Paese ha sperimentato con successo questo metodo ed è entrato nella fase di promozione e applicazione pratica. L'uso dello scarico dell'azoto per immagazzinare cereali come riso, grano, orzo, mais e riso può prevenire insetti, calore e muffa, in modo che possano essere mantenuti di buona qualità durante l'estate. Questo metodo consiste nel sigillare ermeticamente il grano con un panno di plastica, prima evacuarlo in uno stato di basso vuoto, quindi riempirlo con azoto con una purezza di circa il 98% fino a quando le pressioni interna ed esterna non sono bilanciate. Ciò può privare il mucchio di grano di ossigeno, ridurre l’intensità della respirazione del grano e inibire la riproduzione dei microrganismi. Tutti i trivellatori moriranno a causa della mancanza di ossigeno entro 36 ore. Questo metodo per ridurre l’ossigeno e uccidere gli insetti non solo fa risparmiare molto denaro (circa l’1% del costo della fumigazione con farmaci altamente tossici come il fosfuro di zinco), ma mantiene anche la freschezza e il valore nutrizionale del cibo e previene le infezioni batteriche. e contaminazione da farmaci.
Anche lo stoccaggio e la conservazione con azoto di frutta, verdura, tè, ecc. sono il metodo più avanzato. Questo metodo può rallentare il metabolismo di frutta, verdura, foglie, ecc. in un ambiente ad alto contenuto di azoto e basso ossigeno, come se entrassero in uno stato di ibernazione, inibendo la post-maturazione e mantenendoli così freschi per lungo tempo. Secondo i test, le mele conservate con azoto sono ancora croccanti e deliziose dopo 8 mesi e il costo di conservazione delle mele per chilogrammo è di circa 1 centesimo. Lo stoccaggio pieno di azoto può ridurre notevolmente la perdita di frutta durante l'alta stagione, garantire l'offerta di frutta nel mercato fuori stagione, migliorare la qualità della frutta esportata e aumentare le entrate in valuta estera.
Il tè viene messo sotto vuoto e riempito di azoto, ovvero il tè viene posto in un sacchetto di alluminio-platino a doppio strato (o un foglio composito di nylon polietilene-alluminio), l'aria viene estratta, l'azoto viene iniettato e il sacchetto viene sigillato. Dopo un anno, la qualità del tè sarà fresca, la zuppa di tè sarà chiara e brillante e il gusto sarà puro e fragrante. Ovviamente, utilizzare questo metodo per conservare il tè fresco è molto meglio del confezionamento sottovuoto o del confezionamento in congelatore.
Attualmente molti alimenti sono ancora confezionati sottovuoto o surgelati. L'imballaggio sottovuoto è soggetto a perdite d'aria e l'imballaggio congelato è soggetto a deterioramento. Nessuno di questi è efficace quanto gli imballaggi sottovuoto riempiti di azoto.
5. Applicazione nella tecnologia aerospaziale
L'universo è freddo, oscuro e si trova in un vuoto spinto. Quando gli esseri umani vanno in paradiso, devono prima condurre esperimenti di simulazione spaziale sulla terra. L'azoto liquido e l'elio liquido devono essere utilizzati per simulare lo spazio. Le camere di simulazione spaziale su larga scala negli Stati Uniti consumano 300.000 metri cubi di gas azoto al mese per condurre test di simulazione in galleria del vento su larga scala. Sul razzo, al fine di garantire il funzionamento sicuro del dispositivo a idrogeno liquido infiammabile ed esplosivo, sono installati estintori ad azoto in posizioni appropriate. L'azoto ad alta pressione è anche il gas di alimentazione in pressione per il carburante per missili (idrogeno liquido-ossigeno liquido) e il gas detergente per la tubazione di combustione.
Prima del decollo o dopo l'atterraggio di un aereo, per garantire la sicurezza e prevenire il rischio di esplosione nella camera di combustione del motore, è solitamente necessario pulire la camera di combustione del motore con azoto.
Inoltre, l'azoto viene utilizzato anche come gas protettivo nei reattori atomici.
Insomma, l’azoto è sempre più privilegiato in termini di protezione e assicurazione. La domanda di azoto sta crescendo con lo sviluppo e l’enfasi dell’industria. Con il rapido sviluppo della costruzione economica del mio Paese, anche la quantità di azoto utilizzata nel mio Paese aumenterà rapidamente.
Orario di pubblicazione: 27 febbraio 2024
