Aplicações de nitrogênio em diversas indústrias
1. Uso de nitrogênio
O nitrogênio é um gás inerte incolor, não tóxico e inodoro. Portanto, o gás nitrogênio tem sido amplamente utilizado como gás protetor. O nitrogênio líquido tem sido amplamente utilizado como meio de congelamento que pode estar em contato com o ar. É um gás muito importante. , alguns usos típicos são os seguintes:
1. Processamento de metal: Fonte de gás nitrogênio para tratamentos térmicos, como têmpera brilhante, recozimento brilhante, nitretação, nitrocarbonetação, carbonização suave, etc.; gás protetor durante processos de soldagem e sinterização de metalurgia do pó, etc.
2. Síntese química: O nitrogênio é usado principalmente para sintetizar amônia. A fórmula da reação é N2+3H2=2NH3 (as condições são alta pressão, alta temperatura e catalisador. A reação é uma reação reversível) ou fibra sintética (náilon, acrílico), resina sintética, borracha sintética, etc. matérias-primas importantes. O nitrogênio é um nutriente que também pode ser usado para fazer fertilizantes. Por exemplo: bicarbonato de amônio NH4HCO3, cloreto de amônio NH4Cl, nitrato de amônio NH4NO3, etc.
3. Indústria eletrônica: Fonte de nitrogênio para processamento de circuitos integrados de grande escala, tubos de imagem de TV em cores, componentes de televisão e rádio e componentes semicondutores.
4. Indústria metalúrgica: gás de proteção para fundição contínua, laminação contínua e recozimento de aço; sopro combinado de nitrogênio na parte superior e inferior do conversor para siderurgia, vedação para siderurgia do conversor, vedação para topo de alto-forno, gás para injeção de carvão pulverizado para siderurgia de alto-forno, etc.
5. Preservação de alimentos: armazenamento e preservação de grãos, frutas, vegetais, etc. com nitrogênio; embalagens de preservação cheias de nitrogênio para carne, queijo, mostarda, chá e café, etc.; preservação de sucos de frutas, óleos crus e geléias, cheios de nitrogênio e sem oxigênio, etc.; vários tipos de purificação e cobertura de vinho em forma de garrafa, etc.
6. Indústria farmacêutica: Armazenamento e preservação cheios de nitrogênio da medicina tradicional chinesa (como o ginseng); Injeções cheias de nitrogênio da medicina ocidental; Armazenamento e recipientes cheios de nitrogênio; Fonte de gás para transporte pneumático de medicamentos, etc.
7. Indústria química: gás de proteção na substituição, limpeza, vedação, detecção de vazamentos, têmpera de coque seco; gás usado na regeneração de catalisadores, fracionamento de petróleo, produção de fibras químicas, etc.
8. Indústria de fertilizantes: matérias-primas para fertilizantes nitrogenados; gás para substituição, vedação, lavagem e proteção do catalisador.
9. Indústria plástica: transmissão pneumática de partículas plásticas; antioxidação na produção e armazenamento de plástico, etc.
10. Indústria da borracha: embalagem e armazenamento de borracha; produção de pneus, etc.
11. Indústria do vidro: gás de proteção no processo de produção de vidro float.
12. Indústria petrolífera: carga de nitrogênio e purificação de armazenamento, contêineres, torres de craqueamento catalítico, oleodutos, etc.; teste de vazamento de pressão de ar em sistemas de dutos, etc.
13. Desenvolvimento petrolífero offshore; cobertura de gás em plataformas de extração de petróleo offshore, injeção sob pressão de nitrogênio para extração de petróleo, inertização de tanques de armazenamento, contêineres, etc.
14. Armazenamento: Para evitar que materiais inflamáveis em porões e armazéns peguem fogo e explodam, encha-os com nitrogênio.
