Где применяют азот

ГЕНЕРАТОРЫ АЗОТА ГЕНЕРАТОРЫ КИСЛОРОДА профессиональное оборудование для производства азота и кислорода

  • Главная
  • О компании
    • Клиенты
    • Отзывы клиентов »
      • Отзыв от “Орион пищепром
      • Отзыв от ОАО “КЗСК”
      • Отзыв от “Фундаментстройаркос” »
        • Новая страница
      • Отзыв от ООО “Техно Сфера”
      • Отзыв от ТОО “Рауан Налко”
    • Сертификаты »
      • Сертификат на анализатор кислорода
    • Награды, дипломы
    • Фотогаллерея »
      • Два генератора азота на заводе СИБУРа
      • Мобильная азотная установка CAN GAS на предприятии «РауанНалко»
      • Система очистки азота, Йошкар-Ола
      • Выставка Криоген-Экспо 2008
  • Продукция
    • Генераторы азота »
      • Адсорбционные (PSA) генераторы азота
      • Мембранные генераторы азота »
        • Мембранный генератор азота серии CAM
        • Серия CAVME
    • Системы очистки азота
    • Генераторы кислорода »
      • Генераторы кислорода
      • Генератор кислорода с системой заполнения газовых баллонов
    • Анализатор кислорода
    • Газовые компрессоры »
      • Поршневые газовые компрессоры
      • Диафрагменные компрессоры
  • Потребители
    • Медицина
    • Химическая промышленность
    • Лазернная резка металлов
    • Машиностроение
    • Пищевая промышленность
    • Кислород в помещениях
    • Автосервисные услуги »
      • Покраска автомобилей с помощью азота
  • Применение азота и кислорода
    • Применение азота
  • Технологии воздухоразделения
    • PSA генераторы
    • Мембранные генераторы
  • Запрос
    • Запрос на генератор
    • Запрос на компрессоры
  • Контакты
    • Статьи »
      • Получение азота чистотой 99.9995% на PSA генераторах азота

Азот используется для создания инертной среды в емкостях, во время погрузочно-разгрузочных работ. Азот как инертный газ вытесняет кислород, тем самым, очищая танки и резервуары для хранения сжиженного природного газа. Азот нужен для азотного пожаротушения, продувки и испытания трубопроводов, эта проблема особенно актуальна в районах Крайнего Севера, где сосредоточена добыча нефти и газа, из-за невозможности применения при морозах воды и пенообразующих средств.

Чистый азот используются в различных производственных процессах, в том числе синтеза аммиака и производства азотных удобрений, конверсии метана, переработки попутных газов.

Азот необходим для увеличения производительности заводов по крекингу нефти, для более эффективной переработки высокооктановых компонент, уменьшение серных отложений на НПЗ.

Азот участвует в защите черных и цветных металлов во время отжига, нейтральной закалке, цианировании, пайке твердым припоем, спекании порошковым металлом.

Азот необходим для работы загрузочного устройств доменных печей, машины огневой зачистки металла цеха блюминга, сероводородных компрессоров, коксохимического производства.

Лазерная резка металла

Азот используется для удаления расплавленного лазерным лучем металла, из области реза. Благодаря низкой химической активности (инертности), применение азота под большим (30-35 бар) давлением при лазерной резке, обеспечивает разрезаемую кромку металла высокого качества.

Азот используется для пожаротушения в угледобывающих шахтах

Нефть, газ, химия

Применение газообразного азота для освоения скважин. Это наиболее перспективное направление методов снижения уровня в скважинах. При этом способе обеспечивается простота и надежность контроля и регулирования процесса в широких пределах расходов и давлений. Газообразный азот может обеспечить быстрое опорожнение глубоких скважин, быстрое и резкое или медленное и плавное снижение давления в скважине, дренирование пласта с подпиткой сжатым газом для обеспечения фонтанирования и т.д.

Фармацевтика В фармацевтической промышленности азот используется при:

– упаковке препаратов в инертной среде,

– транспортировке продуктов азотом,

– вытеснении кислорода из резервуаров с продуктом.

Азот необходим для лабораторных исследований: N2 используется либо в чистом виде, либо в смесях для проведения различных больничных анализов.

Пищевая промышленность Хранение, перевалка и упаковка пищевых продуктов (масло, сыры, соки, газированные напитки, йогурты, кофе, орехи, картофельные чипсы и др ) с использованием азота позволяет увеличить срок хранения продукта, сохранить его вкусовые качества, существенно увеличивая конкурентоспособность продукции.

