Jak se dusík získává a používá v průmyslu: Vlastnosti plynu

dusík (N₂) — chemický prvek, který je bezbarvý plyn bez zápachu a chuti. Jeho hustota je 1,2506 kg/m3 a jeho obsah v zemské atmosféře dosahuje 78 %.

Plyn přechází do pevného skupenství při teplotách pod -209,86 °C a tvoří velké bílé krystaly nebo sněhovou hmotu. V kapalné formě při teplotě -196 °C připomíná vodu. Hustota kapalného dusíku je 807 kg/m³.

Základní vlastnosti dusíku:

• Za normálních podmínek nereaguje s většinou chemikálií.
• Ve vysokoteplotních reaktorech se může podílet na syntéze amoniaku a dalších chemických sloučenin.
• Není jedovatý, ale ve vysokých koncentracích vytlačuje ze vzduchu kyslík, takže je nebezpečný, pokud je místnost uzavřená a bez větrání.

Dusík se díky svým vlastnostem používá v průmyslu, lékařství, potravinářství a dalších odvětvích.

Způsoby získávání dusíku

Existuje několik způsobů získávání dusíku. Podívejme se na ty hlavní a pak si povíme o těch doplňkových.

kryogenní

Kryogenní produkce dusíku je nejběžnější metodou ve velkovýrobě. V procesu ochlazování vzduchu na extrémně nízké teploty, pod -190°C, se vzduch rozděluje na složky: dusík zůstává v plynném stavu a kondenzuje kyslík a další plyny. Tímto způsobem je možné získat dusík nejvyšší čistoty – až 99,999 %.

• Výhody: nízká měrná spotřeba energie, vysoká čistota dusíku.
• Nevýhody: používají se především velké kryogenní jednotky, nutnost periodického ohřevu kryogenní jednotky, velký počet servisního personálu, nízké teploty procesu separace vzduchu

Adsorpce

Při adsorpční metodě vzduch prochází speciálním adsorbentem, který absorbuje molekuly kyslíku, a dusík je odstraněn jako produktový plyn. Tato metoda také umožňuje získat plyn o vysoké čistotě až 99,9999 %.

• Výhody: autonomie, efektivita, nízké náklady na instalaci a v důsledku toho rychlá návratnost
• Nevýhody: Typicky se jedná o zařízení s nízkou nebo střední kapacitou, na rozdíl od kryogenní metody výroby dusíku.

K získávání dusíku se používají adsorpční generátory dusíku, které jsou vhodné pro malé nebo střední podniky např. v potravinářství, laboratořích, zdravotnických zařízeních a dalších oblastech národního hospodářství.

Membrána

Metoda zahrnuje průchod vzduchu přes semipermeabilní membránu, která zadržuje molekuly kyslíku a jiných plynů, zatímco dusík prochází. Tato metoda je relativně levná, ale výstupem je dusík s koncentrací nejvýše 99 %, což může být v některých oblastech činnosti nedostatečné.

• Výhody: nepřetržitý proces, relativně nízké provozní náklady.
• Nevýhody: stárnutí membrány a pokles jejích charakteristik v průběhu času, relativně nízká čistota plynu, což omezuje její použití v high-tech procesech.

Pokud podnik nepotřebuje vysoce čistý plyn, pak by měly být zvoleny membránové generátory dusíku.

Jiné způsoby získávání dusíku

Rozklad dusitanu amonného

V laboratořích lze dusík získat rozkladem dusitanu amonného (NH₄NE₂), který se zahříváním rozkládá na dusík:

Tímto způsobem je možné získat vysoký stupeň čistoty výsledného dusíku. Je však třeba zvážit, že reakce vyžaduje přesnou kontrolu teploty, pak bude možné vyhnout se vedlejším procesům.

Zahřívání síranu amonného s dichromanem draselným

Další metoda používaná v laboratořích zahrnuje zahřívání směsi síranu amonného a dichromanu draselného (K₂Cr₂O₇). Proces je popsán ve dvou fázích:

1. Interakce mezi síranem amonným a dichromanem draselným:

1. Rozklad dichromanu amonného:

Výsledný dusík prochází purifikačními stupni a používá se v laboratorních syntézách. Tento způsob vyžaduje vysoké teploty a reakční produkty, jako je oxid chrómu, se musí likvidovat, což zvyšuje náklady.

Přechod amoniaku přes oxid měďnatý

Amoniak NH₃ prošel zahřátým oxidem měďnatým při teplotě asi 700 °C:

Výhodou metody je, že umožňuje současnou regeneraci mědi, která zůstává jako kovový sediment.