15. Transporte marítimo: gás utilizado para limpeza e proteção de navios-tanque.
16. Tecnologia aeroespacial: reforço de combustível de foguete, gás de substituição da plataforma de lançamento e gás de proteção de segurança, gás de controle de astronautas, sala de simulação espacial, gás de limpeza para oleodutos de combustível de aeronaves, etc.
17. Aplicação nas indústrias de petróleo, gás e mineração de carvão: Encher o poço de petróleo com nitrogênio pode não apenas aumentar a pressão no poço e aumentar a produção de petróleo, mas o nitrogênio também pode ser usado como almofada na medição de tubos de perfuração , evitando completamente a pressão da lama no poço. Possibilidade de esmagamento da coluna inferior do tubo. Além disso, o nitrogênio também é usado em operações de fundo de poço, como acidificação, fraturamento, furos hidráulicos e configuração de packer hidráulico. Encher o gás natural com nitrogênio pode reduzir o valor calorífico. Ao substituir oleodutos por petróleo bruto, o nitrogênio líquido pode ser usado para queimar e injetar materiais em ambas as extremidades para solidificá-los e selá-los.
18. Outros:
A. Tintas e revestimentos são preenchidos com nitrogênio e oxigênio para evitar a polimerização da secagem do óleo; tanques de armazenamento de petróleo e gás natural, contêineres e dutos de transporte são preenchidos com nitrogênio e oxigênio, etc.
B. Pneus de carro
(1) Melhorar a estabilidade e o conforto de condução dos pneus
O nitrogênio é um gás diatômico quase inerte com propriedades químicas extremamente inativas. As moléculas de gás são maiores que as moléculas de oxigênio, não são propensas à expansão e contração térmica e possuem uma pequena faixa de deformação. Sua taxa de penetração na parede lateral do pneu é cerca de 30 a 40% mais lenta que a do ar e pode manter a pressão dos pneus estabilizada, melhorar a estabilidade de direção do pneu e garantir o conforto de direção; o nitrogênio tem baixa condutividade de áudio, equivalente a 1/5 do ar comum. O uso de nitrogênio pode reduzir efetivamente o ruído dos pneus e melhorar o silêncio de direção.
(2) Evitar que o pneu estoure e fique sem ar
Pneus furados são a causa número um de acidentes de trânsito. Segundo as estatísticas, 46% dos acidentes de trânsito nas rodovias são causados por falhas de pneus, dos quais os estouros de pneus representam 70% do total de acidentes com pneus. Quando o carro está em movimento, a temperatura dos pneus aumenta devido ao atrito com o solo. Especialmente ao dirigir em alta velocidade e frenagem de emergência, a temperatura do gás no pneu aumentará rapidamente e a pressão do pneu aumentará acentuadamente, havendo a possibilidade de estouro do pneu. As altas temperaturas provocam o envelhecimento da borracha do pneu, reduzem a resistência à fadiga e causam desgaste severo da banda de rodagem, o que também é um fator importante no possível estouro do pneu. Comparado com o ar comum de alta pressão, o nitrogênio de alta pureza não contém oxigênio e quase não contém água ou óleo. Possui baixo coeficiente de expansão térmica, baixa condutividade térmica, lento aumento de temperatura, o que reduz a velocidade de acúmulo de calor dos pneus, não é inflamável e não suporta combustão. , portanto, a chance de um pneu estourar pode ser bastante reduzida.
(3) Prolongar a vida útil dos pneus
Depois de usar nitrogênio, a pressão do pneu fica estável e a mudança de volume é pequena, o que reduz bastante a possibilidade de atrito irregular do pneu, como desgaste da coroa, desgaste do ombro do pneu e desgaste excêntrico, e aumenta a vida útil do pneu; o envelhecimento da borracha é afetado pelas moléculas de oxigênio do ar. Devido à oxidação, sua resistência e elasticidade diminuem após o envelhecimento e haverá rachaduras. Esta é uma das razões para encurtar a vida útil dos pneus. O dispositivo de separação de nitrogênio pode eliminar ao máximo oxigênio, enxofre, óleo, água e outras impurezas no ar, reduzindo efetivamente o grau de oxidação do revestimento interno do pneu e a corrosão da borracha, e não corroerá o aro de metal, prolongando a vida útil do pneu . A vida útil também reduz bastante a ferrugem do aro.