Азот позволяет отказаться от использования вредных химических консервантов в пищевой промышленности:

– При окислении продуктов с непредельными жирными кислотами, в частности, масло, маргарин, орехи, чипсы появляется неприятный запах и вкус. Избежать окисления данных скоропортящихся продуктов возможно путем заполнения азотом помещений, где происходит хранение и переработка продуктов.

– Предотвратить появление плесени на продуктах можно путем заполнения упаковок высокочистым азотом (98–99,9% чистоты).

– Размножение микроорганизмов, прежде всего, бактерий, делает пищу ядовитой. Этот процесс можно остановить или замедлить заполнением упаковки смесью азота и диоксида углерода.

– Инертная атмосфера, созданная на основе азота защищает продукты от вредных насекомых. Для большинства из них она просто убийственна.

Целлюлозно-бумажная промышленность

Использование азота во время обработки бумаги, картона и даже предметов из дерева ультрафиолетом или катодным лучом, чтобы полимеризировать лаковое покрытие, позволяет добиться снижение затрат на фотоинициаторы, снижение выбросов летучих органических соединений, повышение качества обработки и т.д.

Азот является наиболее востребованным газом для обеспечения взрыво- и пожаробезопасности в различных областях промышленности: от пищевой до атомной. Являясь инертным газом, азот позволяет при его подаче в технологический объем вытеснить кислород и избежать реакции окисления.

Горение представляет собой реакцию быстрого окисления, которая обусловлена наличием в атмосфере кислорода, а также источником воспламенения — искрой, электрической дугой, химической реакцией со значительным выделением тепла. Для предотвращения возгорания следует такую реакцию не допустить.

В среде с концентрацией азота около 90% процесс горения становится невозможным. Поэтому стационарные азотные установки и мобильные азотные станции, предназначенные для производства азота от 5 до 5000 нм³/ч при чистоте от 90% до 99.96%, позволяют эффективно предотвратить возгорание, а в случае необходимости, потушить очаг пожара.

Использование азота для закачки автошин, вот основные преимущества:

– Снижается потребность в подкачке шин и контроле давления в шине;

– Увеличивается долговечность шин;

– Улучшается работа шины;

– Облегчается ее ремонт, так как внутренняя поверхность шины и каркас не соприкасаются с кислородом, что исключает коррозию;

– Снижается коррозия ободьев и вентилей;

– Исключаются горение шины или ее разрыв по причине самовозгорания.

Что такое азот и для чего используется?

Азот – это химический элемент с атомным номером 7. Является газом без запаха, вкуса и цвета.

Таким образом, человек не ощущает присутствия азота в земной атмосфере, между тем как она состоит из этого вещества на 78 процентов. Азот относится к самым распространенным веществам на нашей планете. Часто можно слышать, что без азота не было бы жизни на Земле, и это правда. Ведь белковые соединения, из которых состоит все живое, обязательно содержат в себе азот.

Азот в природе

Азот находится в атмосфере в виде молекул, состоящих из двух атомов. Помимо атмосферы, азот есть в мантии Земли и в гумусном слое почвы. Основной источник азота для промышленного производства – это полезные ископаемые.

Однако в последние десятилетия, когда запасы минералов стали истощаться, возникла острая необходимость выделения азота из воздуха в промышленных масштабах. В настоящее время эта проблема решена, и огромные объемы азота для нужд промышленности добываются из атмосферы.

Роль азота в биологии, круговорот азота

На Земле азот претерпевает ряд трансформаций, в которых участвуют и биотические (связанные с жизнью) и абиотические факторы. Из атмосферы и почвы азот поступает в растения, причем не напрямую, а через микроорганизмы. Азотфиксирующие бактерии удерживают и перерабатывают азот, превращая его в форму, легко усваиваемую растениями. В организме растений азот переходит в состав сложных соединений, в частности – белков.

По пищевой цепи эти вещества попадают в организмы травоядных, а затем – хищников. После гибели всего живого азот вновь попадает в почву, где подвергается разложению (аммонификации и денитрификации). Азот фиксируется в грунте, минералах, воде, попадает в атмосферу, и круг повторяется.

Применение азота

После открытия азота (это произошло в 18-м столетии), были хорошо изучены свойства самого вещества, его соединений, возможности использования в хозяйстве. Поскольку запасы азота на нашей планете огромны, данный элемент стал использоваться крайне активно.

