Aplicaciones del nitrógeno en diversas industrias.
1. Uso de nitrógeno
El nitrógeno es un gas inerte incoloro, no tóxico e inodoro. Por lo tanto, el nitrógeno gaseoso se ha utilizado ampliamente como gas protector. El nitrógeno líquido se ha utilizado ampliamente como medio de congelación que puede estar en contacto con el aire. Es un gas muy importante. , algunos usos típicos son los siguientes:
1. Procesamiento de metales: Fuente de gas nitrógeno para tratamientos térmicos como temple brillante, recocido brillante, nitruración, nitrocarburación, carbonización blanda, etc.; gas protector durante procesos de soldadura y sinterización de pulvimetalurgia, etc.
2. Síntesis química: El nitrógeno se utiliza principalmente para sintetizar amoníaco. La fórmula de reacción es N2+3H2=2NH3 (las condiciones son alta presión, alta temperatura y catalizador. La reacción es reversible) o fibra sintética (nylon, acrílico), resina sintética, caucho sintético, etc., materias primas importantes. El nitrógeno es un nutriente que también se puede utilizar para elaborar fertilizantes. Por ejemplo: bicarbonato de amonio NH4HCO3, cloruro de amonio NH4Cl, nitrato de amonio NH4NO3, etc.
3. Industria electrónica: Fuente de nitrógeno para el procesamiento de circuitos integrados a gran escala, tubos de imagen de televisión en color, componentes de radio y televisión y componentes semiconductores.
4. Industria metalúrgica: gas protector para colada continua, laminación continua y recocido de acero; soplado combinado de nitrógeno en la parte superior e inferior del convertidor para la fabricación de acero, sellado para la fabricación de acero del convertidor, sellado para la parte superior del alto horno, gas para inyección de carbón pulverizado para la fabricación de hierro en altos hornos, etc.
5. Conservación de alimentos: almacenamiento y conservación de cereales, frutas, verduras, etc. llenos de nitrógeno; envases de conservación llenos de nitrógeno para carne, queso, mostaza, té y café, etc.; conservación llena de nitrógeno y sin oxígeno de zumos de frutas, aceites crudos y mermeladas, etc.; Varios purificación y cobertura de vino tipo botella, etc.
6. Industria farmacéutica: almacenamiento y conservación llenos de nitrógeno de la medicina tradicional china (como el ginseng); Inyecciones llenas de nitrógeno de la medicina occidental; Almacenamiento y contenedores llenos de nitrógeno; Fuente de gas para transporte neumático de medicamentos, etc.
7. Industria química: gas protector en sustitución, limpieza, sellado, detección de fugas, enfriamiento de coque seco; gas utilizado en la regeneración de catalizadores, fraccionamiento de petróleo, producción de fibras químicas, etc.
8. Industria de fertilizantes: materias primas de fertilizantes nitrogenados; gas para reemplazo, sellado, lavado y protección del catalizador.
9. Industria del plástico: transmisión neumática de partículas plásticas; Antioxidación en la producción y almacenamiento de plástico, etc.
10. Industria del caucho: embalaje y almacenamiento de caucho; producción de neumáticos, etc.
11. Industria del vidrio: gas protector en el proceso de producción de vidrio flotado.
12. Industria petrolera: carga de nitrógeno y purificación de almacenamiento, contenedores, torres de craqueo catalítico, tuberías, etc.; pruebas de fugas de presión de aire de sistemas de tuberías, etc.
13. Desarrollo petrolero en alta mar; recubrimiento de gas de plataformas en extracción de petróleo offshore, inyección a presión de nitrógeno para extracción de petróleo, inertización de tanques de almacenamiento, contenedores, etc.
14. Almacenamiento: Para evitar que los materiales inflamables en sótanos y almacenes se incendien y exploten, llénelos con nitrógeno.
15. Transporte marítimo: gas utilizado para limpieza y protección de buques cisterna.
16. Tecnología aeroespacial: propulsor de combustible para cohetes, gas de reemplazo de plataforma de lanzamiento y gas de protección de seguridad, gas de control de astronautas, sala de simulación espacial, gas de limpieza para tuberías de combustible de aviones, etc.