(4) Reduza o consumo de combustível e proteja o meio ambiente
A pressão insuficiente dos pneus e o aumento da resistência ao rolamento após o aquecimento causarão um aumento no consumo de combustível durante a condução. O nitrogênio, além de manter a pressão dos pneus estável e retardar a redução da pressão dos pneus, é seco, não contém óleo ou água e tem baixa condutividade térmica. , o recurso de aquecimento lento reduz o aumento da temperatura quando o pneu está em funcionamento, e a deformação do pneu é pequena, a aderência é melhorada, etc., e a resistência ao rolamento é reduzida, atingindo assim o objetivo de reduzir o consumo de combustível.
2. Aplicação de congelamento de nitrogênio líquido
1. Medicina criogênica: cirurgia, tratamento criogênico, refrigeração de sangue, congelamento de medicamentos e esmagamento criogênico, etc.
2. Bioengenharia: criopreservação e transporte de plantas preciosas, células vegetais, germoplasma genético, etc.
3. Processamento de metal: tratamento de congelamento de metal, dobra fundida congelada, extrusão e retificação, etc.
4. Processamento de alimentos: equipamento de congelamento rápido, congelamento e transporte de alimentos, etc.
5. Tecnologia aeroespacial: dispositivos de lançamento, fontes frias de salas de simulação espacial, etc.
3. Com o avanço da ciência e da tecnologia e o desenvolvimento da construção económica, a gama de aplicações do azoto tornou-se cada vez mais ampla e penetrou em muitos sectores industriais e áreas da vida quotidiana.
1. Aplicação em tratamento térmico de metais: O tratamento térmico de atmosfera à base de nitrogênio com odor de nitrogênio como componente básico é uma nova tecnologia e processo para economia de energia, segurança, não poluição do meio ambiente e plena utilização dos recursos naturais. Foi demonstrado que quase todos os processos de tratamento térmico, incluindo têmpera, recozimento, cementação, carbonitretação, nitretação suave e recarburação, podem ser concluídos usando uma atmosfera de gás à base de nitrogênio. A qualidade das peças metálicas tratadas pode ser comparável à dos tratamentos tradicionais de atmosfera endotérmica. Nos últimos anos, o desenvolvimento, a investigação e a aplicação deste novo processo no país e no estrangeiro estão em ascensão e têm alcançado resultados frutíferos.
2. Aplicação na indústria eletrônica: No processo de produção de componentes eletrônicos e componentes semicondutores, o nitrogênio com pureza superior a 99,999% precisa ser utilizado como gás de proteção. Atualmente, meu país tem usado nitrogênio de alta pureza como gás de arraste e gás de proteção nos processos de produção de tubos de imagem de TV em cores, circuitos integrados de grande escala, cristais líquidos e wafers de silício semicondutores.
3. Aplicação no processo de produção de fibra química: O nitrogênio de alta pureza é frequentemente usado como gás protetor na produção de fibra química para evitar que os produtos de fibra química sejam oxidados durante a produção e afetem a cor. Quanto maior a pureza do nitrogênio, mais bonita será a cor dos produtos de fibra química. Hoje em dia, algumas novas fábricas de fibras químicas no meu país estão equipadas com dispositivos de nitrogênio de alta pureza.
