Anwendungen von Stickstoff in verschiedenen Branchen
1. Verwendung von Stickstoff
Stickstoff ist ein farbloses, ungiftiges und geruchloses Edelgas. Daher wird gasförmiger Stickstoff häufig als Schutzgas verwendet. Flüssiger Stickstoff wird häufig als Gefriermedium verwendet, das mit Luft in Kontakt kommen kann. Es ist ein sehr wichtiges Gas. Einige typische Verwendungszwecke sind wie folgt:
1. Metallverarbeitung: Stickstoffgasquelle für Wärmebehandlungen wie Blankabschrecken, Blankglühen, Nitrieren, Nitrocarburieren, Weichkarbonisieren usw.; Schutzgas bei Schweiß- und pulvermetallurgischen Sinterprozessen etc.
2. Chemische Synthese: Stickstoff wird hauptsächlich zur Synthese von Ammoniak verwendet. Die Reaktionsformel lautet N2+3H2=2NH3 (die Bedingungen sind hoher Druck, hohe Temperatur und Katalysator. Die Reaktion ist eine reversible Reaktion) oder synthetische Fasern (Nylon, Acryl), Kunstharz, synthetischer Gummi usw. sind wichtige Rohstoffe. Stickstoff ist ein Nährstoff, der auch zur Herstellung von Düngemitteln verwendet werden kann. Zum Beispiel: Ammoniumbicarbonat NH4HCO3, Ammoniumchlorid NH4Cl, Ammoniumnitrat NH4NO3 usw.
3. Elektronikindustrie: Stickstoffquelle zur Verarbeitung hochintegrierter Schaltkreise, Farbfernsehbildröhren, Fernseh- und Radiokomponenten sowie Halbleiterkomponenten.
4. Metallurgische Industrie: Schutzgas für Strangguss, Strangwalzen und Stahlglühen; kombiniertes Einblasen von Stickstoff an der Ober- und Unterseite des Konverters für die Stahlerzeugung, Abdichtung für die Konverter-Stahlerzeugung, Abdichtung für die Hochofendecke, Gas für die Einblasung von Kohlenstaub bei der Hochofen-Eisenherstellung usw.
5. Lebensmittelkonservierung: stickstoffgefüllte Lagerung und Konservierung von Getreide, Obst, Gemüse usw.; mit Stickstoff gefüllte Konservierungsverpackungen für Fleisch, Käse, Senf, Tee und Kaffee usw.; stickstoffgefüllte und sauerstoffarme Konservierung von Fruchtsäften, Rohölen und Marmeladen usw.; verschiedene flaschenähnliche Weinreinigung und -abdeckung usw.
6. Pharmazeutische Industrie: Stickstoffgefüllte Lagerung und Konservierung traditioneller chinesischer Medizin (wie Ginseng); Stickstoffgefüllte Injektionen der westlichen Medizin; Mit Stickstoff gefüllte Lager und Behälter; Gasquelle für den pneumatischen Transport von Medikamenten usw.
7. Chemische Industrie: Schutzgas beim Austausch, Reinigen, Abdichten, Lecksuche, Trockenkokslöschung; Gas, das bei der Katalysatorregeneration, Erdölfraktionierung, Chemiefaserproduktion usw. verwendet wird.
8. Düngemittelindustrie: Stickstoffdüngerrohstoffe; Gas zum Austauschen, Abdichten, Waschen und Katalysatorschutz.
9. Kunststoffindustrie: pneumatische Übertragung von Kunststoffpartikeln; Antioxidation bei der Kunststoffproduktion und -lagerung usw.
10. Gummiindustrie: Gummiverpackung und -lagerung; Reifenproduktion usw.
11. Glasindustrie: Schutzgas im Produktionsprozess von Floatglas.
12. Erdölindustrie: Stickstoffbeladung und -reinigung von Lagern, Behältern, katalytischen Cracktürmen, Pipelines usw.; Luftdruck-Dichtheitsprüfung von Rohrleitungssystemen usw.
13. Offshore-Ölförderung; Gasabdeckung von Plattformen bei der Offshore-Ölförderung, Druckinjektion von Stickstoff zur Ölförderung, Inertisierung von Lagertanks, Containern usw.
14. Lagerung: Um zu verhindern, dass brennbare Materialien in Kellern und Lagerhallen Feuer fangen und explodieren, füllen Sie diese mit Stickstoff.