Чистый азот применяется в жидком или газообразном виде. Жидкий азот имеет температуру минус 196 градусов по Цельсию и применяется в следующих областях:

в медицине. Жидкий азот является хладагентом при процедурах криотерапии, то есть лечения холодом. Мгновенная заморозка применяется для удаления различных новообразований. В жидком азоте хранят образцы тканей и живые клетки (в частности – сперматозоиды и яйцеклетки). Низкая температура позволяет сохранить биоматериал в течение длительного времени, а затем разморозить и использовать.

Возможность хранить в жидком азоте целые живые организмы, а при необходимости размораживать их без всякого вреда высказана писателями-фантастами. Однако в реальности освоить эту технологию пока не удалось;

в пищевой промышленности жидкий азот используется при розливе жидкостей для создания инертной среды в таре.

Вообще азот применяется в тех областях, где необходима газообразная среда без кислорода, например,

в пожаротушении. Азот вытесняет кислород, без которого процессы горения не поддерживаются и огонь затухает.

Газообразный азот нашел применение в таких отраслях:

производство продуктов питания. Азот используется как инертная газовая среда для сохранения свежести продуктов в упаковке;

в нефтедобывающей промышленности и горном деле. Азотом продувают трубопроводы и резервуары, его нагнетают в шахты для формирования взрывобезопасной газовой среды;

в самолетостроении азотом накачивают шины шасси.

Все вышесказанное относится к применению чистого азота, но не стоит забывать, что этот элемент является исходным сырьем для производства массы всевозможных соединений:

— аммиак. Чрезвычайно востребованное вещество с содержанием азота. Аммиак идет на производство удобрений, полимеров, соды, азотной кислоты. Сам по себе применяется в медицине, изготовлении холодильной техники;

— красители и т.д.

Азот – не только один из наиболее распространенных химических элементов, но и очень нужный компонент, применяемый во многих отраслях человеческой деятельности.

Использование азота в промышленности

Широкое применение азота в промышленности обусловлено такими характеристиками, как инертность и низкая температура перехода в жидкое состояние, а также распространенностью газа. Применяется азот в различных производственных целях, например, в нефтегазовой, металлургической, горнодобывающей отраслях, пищевой и промышленности, а также в других сферах деятельности.

Характеристики азота

Использование азота в промышленности возможно в жидкой и газообразной форме. Получают материал мембранным, криогенным и адсорбционным способами. Последний вариант является наиболее востребованным при получении больших объемов азота, обладающего следующими характеристиками:

  • Минимальная теплоемкость, отсутствие токсичных испарений.
  • Способность препятствовать процессам развития коррозии, гниения и окисления
  • Противопожарная и взрывобезопасность.
  • Инертность и низкая температура кипения, равная 196 градусам.
  • Способность вытеснять кислород.
  • Возможность оперативной заморозки любой продукции без образования кристаллов льда.

Азот практически не растворяется в воде и других жидкостях, не проводит тепловую и электрическую энергию, а его содержание в атмосфере составляет 75%. Благодаря подобным характеристикам газ имеет большое практическое значение, количество вариантов использования материала постоянно растет.

Каталог нашего оборудования для производства азота

Как используют азот в промышленных отраслях?

Применение азота в промышленности в первую очередь связано с нефтегазовой и металлургической отраслью. При добыче углеводородов с помощью инертного газа удается выровнять давление в скважинах. Азот вытесняет природный газ, создавая оптимальные условия для добычи нефти. При этом газ не поддерживает процессы горения и безопасен в использовании. Кроме нефтедобычи, материал применяется для продувки магистралей перекачки углеводородов, а также их тестирования на предмет обнаружения скрытых дефектов. С помощью азота из емкостей для хранения природного газа удаляется кислород.

Для нефтехимической отрасли использование азота актуально при производстве полимеров и пластмасс. С помощью инертного газа удается наладить изготовление красителей. В металлургии применение газа необходимо при закаливании различных марок стали и обжиге металла. Кроме решения указанных задач, газ применяется в следующих целях:

  • Получение различных удобрений в нефтехимической отрасли.
  • Упаковка продуктов питания в азотной среде гарантирует отсутствие окислительных процессов в ходе транспортировки и хранения продукции.
  • В фармацевтической отрасли азот используется при получении целого ряда лекарственных препаратов.
  • С помощью инертного газа работают системы пожаротушения.
  • Быстрая и глубокая заморозка в азотной среде используется при выполнении различных медицинских процедур.
  • В шахтах с помощью азота создается взрывобезопасная среда.
  • С помощью газа, закачанного в колеса автомобилей, удается снизить расход топлива и избежать процессов окисления и коррозии металла.
  • Лазерная резка с использованием газа высокого давления обеспечивает высокое качество кромки.