17. Aplicación en las industrias de minería de petróleo, gas y carbón: llenar el pozo de petróleo con nitrógeno no solo puede aumentar la presión en el pozo y aumentar la producción de petróleo, sino que el nitrógeno también se puede utilizar como colchón en la medición de las tuberías de perforación. , evitando por completo la presión del lodo en el pozo. Posibilidad de aplastar la columna del tubo inferior. Además, el nitrógeno también se utiliza en operaciones de fondo de pozo, como acidificación, fracturación, sopladuras hidráulicas y colocación de empacadores hidráulicos. Llenar gas natural con nitrógeno puede reducir el poder calorífico. Al reemplazar tuberías con petróleo crudo, se puede usar nitrógeno líquido para quemar e inyectar materiales en ambos extremos para solidificarlos y sellarlos.
18. Otros:
A. Las pinturas y revestimientos están llenos de nitrógeno y oxígeno para evitar la polimerización del secado del aceite; Los tanques de almacenamiento de petróleo y gas natural, los contenedores y las tuberías de transporte se llenan con nitrógeno y oxígeno, etc.
B. Neumáticos de coche
(1) Mejorar la estabilidad y la comodidad de conducción de los neumáticos
El nitrógeno es un gas diatómico casi inerte con propiedades químicas extremadamente inactivas. Las moléculas de gas son más grandes que las de oxígeno, no son propensas a la expansión y contracción térmica y tienen un rango de deformación pequeño. Su tasa de penetración en la pared lateral del neumático es aproximadamente entre un 30 y un 40% más lenta que la del aire y puede mantener estabilizar la presión de los neumáticos, mejorar la estabilidad de conducción de los neumáticos y garantizar la comodidad de conducción; El nitrógeno tiene una baja conductividad de audio, equivalente a 1/5 del aire ordinario. El uso de nitrógeno puede reducir eficazmente el ruido de los neumáticos y mejorar la tranquilidad de conducción.
(2) Evitar que los neumáticos revienten y se queden sin aire.
Los neumáticos pinchados son la principal causa de accidentes de tráfico. Según las estadísticas, el 46% de los accidentes de tráfico en las carreteras son causados por fallas de neumáticos, de los cuales los reventones representan el 70% del total de accidentes de neumáticos. Cuando el coche está en marcha, la temperatura de los neumáticos aumentará debido a la fricción con el suelo. Especialmente al conducir a alta velocidad y al frenar de emergencia, la temperatura del gas en el neumático aumentará rápidamente y la presión del neumático aumentará bruscamente, por lo que existe la posibilidad de que el neumático reviente. Las altas temperaturas hacen que el caucho del neumático envejezca, reduzcan la resistencia a la fatiga y provoquen un desgaste severo de la banda de rodadura, lo que también es un factor importante en una posible explosión del neumático. En comparación con el aire normal a alta presión, el nitrógeno de alta pureza no contiene oxígeno y casi no contiene agua ni aceite. Tiene un bajo coeficiente de expansión térmica, baja conductividad térmica, lento aumento de temperatura, lo que reduce la velocidad de acumulación de calor de los neumáticos, no es inflamable y no favorece la combustión. , por lo que la posibilidad de que un neumático reviente se puede reducir considerablemente.
(3) Prolongar la vida útil de los neumáticos
Después de usar nitrógeno, la presión de los neumáticos es estable y el cambio de volumen es pequeño, lo que reduce en gran medida la posibilidad de fricción irregular de los neumáticos, como desgaste de la corona, desgaste del hombro del neumático y desgaste excéntrico, y aumenta la vida útil del neumático; El envejecimiento del caucho se ve afectado por las moléculas de oxígeno en el aire. Debido a la oxidación, su resistencia y elasticidad disminuyen después del envejecimiento y se producen grietas. Ésta es una de las razones por las que se acorta la vida útil de los neumáticos. El dispositivo de separación de nitrógeno puede eliminar oxígeno, azufre, aceite, agua y otras impurezas en el aire en la mayor medida posible, reduciendo efectivamente el grado de oxidación del revestimiento interior del neumático y la corrosión del caucho, y no corroerá la llanta de metal, extendiendo la vida útil del neumático. . La vida útil también reduce en gran medida la oxidación de la llanta.
