для чего используют азот технический

Азот: что это такое и где он используется?

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?

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

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

Технический азот и его востребованность в промышленной сфере

Название «azote» имеет французское происхождение и означает «безжизненный», что связано с нейтральными свойствами газа, который весьма инертен и не поддерживает горение. Именно данные характеристики позволили использовать технический азот во многих областях промышленности.

Добывают его из воздуха путем глубокого охлаждения и последующего газоразделения, для чего применяются стационарные или мобильные установки, позволяющие получать необходимый объем вещества.

Интересно, что подобное название химического элемента в основном используется во Франции и странах постсоветского пространства. Тогда как в других частях света он известен как “Нитроген” (лат.nitrogenium), откуда и символ N, используемый в таблице Менделеева.

Нитроген — так называют азот в других странах

Основные характеристики

Помимо инертности, к основным характеристикам технического азота можно отнести не токсичность, а также отсутствие вкуса, запаха и цвета. В природе он наиболее распространен в атмосфере, где концентрация достигает 78% от объема воздуха. Кроме того, это один из главных элементов, которые входят в состав нуклеиновых кислот и белков.

Назначение и область применения

N2 применяется для образования инертной среды в процессе высокотемпературной обработки, хранения и перемещения легко окисляемых материалов, а также для консервации металлических трубопроводов и сосудов. Жидкий раствор используется как хладагент или пропускается через специальное оборудование (газификатор) для газообразования.

Так выглядит жидкий технический азот

Благодаря тому, что данный газ не поддерживает горение, он обеспечивает безопасность работы с материалами, которые легко поддаются воспламенению, и часто применяется в установках пожаротушения. Помимо этого, технический азот позволяет реализовать множество технологических операций в разных сферах промышленности, поэтому имеет востребованность в:

Иногда N2 используется для защитных целей во время сварочного процесса, например, для увеличения коррозионной стойкости в дуплексных сталях. Однако, его применение в качестве защитной среды при сварке имеет некоторые ограничения, поскольку в зоне дуги молекула распадается на отдельные атомы N, взаимодействующие со многими металлами. Поэтому для таких целей чаще используется сварочная смесь или более инертный аргон, о характеристиках которого читайте в статье: газ аргон – химические свойства и сфера применения. А о других технических газах вы можете узнать в этом разделе.

В чем хранится и транспортируется технический азот

Хранение и перевозка газообразного вещества осуществляется в баллонах из стали (ГОСТ 949-73) черного цвета с желтой надписью. Сжиженный газ транспортируется в специальных цистернах или криогенных резервуарах.

На рисунке показаны баллоны для хранения и транспортировки технического азота

До недавнего времени эксплуатация жидкого азота как инертного вещества считалась абсолютно безопасной. Однако, на сегодня известно несколько случаев взрывов резервуаров и оборудования, работающего со сжиженным N2, что вызвано быстрым испарением жидкой фазы и обогащением ее кислородом. Поэтому при эксплуатации житкоазотных сосудов необходимо руководствоваться такими же требованиями, как и при работе с резервуарами с жидким кислородом.

Во время перевозки газообразного состава необходимо избегать ударов и падений сосудов, а также их перегрева. Поскольку внутреннее давление емкости составляет 15-20 Мпа, при сильном ударе или нагреве более 60°C появляется риск разгерметизации или взрыва.

Азотный баллон, как и любая емкость, работающая под давлением, должен периодически подвергаться переаттестации. При этом к качеству и чистоте резервуара предъявляются, как правило, более высокие требования, чем, например, к сосудам, предназначенным для заправки CO2. Кстати, интересную информацию о свойствах и процессе заправки углекислоты можно прочитать в статье: углекислота: где заправить – вопрос не праздный.

Специалист осматривает баллон для его переаттестации

Степень опасности для человека

Несмотря на то, что N2 является нетоксичным и не имеет отрицательного влияния на окружающую среду, для человека его действие может иметь весьма неприятные последствия. Замещая в атмосфере и вытесняя из организма кислород, данный газ работает как удушающий агент. При уменьшении концентрации кислорода в воздухе ниже 19% человек начинает испытывать следующие симптомы:

Поэтому при работе в азотной среде важно придерживаться основных мер безопасности – часто проветривать помещение и контролировать содержание O2.