Малой производительности

Средней производительности

Большой производительности

Использование азота в промышленности охватывает различные отрасли, актуально и востребовано крупными производственными предприятиями и небольшими компаниями. Купить адсорбционные генераторы различной мощности и производительности можно в компании Оксимат. Оборудование поставляется в комплекте с монтажными и пусконаладочными работами, имеет долгосрочную гарантию.

Где применяют азот

Азот – это малорастворимый в воде газ, не имеющий цвета, запаха и вкуса. В свободном виде азот может применяться в различных отраслях промышленности. Рассмотрим подробнее те отрасли, где используют азот.

Металлургия

  • При отжиге, спекании порошковым металлом.
  • При нейтральной закалке, пайке твердым припоем.
  • При цианировании (азот необходим для защиты черных и цветных металлов).
  • Азот также играет важную роль в работе загрузочного устройства в доменной печи, машины для огневой зачистки металлов.
  • На коксохимическом производстве.

Химия, газ, нефть

  • Азот газообразный применяется при освоении скважин. С его помощью снижают уровень воды в скважинах. Данный метод является весьма перспективным, характеризуется он надежностью, а также простотой контроля и регулирования процесса в широком диапазоне значений давлений и расходов. С помощью газообразного азота быстро осуществляется опорожнение глубоких скважин, быстрое и резкое, либо медленное и плавное снижение в скважине давления. Азот обеспечивает дренирование пласта и подпитку сжатым газом, что необходимо для фонтанирования жидкости.
  • Азот применяют при создании инертной среды в различных емкостях во время разгрузочно-погрузочных работ. Также азот применяется при тушении пожаров, во время испытаний и продувки трубопровода.
  • Азот в чистом виде используется в целях синтеза аммиака, при производстве удобрений азотного типа, а также при переработке сопутствующих газов и конверсии метана.
  • Азот применяется для сокращения отложений на заводах по переработке нефти, для переработки компонентов с высоким октановым числом для увеличения производительности заводов по крекингу нефти.

Пожаротушение

  • Азот обладает инертными свойствами, за счет которых возможно вытеснение кислорода и предотвращение реакции окисления. Горение является, по сути, быстрым окислением, за счет наличия в атмосфере кислорода и источника горения, которым может послужить искра, электрическая дуга или просто химическая реакция с большим количеством выделяемого тепла. Благодаря использованию азота, можно избежать такой ситуации. Если в среде концентрация азота составит 90%, то возгорание не произойдет.
  • Как стационарные азотные установки, так и мобильные станции для производства азота, могут эффективно предотвратить возгорание. С их помощью очаг возгорания может также быть успешно потушен.

Медицина

  • В исследованиях в лабораториях, для больничных анализов.

Горнодобывающая промышленность

  • В угледобывающих шахтах азот также нужен для пожаротушения.

Фармацевтика

  • Азот используется для упаковки, транспортировки и вытеснения кислорода из разнообразных резервуаров с продуктом.

Пищевая промышленность

  • Азот необходим для перевалки, хранения, упаковки продуктов питания (особенно сыров и масложировых продуктов, которые очень быстро окисляются кислородом), для увеличения срока их хранения, а также для сохранения вкусовых качеств этих продуктов.
  • Смесь азота и диоксида углерода позволяет остановить размножение бактерий.
  • Азот, создавая инертную среду, позволяет защитить продукты питания от вредоносных насекомых.
  • Азот выступает в качестве разбавителя для создания газовой смеси.

Целлюлозно-бумажная отрасль промышленности

  • Азот используется в процессах обработки катодным лучом бумаги, картона, и даже некоторых предметов из дерева, с целью полимеризовать лаковые покрытия. Такой способ позволяет понизить затраты на фотоинициаторы, а также снизить уровень выброса летучих соединений и повысить уровень качества обработки.

Таким образом, существует множество отраслей, где используют азот. И все это доказывает его универсальность и востребованность.

Получение азота

Технический азот в жидком и газообразном состоянии получают из атмосферного воздуха. Вещество является достаточно распространенным химическим элементом. Атмосфера Земли на 75% состоит из азота, однако в чистом виде для дыхания он непригоден. Тем не менее в организме человека протекают сотни процессов, на скорость и качество которых влияет это вещество. Например, азот входит в состав гемоглобина, аминокислот и белков. К тому же он содержится в клетках растений и животных.