(4) Reducir el consumo de combustible y proteger el medio ambiente.
Una presión insuficiente de los neumáticos y una mayor resistencia a la rodadura después del calentamiento provocarán un aumento en el consumo de combustible al conducir. El nitrógeno, además de mantener estable la presión de los neumáticos y retrasar la reducción de la presión de los neumáticos, es seco, no contiene aceite ni agua y tiene baja conductividad térmica. , la función de calentamiento lento reduce el aumento de temperatura cuando el neumático está en marcha, y la deformación del neumático es pequeña, se mejora el agarre, etc., y se reduce la resistencia a la rodadura, logrando así el propósito de reducir el consumo de combustible.
2. Aplicación de congelación con nitrógeno líquido.
1. Medicina criogénica: cirugía, tratamiento criogénico, refrigeración de sangre, congelación y trituración criogénica de fármacos, etc.
2. Bioingeniería: criopreservación y transporte de plantas preciosas, células vegetales, germoplasma genético, etc.
3. Procesamiento de metales: tratamiento de congelación de metales, doblado de fundición congelada, extrusión y rectificado, etc.
4. Procesamiento de alimentos: equipos de congelación rápida, congelación y transporte de alimentos, etc.
5. Tecnología aeroespacial: dispositivos de lanzamiento, fuentes de frío de salas de simulación espacial, etc.
3. Con el avance de la ciencia y la tecnología y el desarrollo de la construcción económica, el rango de aplicación del nitrógeno se ha vuelto cada vez más amplio y ha penetrado en muchos sectores industriales y áreas de la vida diaria.
1. Aplicación en el tratamiento térmico de metales: El tratamiento térmico atmosférico a base de nitrógeno con olor a nitrógeno como componente básico es una nueva tecnología y proceso para el ahorro de energía, la seguridad, la no contaminación del medio ambiente y la plena utilización de los recursos naturales. Se ha demostrado que casi todos los procesos de tratamiento térmico, incluidos el temple, el recocido, la carburación, la carbonitruración, la nitruración blanda y la recarburación, se pueden completar utilizando una atmósfera de gas a base de nitrógeno. La calidad de las piezas metálicas tratadas puede ser comparable a la de los tratamientos en atmósfera endotérmica tradicionales. En los últimos años, el desarrollo, la investigación y la aplicación de este nuevo proceso en el país y en el extranjero están en ascenso y han logrado resultados fructíferos.
2. Aplicación en la industria electrónica: en el proceso de producción de componentes electrónicos y componentes semiconductores, se debe utilizar nitrógeno con una pureza superior al 99,999% como gas protector. En la actualidad, mi país ha utilizado nitrógeno de alta pureza como gas portador y gas protector en los procesos de producción de tubos de imagen para televisión en color, circuitos integrados a gran escala, cristales líquidos y obleas de silicio semiconductor.
3. Aplicación en el proceso de producción de fibras químicas: el nitrógeno de alta pureza se utiliza a menudo como gas protector en la producción de fibras químicas para evitar que los productos de fibras químicas se oxiden durante la producción y afecten el color. Cuanto mayor sea la pureza del nitrógeno, más hermoso será el color de los productos de fibra química. Hoy en día, algunas fábricas nuevas de fibras químicas en mi país están equipadas con dispositivos de nitrógeno de alta pureza.