4. Aplicação em armazenamento e preservação residencial: Atualmente, o método de vedação de armazéns, enchimento com nitrogênio e remoção de ar tem sido amplamente utilizado em países estrangeiros para armazenar grãos. Nosso país também testou com sucesso este método e entrou na fase de promoção e aplicação prática. Usar a exaustão de nitrogênio para armazenar grãos como arroz, trigo, cevada, milho e arroz pode prevenir insetos, calor e mofo, para que possam ser mantidos em boa qualidade durante o verão. Este método consiste em selar firmemente o grão com um pano plástico, primeiro evacuá-lo para um estado de baixo vácuo e, em seguida, enchê-lo com nitrogênio com pureza de cerca de 98% até que as pressões interna e externa estejam equilibradas. Isso pode privar a pilha de grãos de oxigênio, reduzir a intensidade respiratória dos grãos e inibir a reprodução de microrganismos. Todas as brocas morrerão devido à falta de oxigênio em 36 horas. Este método de reduzir o oxigénio e matar insectos não só poupa muito dinheiro (cerca de um por cento do custo da fumigação com medicamentos altamente tóxicos como o fosforeto de zinco), mas também mantém a frescura e o valor nutricional dos alimentos e previne infecções bacterianas. e contaminação por medicamentos.
O armazenamento e preservação de frutas, vegetais, chá, etc. cheios de nitrogênio também é o método mais avançado. Este método pode desacelerar o metabolismo de frutas, vegetais, folhas, etc. em um ambiente com alto teor de nitrogênio e baixo teor de oxigênio, como se estivesse entrando em estado de hibernação, inibindo o pós-amadurecimento e, assim, mantendo-os frescos por muito tempo. De acordo com os testes, as maçãs armazenadas com nitrogênio ainda ficam crocantes e deliciosas após 8 meses, e o custo de preservação das maçãs por quilograma é de cerca de 1 centavo. O armazenamento cheio de nitrogênio pode reduzir muito a perda de frutas na alta temporada, garantir o abastecimento de frutas no mercado fora de temporada, melhorar a qualidade das frutas exportadas e aumentar a receita cambial.
O chá é aspirado e preenchido com nitrogênio, ou seja, o chá é colocado em um saco de alumínio-platina de camada dupla (ou folha composta de nylon e polietileno-alumínio), o ar é extraído, o nitrogênio é injetado e o saco é selado. Após um ano, a qualidade do chá será fresca, a sopa de chá será límpida e brilhante e o sabor será puro e perfumado. Obviamente, usar esse método para preservar o chá fresco é muito melhor do que embalar a vácuo ou congelar.
Atualmente, muitos alimentos ainda são embalados em embalagens a vácuo ou congeladas. As embalagens a vácuo estão sujeitas a vazamentos de ar e as embalagens congeladas estão sujeitas à deterioração. Nenhum deles é tão bom quanto embalagens a vácuo cheias de nitrogênio.
5. Aplicação em tecnologia aeroespacial
O universo é frio, escuro e em alto vácuo. Quando os humanos vão para o céu, eles devem primeiro realizar experimentos de simulação espacial no solo. Nitrogênio líquido e hélio líquido devem ser usados para simular o espaço. Câmaras de simulação espacial em grande escala nos Estados Unidos consomem 300.000 metros cúbicos de gás nitrogênio por mês para realizar testes de simulação em túnel de vento em grande escala. No foguete, para garantir o funcionamento seguro do dispositivo de hidrogênio líquido inflamável e explosivo, extintores de nitrogênio são instalados em locais apropriados. O nitrogênio de alta pressão também é o gás de fornecimento de pressão para o combustível de foguete (hidrogênio líquido-oxigênio líquido) e o gás de limpeza para a tubulação de combustão.
Antes da decolagem ou após o pouso de uma aeronave, para garantir a segurança e evitar o risco de explosão na câmara de combustão do motor, geralmente é necessário limpar a câmara de combustão do motor com nitrogênio.
Além disso, o nitrogênio também é usado como gás protetor em reatores atômicos.
Em suma, o azoto é cada vez mais favorecido em termos de proteção e seguro. A demanda por nitrogênio está crescendo com o desenvolvimento e a ênfase da indústria. Com o rápido desenvolvimento da construção económica do meu país, a quantidade de azoto utilizado no meu país também aumentará rapidamente.
Horário da postagem: 27 de fevereiro de 2024