Reakce také vyžaduje přesné řízení teploty, protože nižší teploty produkují vedlejší produkty, jako jsou oxidy dusíku.

Rozklad azidů

Tato metoda je široce používána v laboratořích a průmyslu k výrobě dusíku v zařízeních, kde jsou vyžadovány okamžité emise plynů, jako jsou automobilové airbagy.

Vzorec pro získání je následující:

Azidy se používají kvůli jejich schopnosti rozkládat se s minimálním teplem, díky čemuž je metoda účinná pro nouzové nebo mobilní systémy.

Reakce vzduchu s horkým koksem

Používá se k získávání dusíku ve velkých objemech. Při interakci vzduchu s uhlíkem © při vysoké teplotě se váže kyslík, což umožňuje uvolňování dusíku:

Metoda je méně energeticky náročná než kryogenní separace vzduchu. Používá se tam, kde není vyžadována vysoká čistota plynu.

Vzduchová destilace

V průmyslových závodech se dusík často získává frakční destilací vzduchu. Vzduch je nejprve stlačen a poté ochlazen na velmi nízkou teplotu, kdy se kyslík a dusík stanou kapalnými. Poté jsou odděleni.

O2 → kondenzace při -183°C

N2 → kondenzace při -196 °C

Tento způsob výroby dusíku je vhodný pro velkovýrobní zařízení jako jsou petrochemické závody nebo hutní závody.

Kde se dusík používá?

Zvažme hlavní oblasti použití dusíku.

Aplikace dusíku v lékařství

Kryoterapie je využití kapalného dusíku v lékařství. Pro léčebné a kosmetické procedury se používá kapalný dusík o teplotě asi -196°C. Tato látka je nenahraditelná při odstraňování kožních výrůstků, jako jsou bradavice, papilomy, keratomy. Zmrznutí tkání vede k jejich destrukci, po nějaké době se místo samo zahojí. V kosmetologii se kryoterapie využívá k omlazení pleti, odstranění stařeckých skvrn a jemných vrásek a zlepšení tonusu pleti.

Důležitou roli hraje také kapalný dusík kryokonzervace biomateriálů. Používá se k uchování spermií, vajíček, embryí a kmenových buněk, které se používají v transplantologii a regenerativní medicíně. Kryokonzervace umožňuje uchování biologického materiálu bez ztráty jeho životaschopnosti po celá desetiletí, což je mimořádně důležité v programech, jako je in vitro fertilizace (IVF).

Další důležitou oblastí použití dusíku v medicíně je skladování a přeprava lékařských přípravků. Tento plyn poskytuje stabilní ultra nízké teploty pro vakcíny, krevní produkty, jako jsou krevní destičky nebo plazma, a léčiva, která vyžadují přísnou kontrolu teploty. K tomuto účelu slouží Dewarovy nádoby, které zajišťují spolehlivé skladování biomateriálu.

Aplikace dusíku v průmyslu

V průmyslu se tento plyn používá k vytvoření inertní atmosféry nebo jako součást chemických reakcí, například při výrobě čpavku, syntéze chemických hnojiv a zpracování petrochemických produktů.

Plynný dusík se také používá k vytvoření bezkyslíkového prostředí při obrábění kovů – při žíhání a kalení kovů. Je také zapotřebí v procesech plazmového nebo laserového řezání kovů, chrání materiály před korozí a zabraňuje oxidaci při vysokých teplotách.

Další důležitou oblastí použití dusíku je ropný a plynárenský průmysl, kde se používá k dodávce plynu do vrtů a ochraně potrubí a nádrží.

Aplikace dusíku v potravinářském průmyslu

Používá se k balení a skladování mnoha produktů. Například oleje, maso, ryby, ořechy, káva a mnoho dalšího. Inertní prostředí uvnitř obalu umožňuje zvýšit trvanlivost produktů a zachovat jejich čerstvost.

Dusík se navíc používá ve skladech ovoce a zeleniny, zabraňuje rozvoji bakterií a plísní, čímž zlepšuje podmínky pro dlouhodobé skladování.

Aplikace v jiných průmyslových odvětvích

elektronika. Pokud potřebujete chránit citlivé součástky a mikroobvody před oxidací. Během procesu pájení a výroby desek plošných spojů vytváří dusík nezbytné podmínky pro ochranu materiálů před účinky kyslíku.

Autoservisy. V tomto případě se používá pro čerpání do pneumatik automobilů, čímž se zlepšuje jejich výkonnostní charakteristiky. Zabraňuje korozi a snižuje nutnost huštění pneumatik.