15. Seetransport: Gas, das zur Reinigung und zum Schutz von Tankschiffen verwendet wird.
16. Luft- und Raumfahrttechnik: Raketentreibstoffverstärker, Ersatzgas und Sicherheitsschutzgas für die Startrampe, Astronautenkontrollgas, Weltraumsimulationsraum, Reinigungsgas für Flugzeugtreibstoffleitungen usw.
17. Anwendung in der Öl-, Gas- und Kohlebergbauindustrie: Das Füllen der Ölquelle mit Stickstoff kann nicht nur den Druck in der Quelle erhöhen und die Ölproduktion steigern, sondern der Stickstoff kann auch als Polster bei der Messung von Bohrrohren verwendet werden , wodurch der Schlammdruck im Brunnen vollständig vermieden wird. Möglichkeit der Quetschung der unteren Rohrsäule. Darüber hinaus wird Stickstoff auch bei Bohrlocharbeiten wie Ansäuern, Frakturieren, hydraulischen Blaslöchern und dem Setzen hydraulischer Packer verwendet. Durch die Befüllung von Erdgas mit Stickstoff kann sich der Heizwert verringern. Beim Austausch von Pipelines durch Rohöl kann flüssiger Stickstoff zum Verbrennen und Einspritzen von Materialien an beiden Enden verwendet werden, um sie zu verfestigen und abzudichten.
18. Sonstiges:
A. Farben und Beschichtungen sind mit Stickstoff und Sauerstoff gefüllt, um die Polymerisation des Öls zu verhindern. Öl- und Erdgaslagertanks, Container und Transportleitungen sind mit Stickstoff und Sauerstoff usw. gefüllt.
B. Autoreifen
(1) Verbessern Sie die Fahrstabilität und den Komfort der Reifen
Stickstoff ist ein nahezu inertes zweiatomiges Gas mit äußerst inaktiven chemischen Eigenschaften. Die Gasmoleküle sind größer als Sauerstoffmoleküle, unterliegen keiner thermischen Ausdehnung und Kontraktion und haben einen kleinen Verformungsbereich. Seine Penetrationsrate in die Reifenseitenwand ist etwa 30 bis 40 % langsamer als die von Luft und kann den Reifendruck stabilisieren, die Fahrstabilität des Reifens verbessern und den Fahrkomfort gewährleisten; Stickstoff hat eine geringe Schallleitfähigkeit, die einem Fünftel normaler Luft entspricht. Durch den Einsatz von Stickstoff können Reifengeräusche wirksam reduziert und die Fahrruhe verbessert werden.
(2) Verhindern Sie, dass der Reifen platzt und keine Luft mehr vorhanden ist
Reifenpannen sind die häufigste Unfallursache im Straßenverkehr. Laut Statistik werden 46 % der Verkehrsunfälle auf Autobahnen durch Reifenschäden verursacht, wobei Reifenplatzer 70 % aller Reifenunfälle ausmachen. Während der Fahrt steigt die Reifentemperatur aufgrund der Reibung mit dem Boden. Insbesondere beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit und bei Notbremsungen steigt die Temperatur des Gases im Reifen schnell an und der Reifendruck steigt stark an, sodass die Möglichkeit eines Reifenplatzers besteht. Hohe Temperaturen führen zur Alterung des Reifengummis, verringern die Ermüdungsfestigkeit und verursachen starken Profilverschleiß, der auch ein wichtiger Faktor für einen möglichen Reifenplatzer ist. Im Vergleich zu gewöhnlicher Hochdruckluft ist hochreiner Stickstoff sauerstofffrei und enthält nahezu kein Wasser oder Öl. Es hat einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten, eine geringe Wärmeleitfähigkeit und einen langsamen Temperaturanstieg, wodurch die Geschwindigkeit der Wärmeansammlung im Reifen verringert wird. Es ist nicht brennbar und unterstützt keine Verbrennung. Dadurch kann das Risiko eines Reifenplatzers erheblich verringert werden.