В молекуле газа находятся два атома, соединенных очень прочно. Чтобы азот вошел в состав химического соединения, эту связь необходимо разорвать либо ослабить, а это достаточно трудно. Значительно проще происходит обратный процесс выхода азота из различных соединений. Реакция горения всегда протекает с образованием свободного газа.

Богатый источник азота – чилийская селитра (нитрит натрия). В начале XIX века из нее получали удобрения и порох. Со временем запасы полезного ископаемого уменьшались, а потребности в нитратах только увеличивались. В начале XX века был получен азот из атмосферного воздуха и связан в аммиак. Для этого пришлось применить высокую температуру, давление и ввести в реакцию катализаторы. С тех пор вопрос о получении азота получил новое решение, так как атмосфера является его неисчерпаемым источником.

Благодаря инертным и другим свойствам этот газ нашел применение в:

  • разработке угольных пластов;
  • бурении скважин;
  • упаковке продуктов;
  • пожаротушении;
  • высокотемпературной обработке металлов и т. д.

Физические характеристики вещества

В нормальных условиях (при атмосферном давлении 760 мм рт. ст. и температуре 0°С) вещество представляет собой газ без запаха и цвета, который плохо растворяется в воде. Он не вступает в реакции с другими элементами за исключением лития. При нагревании азот приобретает способность к диссоциации на атомы и создает различные химические соединения. Наиболее востребована его реакция с водородом, в результате которой получается аммиак, используемый для изготовления удобрений, хладагента, синтетических волокон и пр. Газообразный азот пожаро- и взрывобезопасен, к тому же он препятствует гниению и окислению. Вещество нетоксично, поэтому не оказывает опасного влияния на окружающую среду. Но при длительном вдыхании вызывает кислородную недостаточность и удушье.

При охлаждении до -195,8°С азот превращается в жидкость, напоминающую по внешнему виду обычную воду. Температура кипения данного вещества несколько ниже, чем у кислорода. Поэтому при нагревании жидкого воздуха азот начинает испаряться первым. Данное свойство лежит в основе современного принципа производства химического продукта. Многократное повторение сжижения и вскипания дает возможность получить азот и кислород в нужной концентрации. Данный процесс получил название ректификации.

Если азот в жидком состоянии, объем которого составляет 1 литр, нагревать до +20°С, он будет испаряться и образует 700 литров газа. Поэтому вещество хранят в специальных емкостях открытого типа с вакуумной изоляцией либо в криогенных сосудах под давлением.

Последующее охлаждение азота до -209,86°С переводит его в твердое агрегатное состояние. Получаются большие белоснежные кристаллы. При последующем контакте с воздухом снегоподобная масса поглощает кислород и плавится.

Промышленное производство

В настоящее время в основном используют три технологии для получения инертного азота, основанные на разделении атмосферного воздуха:

Разделяющие криогенные установки функционируют по принципу сжижения воздуха. Сначала он сжимается компрессором, затем проходит через теплообменники и расширяется в детандере. В результате охлажденный воздух становится жидкостью. За счет разной температуры кипения кислорода и азота происходит их разделение. Процесс многократно повторяется на специальных ректификационных тарелках. Завершается он получением чистейшего кислорода, аргона и азота. Данный способ наиболее эффективен для крупных предприятий по причине значительных габаритов системы, сложности ее пуска и обслуживания. Достоинство метода состоит в том, что можно получить азот наивысшей чистоты, как жидкий, так и газообразный, в любых количествах. При этом расход энергии на изготовление 1 л вещества составляет 0,4-1,6 кВт/ч (в зависимости от технологической схемы установки).

Мембранная технология разделения газов начала применяться в 70-х годах прошлого века. Высокая экономичность и эффективность данного метода послужила достойной альтернативой криогенному и адсорбционному способам получения чистого азота. Сегодня в установках используются мембраны последнего поколения высокой производительности. Теперь это не пленка, а тысячи полых волокон, на которые нанесен селективный слой. Подвижные составляющие в установке отсутствуют, поэтому значительно увеличивается продолжительность ее эксплуатации без поломок. Отфильтрованный воздух подается в систему. Кислород беспрепятственно проходит сквозь нее, а азот выводится под давлением через противоположную сторону мембраны и направляется в накопитель. С помощью данных установок изготавливается вещество с чистотой до 99,95%. Таким образом осуществляется производство азота из атмосферного воздуха. Ограниченная чистота получаемого азота не позволяет применять данный метод крупным изготовителям с большими потребностями высокочистого азота.