Pro vývoj a dodávku generátorů dusíku kontaktujte společnost Provita. Garantujeme spolehlivé vybavení a profesionální přístup. Pro konzultaci nás kontaktujte telefonicky 8 812 334 56 38 nebo emailem provita.russia+7403@gmail.com.

Další články Všechny články

Generátor je zařízení, které vyrábí dusík. Surovinou pro toto zařízení je vzduch kolem nás.

Plazmové řezání je jednou z metod řezání kovu, při které jako řezný nástroj funguje plazmový paprsek. Mezi elektrodou a tryskou se zapálí elektrický oblouk, do trysky se přivádí plyn (vzduch nebo kyslík) 6-8 atmosfér, při interakci s elektrickým obloukem se plyn zahřeje na teplotu 5000-30000 C a se změní na plazmový proud.

Používání koncentrátorů ve zdravotnických zařízeních, zejména na jednotkách intenzivní péče, se již dlouho prokázalo jako účinnější než použití kyslíku z lahví se stlačeným plynem.

Kyslíkovou stanici provozujeme téměř 92 hodin denně. Koncentrace kyslíku je udržována na 95-120%, počet lahví doplněných za den je 130-XNUMX.

PKF Arsenal LLC

Díky generátoru dusíku Provita N-150 jsme byli schopni kompletně vyřešit otázku zásobování našeho podniku dusíkem. V současné době nemáme žádné potíže s provozem generátoru a získáváním dusíku generátor pracuje stabilně a spolehlivě.

Hlavní technolog DON YANTAR LLC Babkin A.V.

Věříme, že společnost Provita je spolehlivým tuzemským výrobcem koncentrátorů medicinálního kyslíku.
Děkujeme společnosti Provita za dobré a spolehlivé vybavení a přejeme mnoho tvůrčích úspěchů v roce 25. výročí společnosti.

Vedoucí lékař Centrální okresní nemocnice Artinsky V.A

Uvedením kyslíkového koncentrátoru Provita-140 do provozu došlo k pozitivním změnám v práci systému centralizovaného zásobování kyslíkem a opravárenských techniků. Od chvíle, kdy je koncentrátor instalován v pohotovostní nemocnici, provádějí včasnou údržbu zařízení vyškolení specialisté. Provádění pravidelné a kvalitní údržby kyslíkového koncentrátoru Provita je podmínkou jeho nepřetržitého provozu.

Pověřený hlavní lékař Státního rozpočtového zdravotnického ústavu Emergency Hospital N.N

Instalace Provita-N150 je spolehlivá a snadno se používá. Ke kvalitě produkovaného dusíku a provozu zařízení nebyly za uplynulé období žádné připomínky.

Zástupce generálního ředitele PRODINKO LLC Chernenko S.A.

Instalace Provita N750 je spolehlivá v provozu, snadno se udržuje a je poměrně energeticky účinná. Během provozu zařízení nebyly žádné připomínky ke kvalitě a množství produkovaného dusíku.

Zástupce ředitele Nevskie Porogi OJSC Pravdin S.V.

Využití dusíkové adsorpční jednotky Provita-N750 na našem ropném skladu je jedním z hlavních článků zajištění bezpečnosti technologického procesu při překládce ropných produktů a provádění údržbářských a opravárenských prací.

Generální ředitel Pskovněft-Terminal LLC Guban G.

Generátor dusíku od svého spuštění funguje stabilně a pravidelně prochází plánovanou údržbou. Za celou dobu provozu zařízení se nevyskytly žádné problémy související s provozem a spolehlivostí provozu. Použití tohoto zařízení v našem centru výrazně zkrátilo časové ztráty spojené s výměnou válců.
Těšíme se na dlouhodobou spolupráci se společností Provita LLC.

Prorektor pro výzkum a vývoj TSU Dunaevsky G.E.

Při provozu instalací Provita jsme se přesvědčili o jejich spolehlivosti, účinnosti a snadné údržbě.

Generální ředitel Alekseevsky Dairy Plant CJSC V.N. Martyněnko

Dusíková instalace Provita N700U produkuje vysoce čistý dusík 1. stupně (GOST 9293-74) a plně uspokojuje naši potřebu dusíku. Použití adsorpční vzduchové separační jednotky Provita N700U nám umožnilo upustit od nákupu dusíku v lahvích od monopolisty a zahájit nepřerušované dodávky dusíku OSCh-1 do výroby, což v konečném důsledku vedlo ke snížení nákladů. V případě dodatečné potřeby plynného dusíku se opět obrátíme na našeho spolehlivého dodavatele – společnost Provita.