(3) Verlängern Sie die Lebensdauer der Reifen
Nach der Verwendung von Stickstoff ist der Reifendruck stabil und die Volumenänderung gering, was die Möglichkeit unregelmäßiger Reifenreibung, wie z. B. Kronenverschleiß, Reifenschulterverschleiß und exzentrischen Verschleiß, erheblich verringert und die Lebensdauer des Reifens erhöht; Die Alterung von Gummi wird durch Sauerstoffmoleküle in der Luft beeinflusst. Durch Oxidation nehmen seine Festigkeit und Elastizität nach der Alterung ab und es kommt zu Rissen. Dies ist einer der Gründe für die Verkürzung der Lebensdauer von Reifen. Das Stickstofftrenngerät kann Sauerstoff, Schwefel, Öl, Wasser und andere Verunreinigungen in der Luft weitestgehend eliminieren, wodurch der Oxidationsgrad der Reifeninnenauskleidung und die Gummikorrosion effektiv reduziert werden und die Metallfelge nicht korrodiert, was die Lebensdauer des Reifens verlängert . Durch die Lebensdauer wird auch der Rost der Felge deutlich reduziert.
(4) Reduzieren Sie den Kraftstoffverbrauch und schützen Sie die Umwelt
Unzureichender Reifendruck und erhöhter Rollwiderstand nach dem Aufheizen führen zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch beim Fahren. Stickstoff sorgt nicht nur für einen stabilen Reifendruck und verzögert den Reifendruckabfall, sondern ist auch trocken, enthält weder Öl noch Wasser und weist eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf. , die langsame Erwärmungsfunktion reduziert den Temperaturanstieg beim Fahren des Reifens, und die Reifenverformung ist gering, der Grip wird verbessert usw. und der Rollwiderstand wird verringert, wodurch der Zweck der Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs erreicht wird.
2. Anwendung des Einfrierens mit flüssigem Stickstoff
1. Kryomedizin: Chirurgie, kryogene Behandlung, Blutkühlung, Einfrieren von Medikamenten und kryogenes Zerkleinern usw.
2. Biotechnik: Kryokonservierung und Transport wertvoller Pflanzen, Pflanzenzellen, genetischen Keimplasmas usw.
3. Metallverarbeitung: Gefrierbehandlung von Metall, Biegen von gefrorenem Guss, Extrudieren und Schleifen usw.
4. Lebensmittelverarbeitung: Schnellgefriergeräte, Einfrieren und Transportieren von Lebensmitteln usw.
5. Luft- und Raumfahrttechnik: Startvorrichtungen, Kältequellen von Weltraumsimulationsräumen usw.
3. Mit dem Fortschritt von Wissenschaft und Technologie und der Entwicklung des wirtschaftlichen Aufbaus ist der Anwendungsbereich von Stickstoff immer breiter geworden und hat in viele Industriezweige und Bereiche des täglichen Lebens eingedrungen.
1. Anwendung in der Metallwärmebehandlung: Die Wärmebehandlung in stickstoffbasierter Atmosphäre mit Stickstoffgeruch als Grundkomponente ist eine neue Technologie und ein neues Verfahren zur Energieeinsparung, Sicherheit, Schonung der Umwelt und vollständiger Nutzung natürlicher Ressourcen. Es hat sich gezeigt, dass fast alle Wärmebehandlungsprozesse, einschließlich Abschrecken, Glühen, Aufkohlen, Karbonitrieren, Weichnitrieren und Aufkohlen, unter Verwendung einer stickstoffbasierten Gasatmosphäre durchgeführt werden können. Die Qualität der behandelten Metallteile kann mit der von herkömmlichen endothermen Atmosphärenbehandlungen vergleichbar sein. In den letzten Jahren sind die Entwicklung, Erforschung und Anwendung dieses neuen Verfahrens im In- und Ausland auf dem Vormarsch und haben fruchtbare Ergebnisse erzielt.
2. Anwendung in der Elektronikindustrie: Im Produktionsprozess von elektronischen Bauteilen und Halbleiterbauteilen muss Stickstoff mit einer Reinheit von mehr als 99,999 % als Schutzgas verwendet werden. Derzeit verwendet mein Land hochreinen Stickstoff als Trägergas und Schutzgas in den Produktionsprozessen von Farbfernsehbildröhren, hochintegrierten Schaltkreisen, Flüssigkristallen und Halbleiter-Siliziumwafern.
3. Anwendung im Chemiefaserproduktionsprozess: Hochreiner Stickstoff wird häufig als Schutzgas bei der Chemiefaserproduktion verwendet, um zu verhindern, dass Chemiefaserprodukte während der Produktion oxidieren und die Farbe beeinträchtigen. Je höher die Reinheit des Stickstoffs, desto schöner ist die Farbe von Chemiefaserprodukten. Heutzutage sind einige neue Chemiefaserfabriken in meinem Land mit Geräten für hochreinen Stickstoff ausgestattet.