На тех предприятиях, где востребован азот высокой чистоты в больших объемах, применяется установка для разделения газовых смесей при помощи адсорбентов. Конструктивно она представляет собой две колонны. В каждой из них находится вещество, селективно поглощающее газовую смесь. Для функционирования установок по производству азота требуется атмосферный воздух, электроэнергия.

Изначально воздух попадает в компрессор, где происходит его сжатие. Затем он подается в ресивер, который выравнивает его давление. Так как воздух не должен содержать водяных паров, пыли, двуокиси углерода, окислов азота, ацетилена, а также других примесей, его фильтруют. Наступает основной этап адсорбционного разделения газовой смеси. Поток воздуха пропускается через одну колонну с углеродными молекулярными ситами до тех пор, пока они способны поглощать кислород. После этого поверхность адсорбента необходимо очистить, то есть регенерировать, путем сброса давления или повышением температуры. А воздух направляется во вторую колонну. В это время азот проходит сквозь агрегат и накапливается в ресивере. Продолжительность циклов адсорбции и регенерации составляет всего несколько минут. Чистота получаемого по данной технологии азота составляет 99,9995%.

Преимущества адсорбционных установок:

  • быстрый пуск и остановка;
  • возможность дистанционного управления;
  • высокая разделительная способность;
  • низкое энергопотребление;
  • возможность оперативной переналадки;
  • автоматическое регулирование режима;
  • низкие затраты на обслуживание.

Области применения газа

Сегодня данный продукт востребован во многих отраслях промышленности: газовой, пищевой, металлургической. Однако крупные масштабы добычи азота актуальны именно для нефтехимической индустрии. Основная область применения – изготовление одноименной кислоты и других удобрений для сельского хозяйства. В технике азот используют для охлаждения различного оборудования и агрегатов. Он создает инертную среду при перекачивании горючих жидкостей.

В фармацевтике азот применяют для транспортировки химического сырья, защиты резервуаров и упаковки лекарственных средств. В электронике он предотвращает окисление в процессе производства полупроводников.

В пищевой промышленности азот в жидком состоянии используется как охлаждающий и замораживающий элемент. В газообразном виде его применяют в целях создания инертной среды при розливе негазированных напитков и масел, а также производят пропеллент для баллончиков.

Наиболее эффективный способ тушения пожаров – азотное пожаротушение. Испаряясь, вещество быстро вытесняет кислород, который требуется для поддержания горения, и огонь затухает. Затем азот быстро выветривается из помещения, при этом сберегаются материальные ценности, которые могли быть повреждены пеной, порошком или водой.

В медицине при помощи криогенной консервации сохраняют клетки и органы. Кроме того, жидким азотом разрушают пораженные участки тканей.

Хранение и соблюдение техники безопасности

Автотранспортом азот в жидком состоянии перевозят в специальных криогенных сосудах или цистернах. Потребителям доставляют газообразное вещество в сжатом виде в черных баллонах. Хранят азот в сосудах Дьюара, имеющих двойные стенки, между которыми находится вакуум. В целях уменьшения передачи тепла поверхности делают зеркальными за счет слоя серебра. Сосуды Дьюара могут быть разного объема. Емкости, вмещающие десятки литров, изготавливают из металла. В таком сосуде вещество может храниться несколько недель.

Кратковременный контакт кожи с жидким азотом не представляет серьезной опасности, так как в месте соприкосновения образуется воздушная подушка, обладающая низкой теплопроводностью. Именно она защищает ткани от травмирования. Длительный контакт азота с кожей, глазами или слизистыми оболочками вызывает их тяжелое повреждение. Пораженный участок при попадании вещества необходимо незамедлительно промыть большим количеством воды.

При испарении азота происходит его накопление на уровне пола рабочего помещения из-за низкой температуры и большей плотности, чем у воздуха. Незаметно для человека создается высокая концентрация вещества, а количество кислорода уменьшается. Это влияет на общее самочувствие: нарушается ритм дыхания и учащается пульс. При тяжелом исходе ситуации расстраивается сознание и теряется способность двигаться. Опасность состоит в том, что отравление происходит незаметно для человека, пострадавший не осознает серьезности ситуации. Поэтому помещения, в которых производится или используется азот, обязательно оснащаются надежной системой вентиляции.