В компании «Промтехгаз» можно заправить азотные баллоны качественным газом, а также воспользоваться квалифицированным и удобным обслуживанием, в том числе доставкой заправленной тары на объект.

Источник

Где используется азот

В статье рассмотрены свойства, особенности и области применения азота. Приведены требования по безопасному использованию этого газа.

Азот — наиболее востребованное в промышленности химическое вещество. Оно поставляется в баллонах, безвредное для человека, недорогое.

В зависимости от профиля работы, такой продукт может использоваться как организациями, так и частными лицами. Важно заказывать качественную газовую смесь, закаченную в прошедший освидетельствование баллон, соблюсти условия хранения, температурный режим. Рассмотрим подробнее, где используется азот.

Свойства и особенности технического азота

В атмосфере Земли присутствует большое количество газа. Ученые отмечают, что максимальная концентрация составляет до 78%. Это значительно уменьшает стоимость вещества – азот не дефицитен, его нужно только правильно извлечь и обработать.

Вещество не ядовито, у него нет цвета, вкуса и запаха. Оно отличается малой растворимостью в воде.

Для того чтобы изготовить партию азота, нужно использовать специальные установки. Внутри такого оборудования происходит охлаждение до крайне низкой температуры. На производстве это вещество можно легко отсоединить от других газов – сказывается разница в поведении при нагнетании температуры.

Азот имеет высокую степень инертности. Однако некоторые его соединения с другими веществами могут быть потенциально опасны для здоровья человека

Широкое распространение такого типа продукции обусловлено важными химическими свойствами:

Где используется жидкий азот

Заказчиками поставок такого типа вещества становятся разные категории клиентов. Среди основных отраслей отмечают:

И это только часть сфер применения. Также заказчиками поставок становятся различные предприятия химической промышленности, клиенты, занимающиеся переработкой отходов и другими направлениями бизнеса.

Требования по использованию продукта

Существует множество ответов на вопрос о том, где используется азот в баллонах. Но не менее важно поддерживать требования по его перевозке, хранению и постоянному обеспечению безопасности.

Есть ряд стандартных рекомендаций:

Смесь должна поставляться только производителями, гарантирующими ее соответствие ГОСТ. Емкости регулярно проверяются, проходят освидетельствование, ремонт.

Готовый азот в баллонах должен храниться вдалеке от высоких температур. Выбирается место, где на емкости не будут попадать прямые солнечные лучи.

Источник

Технический азот и его востребованность в промышленной сфере

Физические и химические свойства

Азот – химический элемент V группы системы Менделеева. Атомный номер – 7, атомная масса – 14,0067. Природный азот составлен из двух стабильных изотопов. [6]

Азот – бесцветный газ, не имеющий запаха.

В воде малорастворим, легче воздуха. Молекулярный азот химически малоактивен. При комнатной температуре взаимодействует только с литием. При нагревании реагирует с кальцием, магнием, титаном. Реакция взаимодействия с водородом проходит под воздействием высоких температур, высокого давления и в присутствии катализатора, с кислородом – при температуре 3000–4000°С.

Наибольшее значение из соединений с водородом имеет аммиак – газ без цвета с характерным запахом нашатырного спирта.

С кислородом азот образует ряд оксидов: закись азота N₂O, окись азота NO, диоксид азота NO₂, азотистый ангидрид N₂O₃. [3]

Видео

Ковалентные нитриды

Когда электроны азота участвуют в образовании связи совместно с электронами другого элемента без перехода их от азота к другому атому, образуются нитриды с ковалентной связью. Нитриды водорода (например, аммиак и гидразин) полностью ковалентны, как и галогениды азота (NF₃ и NCl₃). К ковалентным нитридам относятся, например, Si₃N₄, P₃N₅ и BN – высокостабильные белые вещества, причем BN имеет две аллотропные модификации: гексагональную и алмазоподобную. Последняя образуется при высоких давлениях и температурах и имеет твердость, близкую к твердости алмаза.

Как понять, что растению не хватает азота?