4. Aplicación en almacenamiento y conservación residencial: En la actualidad, el método de sellar almacenes, llenarlos con nitrógeno y eliminar el aire se ha utilizado ampliamente en países extranjeros para almacenar granos. Nuestro país también ha probado con éxito este método y ha entrado en la etapa de promoción y aplicación práctica. El uso de gases de escape de nitrógeno para almacenar granos como arroz, trigo, cebada, maíz y arroz puede prevenir los insectos, el calor y el moho, de modo que puedan mantenerse en buena calidad durante el verano. Este método consiste en sellar herméticamente el grano con una tela plástica, primero evacuarlo a un estado de bajo vacío y luego llenarlo con nitrógeno con una pureza de aproximadamente el 98% hasta que se equilibren las presiones interna y externa. Esto puede privar de oxígeno a la pila de granos, reducir la intensidad de la respiración del grano e inhibir la reproducción de microorganismos. Todos los barrenadores morirán por falta de oxígeno en un plazo de 36 horas. Este método de reducir el oxígeno y matar insectos no sólo ahorra mucho dinero (alrededor del uno por ciento del costo de la fumigación con medicamentos altamente tóxicos como el fosfuro de zinc), sino que también mantiene la frescura y el valor nutricional de los alimentos y previene la infección bacteriana. y contaminación por drogas.
El almacenamiento y conservación de frutas, verduras, té, etc. llenos de nitrógeno es también el método más avanzado. Este método puede ralentizar el metabolismo de frutas, verduras, hojas, etc. en un ambiente con alto contenido de nitrógeno y bajo oxígeno, como si entrara en un estado de hibernación, inhibiendo la posmaduración y manteniéndolas frescas durante mucho tiempo. Según las pruebas, las manzanas almacenadas con nitrógeno siguen estando crujientes y deliciosas después de 8 meses, y el coste de conservación de las manzanas por kilogramo es de aproximadamente 1 centavo. El almacenamiento lleno de nitrógeno puede reducir en gran medida la pérdida de frutas en la temporada alta, garantizar el suministro de frutas en el mercado fuera de temporada, mejorar la calidad de las frutas exportadas y aumentar los ingresos de divisas.
El té se aspira y se llena con nitrógeno, es decir, el té se coloca en una bolsa de doble capa de aluminio y platino (o lámina compuesta de nailon, polietileno y aluminio), se extrae el aire, se inyecta nitrógeno y se sella la bolsa. Después de un año, la calidad del té será fresca, la sopa de té será clara y brillante y el sabor será puro y fragante. Evidentemente, utilizar este método para conservar el té fresco es mucho mejor que envasarlo al vacío o congelarlo.
En la actualidad, muchos alimentos todavía se envasan al vacío o congelados. El envasado al vacío es propenso a sufrir fugas de aire y el envasado congelado es propenso a deteriorarse. Ninguno de ellos es tan bueno como los envases llenos de nitrógeno al vacío.
5. Aplicación en tecnología aeroespacial
El universo es frío, oscuro y está en un alto vacío. Cuando los humanos van al cielo, primero deben realizar experimentos de simulación espacial en la Tierra. Se debe utilizar nitrógeno líquido y helio líquido para simular el espacio. Las cámaras de simulación espacial a gran escala en los Estados Unidos consumen 300.000 metros cúbicos de gas nitrógeno por mes para realizar pruebas de simulación de túneles de viento a gran escala. En el cohete, para garantizar el funcionamiento seguro del dispositivo de hidrógeno líquido inflamable y explosivo, se instalan extintores de nitrógeno en los lugares correspondientes. El nitrógeno a alta presión es también el gas de suministro a presión para el combustible para cohetes (hidrógeno líquido-oxígeno líquido) y el gas de limpieza para la tubería de combustión.
Antes de que un avión despegue o después del aterrizaje, para garantizar la seguridad y evitar el riesgo de explosión en la cámara de combustión del motor, normalmente es necesario limpiar la cámara de combustión del motor con nitrógeno.
Además, el nitrógeno también se utiliza como gas protector en reactores atómicos.
En resumen, el nitrógeno se ve cada vez más favorecido en términos de protección y seguro. La demanda de nitrógeno está creciendo con el desarrollo y énfasis de la industria. Con el rápido desarrollo de la construcción económica de mi país, la cantidad de nitrógeno utilizado en mi país también aumentará rápidamente.
Hora de publicación: 27 de febrero de 2024