Современные воздухоразделительные установки

Компания «Современные газовые технологии» предлагает отказаться от приобретения данного вещества, организовав его самостоятельное изготовление. В таком случае себестоимость полученного азота в 10-20 раз меньше покупного. Если вашему предприятию потребуется собственный источник азота, наши специалисты ознакомят вас с техническими характеристиками имеющихся установок. Мы поможем сделать оптимальный выбор агрегатов, организуем их поставку, монтаж, пуск и наладку.

Производите азот сами – отправляйте заявку на оборудование со страниц нашего сайта!

Азот (Nitrogene, N)

Азот — химический элемент, который известен каждому. Его обозначают буквой N. Он, можно сказать, основа неорганической химии, и поэтому его начинают изучать еще в восьмом классе. В этой статье мы подробно рассмотрим азот, а также его характеристики и свойства.

История открытия элемента

Такие соединения, как аммиак, селитра, азотная кислота, были известны и применялись на практике задолго до получения чистого азота в свободном состоянии.

Во время эксперимента, проведенного в 1772 году, Даниель Резерфорд сжигал фосфор и прочие вещества в колоколе из стекла. Он выяснил, что газ, остающийся после сгорания соединений, не поддерживает горения и дыхания, и назвал его «удушливым воздухом».

В 1787 году Антуан Лавуазье установил, что газы, входящие в состав обычного воздуха, — это простые химические элементы, и предложил название «Азот». Чуть позже (в 1784 г.) физик Генри Кавендиш доказал, что это вещество входит в состав селитры (группы нитратов). Отсюда происходит латинское название азота (от позднелатинского nitrum и греческого gennao), предложенное Ж. А. Шапталем в 1790 году.

К началу XIX века учеными были выяснены химическая инертность элемента в свободном состоянии и его исключительная роль в соединениях с другими веществами. С этого момента «связывание» азота воздуха стало важнейшей технической проблемой химии.

Физические свойства

Азот немного легче воздуха. Его плотность составляет 1,2506 кг/м³ (0 °С, 760 мм рт. ст.), температура плавления — -209,86 °С, кипения — -195,8 °С. Азот с трудом сжижается. Его критическая температура относительно низка (-147,1 °С), при этом критическое давление довольно высоко — 3,39 Мн/м². Плотность в жидком состоянии — 808 кг/м³. В воде этот элемент менее растворим, чем кислород: в 1 м³ (при 0 °С) Н₂О может раствориться 23,3 г N. Этот показатель выше при работе с некоторыми углеводородами.

Химические свойства азота

При нагревании до невысоких температур этот элемент взаимодействует только с активными металлами. Например, с литием, кальцием, магнием. С большинством других веществ азот вступает в реакцию в присутствии катализаторов и/или при высокой температуре.

Хорошо изучены соединения N с О₂ (кислородом) N₂O₅, NO, N₂O₃, N₂O, NO₂. Из них при взаимодействии элементов (t — 4000 °С) образуется оксид NO. Далее в процессе охлаждения он окисляется до NO₂. Оксиды азота образуются в воздухе при прохождении атмосферных разрядов. Их можно получить действием ионизирующих излучений на смесь N с О₂.

При растворении в воде N₂O₃ и N₂O₅ соответственно получаются кислоты HNO₂ и HNO₂, образующие соли — нитраты и нитриты. Азот соединяется с водородом исключительно в присутствии катализаторов и при высокой температуре, образуя NH₃ (аммиак). Кроме того, известны и другие (они довольно многочисленны) соединения N с H₂, к примеру диимид HN = NH, гидразин H₂N-NH₂, октазон N₈H₁₄, кислота HN₃ и другие.

Стоит сказать, что большинство соединений водород + азот выделены исключительно в виде органических производных. Этот элемент не взаимодействует (непосредственно) с галогенами, поэтому все его галогениды получают только косвенным путем. К примеру, NF₃ образуется при взаимодействии аммиака с фтором.

Большинство галогенидов азота — малостойкие соединения, более устойчивы оксигалогениды: NOBr, NO₂F, NOF, NOCl, NO₂Cl. Непосредственного соединения N с серой также не происходит, N₄S₄ получается в процессе реакции аммиак + жидкая сера. Во время взаимодействия раскаленного кокса с N образуется циан (CN)₂. В процессе нагревания ацетилена С₂Н₂ с азотом до 1500 °С можно получить цианистый водород HCN. При взаимодействии N с металлами при относительно высоких температурах образуются нитриды (к примеру, Mg₃N₂).