Первый признак нехватки азота — чахлый, желтушный, вплоть до бледно-желтого, цвет листвы. Пожелтение начинается с краев листа по направлению к центру. При этом листовая пластинка утончается, становится мягкой, даже если соблюдается полив. Очень похожие симптомы наблюдаются при нехватке серы (S), однако в случае с азотом нижние листья желтеют первыми. В запущенных случаях они высыхают и опадают — растение «вытягивает» все питательные вещества из них, чтобы отдать верхним побегам или плодам, если они имеются. При нехватке серы опадения листвы снизу не наблюдается.

Причин нехватки может быть, как правило, две: или растение забыли подкормить (когда и как подкармливать — ниже) или грунт сильно закислен, и кислая реакция среды нарушает всасываемость азота. Также в кислой среде нехватка азота может мимикрировать под хлороз — недостаток железа или магния. Однако в данном случае это непринципиально — грунт требует решительной замены или обновления.

Гидразин

Приведенные выше реакции представляют собой способ получения моногидрата гидразина состава N₂H₄ Ч H₂O. Безводный гидразин образуется при специальной перегонке моногидрата с BaO или другими водоотнимающими веществами. По свойствам гидразин слегка напоминает пероксид водорода H₂O₂. Чистый безводный гидразин – бесцветная гигроскопичная жидкость, кипящая при 113,5 ° C; хорошо растворяется в воде, образуя слабое основание

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.

Хранение

Чтобы вещество не потеряло свои полезные свойства, нужно создать специальные условия для хранения. Основных требований несколько:

Для перевозки и хранения применяются емкости разного объема. Их главное отличие — наличие специальной вакуумной изоляции.

В зависимости от объема, меняется название. Если вместимость тары составляет менее 50 литров — это сосуд Дьюара.

При вместимости более 50 литров, тара называется цистернами, криогенными емкостями или сосудами. Использование подобного строения направлено на то, чтобы уменьшить уровень испарения. Такой показатель напрямую указывает на качество сосуда.

Лучшая тара показывает суточные потери на 0,2-0,3 %. Этот показатель достигается только с применением сосудов Дьюара. В больших емкостях потеря больше — до 2 % за сутки. Это нужно учитывать при планировании хранения и необходимых для производства объемов.

Если не соблюдать установленные требования, можно столкнуться с несколькими распространенными проблемами:

Ряд простых требований обуславливает условия правильного хранения:

Сосуд нужно беречь от коррозии. Стоит избегать любых контактов с катализаторами окисления — загрязненной атмосферой, водой, агрессивными химическими средами.

При перевозке, погрузке и разгрузке нужно соблюдать осторожность. Это гарантирует, что тара не будет повреждена.

Все сосуды должны регулярно проходить проверку. Многие повреждения, которые становятся причиной утечек, выявляются на ранних стадиях. Есть возможность быстро их устранить.

Опасность азота

Несмотря на то, что азот N2 является нетоксичным и не имеет отрицательного влияния на окружающую среду, для человека его действие может иметь весьма неприятные последствия. Замещая в атмосфере и вытесняя из организма кислород, данный газ работает как удушающий агент. При уменьшении концентрации кислорода в воздухе ниже 19% человек начинает испытывать следующие симптомы:

Поэтому при работе в азотной среде важно придерживаться основных мер безопасности – часто проветривать помещение и контролировать содержание O2.

Применение на различных типах почв

Азот в почве уже присутствует, но без добавления подкормок растениям его не хватит. Мало просто вносить азотные удобрения по установленным нормам, важнее вносить их с учетом типа грунта.

Кислый грунт

Особенно трудно «угодить» кислым почвам. На кислой почве проблематично дождаться хорошего урожая, поэтому ее надо раскислять. По внешнему виду кислый грунт напоминает массу из пластилина, с трудно разбиваемыми комками. Летом она покрывается трещинами, потому что вода не может проникнуть внутрь.

Поэтому надо подбирать для нее такие виды азотных удобрений, которые не будут увеличивать кислотность грунтов.

Щелочной грунт

Но для растений вредны как закисленные, так и сильно щелочные почвы. В обоих случаях питательные вещества плохо усваиваются и растения погибают.

Как проверить кислотность почвы

Избыток азота

Как и дефицит, избыток азота как явление не наблюдается никогда – можно говорить только об избытке веществ, его содержащих. Наиболее опасно, когда азот поступает в значительных количествах в организм человека в составе токсичных веществ, например, нитратов и нитритов.

Источник

Содержание

История открытия азота

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

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

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.

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 :

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.

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