При воздействии на обычный азот электроразрядов [при давлении 130–270 н/м² (соответствует 1–2 мм рт. cт.)] и при разложении Mg₃N₂, BN, TiNx и Ca₃N₂, а также при электроразрядах в воздухе может быть образован активный азот, обладающий повышенным запасом энергии. Он, в отличие от молекулярного, весьма энергично взаимодействует с водородом, парами серы, кислородом, некоторыми металлами и фосфором.

Азот входит в состав довольно многих важнейших органических соединений, в том числе — аминокислот, аминов, нитросоединений и прочих.

Получение азота

В лаборатории этот элемент может быть легко получен в процессе нагревания концентрированного раствора нитрита аммония (формула: NH₄NO₂ = N₂ + 2H₂O). Технический метод получения N основан на разделении заранее сжиженного воздуха, который в дальнейшем подвергается разгонке.

Область применения

Основная часть получаемого свободного азота используется при промышленном производстве аммиака, который потом в довольно больших количествах перерабатывается на удобрения, взрывчатые вещества и т. п.

Кроме прямого синтеза NH₃ из элементов, применяется разработанный в начале прошлого века цианамидный метод. Он основан на том, что при t = 1000 °С карбид кальция (образованный накаливанием смеси угля и извести в электропечи) реагирует со свободным азотом (формула: СаС₂ + N₂ = CaCN₂ + С). Полученный цианамид кальция под действием разогретого водяного пара разлагается на CaCO₃ и 2NH₃.

В свободном виде данный элемент применяется во многих отраслях промышленности: в качестве инертной среды при разнообразных металлургических и химических процессах, при перекачке горючих жидкостей, для заполнения пространства в ртутных термометрах и т. д. В жидком состоянии он используется в различных холодильных установках. Его транспортируют и хранят в стальных сосудах Дьюара, а сжатый газ — в баллонах.

Широко применяют и многие соединения азота. Их производство стало усиленно развиваться после Первой мировой войны и на данный момент достигло поистине огромных масштабов.

Роль азота в биологии

Это вещество является одним из основных биогенных элементов и входит в состав важнейших элементов живых клеток — нуклеиновых кислот и белков. Однако количество азота в живых организмах невелико (примерно 1–3 % на сухую массу). Имеющийся в атмосфере молекулярный материал усваивают лишь сине-зеленые водоросли и некоторые микроорганизмы.

Довольно большие запасы этого вещества сосредоточены в почве в виде различных минеральных (нитраты, аммонийные соли) и органических соединений (в составе нуклеиновых кислот, белков и продуктов их распада, включая еще не полностью разложившиеся остатки флоры и фауны).

Растения отлично усваивают азот из грунта в виде органических и неорганических соединений. В природных условиях большое значение имеют особые почвенные микроорганизмы (аммонификаторы), которые способны минерализировать органический N почвы до солей аммония.

Нитратный азот грунта образуется в процессе жизнедеятельности нитрифицирующих бактерий, открытых С. Виноградским в 1890 году. Они окисляют аммонийные соли и аммиак до нитратов. Часть усвояемого флорой и фауной вещества теряется из-за воздействия денитрифицирующих бактерий.

Микроорганизмы и растения отлично усваивают как нитратный, так и аммонийный N. Они активно превращают неорганический материал в различные органические соединения — аминокислоты и амиды (глутамин и аспарагин). Последние входят в состав многих белков микроорганизмов, растений и животных. Синтез аспарагина и глутамина путем амидирования (ферментативного) аспарагиновой и глутаминовой кислот осуществляется многими представителями флоры и фауны.

Производство аминокислот происходит при помощи восстановительного аминирования ряда кетокислот и альдегидокислот, возникающих путем ферментативного переаминирования, а также в результате окисления различных углеводов. Конечными продуктами усвоения аммиака (NH₃) растениями и микроорганизмами являются белки, которые входят в состав ядра клеток, протоплазмы, а также откладываются в виде так называемых запасных белков.

Человек и большинство животных могут синтезировать аминокислоты лишь в довольно ограниченной мере. Они не способны производить восемь незаменимых соединений (лизин, валин, фенилаланин, триптофан, изолейцин, лейцин, метионин, треонин), и потому для них главным источником азота являются потребляемые с пищей белки, то есть, в конечном счете, — собственные белки микроорганизмов и растений.

Читайте также:  Веночки из шишек
Ссылка на основную публикацию