4. Anwendung bei der Lagerung und Konservierung von Wohngebäuden: Gegenwärtig wird die Methode der Versiegelung von Lagerhäusern, der Befüllung mit Stickstoff und der Entfernung von Luft im Ausland häufig zur Lagerung von Getreide eingesetzt. Auch unser Land hat diese Methode erfolgreich getestet und ist in die Phase der praktischen Förderung und Anwendung eingetreten. Die Verwendung von Stickstoffabgasen zur Lagerung von Getreide wie Reis, Weizen, Gerste, Mais und Reis kann Insekten, Hitze und Schimmel vorbeugen, sodass diese den ganzen Sommer über in guter Qualität gehalten werden können. Bei dieser Methode wird das Getreide mit einem Plastiktuch fest verschlossen, es zunächst auf einen niedrigen Vakuumzustand evakuiert und dann mit Stickstoff mit einer Reinheit von etwa 98 % gefüllt, bis der Innen- und Außendruck ausgeglichen sind. Dies kann dem Getreidehaufen Sauerstoff entziehen, die Atmungsintensität des Getreides verringern und die Vermehrung von Mikroorganismen hemmen. Alle Bohrer sterben aufgrund von Sauerstoffmangel innerhalb von 36 Stunden. Diese Methode zur Reduzierung des Sauerstoffgehalts und zur Abtötung von Insekten spart nicht nur viel Geld (etwa ein Prozent der Kosten für die Begasung mit hochgiftigen Medikamenten wie Zinkphosphid), sondern erhält auch die Frische und den Nährwert von Lebensmitteln und verhindert bakterielle Infektionen. und Arzneimittelkontamination.
Auch die mit Stickstoff gefüllte Lagerung und Konservierung von Obst, Gemüse, Tee usw. ist die fortschrittlichste Methode. Diese Methode kann den Stoffwechsel von Früchten, Gemüse, Blättern usw. in einer Umgebung mit hohem Stickstoff- und niedrigem Sauerstoffgehalt verlangsamen, als ob sie in einen Winterschlaf übergehen würden, die Nachreifung hemmen und sie so lange frisch halten. Tests zufolge sind mit Stickstoff gelagerte Äpfel auch nach 8 Monaten noch knusprig und lecker, und die Konservierungskosten für Äpfel pro Kilogramm betragen etwa 1 Cent. Eine mit Stickstoff gefüllte Lagerung kann den Obstverlust in der Hochsaison erheblich reduzieren, die Obstversorgung auf dem Markt außerhalb der Saison sicherstellen, die Qualität der exportierten Früchte verbessern und die Deviseneinnahmen erhöhen.
Der Tee wird vakuumiert und mit Stickstoff gefüllt, das heißt, der Tee wird in einen doppelschichtigen Aluminium-Platin-Beutel (oder Nylon-Polyethylen-Aluminium-Verbundfolie) gegeben, die Luft abgesaugt, Stickstoff injiziert und der Beutel verschlossen. Nach einem Jahr ist die Teequalität frisch, die Teesuppe klar und hell und der Geschmack rein und duftend. Offensichtlich ist die Verwendung dieser Methode zur Konservierung von frischem Tee viel besser als das Vakuumverpacken oder Einfrieren.
Heutzutage werden viele Lebensmittel noch in Vakuum- oder Tiefkühlverpackungen verpackt. Bei Vakuumverpackungen kann es leicht zu Luftlecks kommen, und gefrorene Verpackungen neigen dazu, zu verderben. Keine davon ist so gut wie eine mit Vakuumstickstoff gefüllte Verpackung.
5. Anwendung in der Luft- und Raumfahrttechnik
Das Universum ist kalt, dunkel und befindet sich in einem Hochvakuum. Wenn Menschen in den Himmel kommen, müssen sie zunächst Weltraumsimulationsexperimente am Boden durchführen. Zur Simulation des Weltraums müssen flüssiger Stickstoff und flüssiges Helium verwendet werden. Große Weltraumsimulationskammern in den Vereinigten Staaten verbrauchen monatlich 300.000 Kubikmeter Stickstoffgas, um groß angelegte Windkanalsimulationstests durchzuführen. Um den sicheren Betrieb des brennbaren und explosiven Flüssigwasserstoffgeräts zu gewährleisten, sind auf der Rakete an geeigneten Stellen Stickstoff-Feuerlöscher installiert. Hochdruckstickstoff ist auch das Druckversorgungsgas für Raketentreibstoff (flüssiger Wasserstoff-flüssiger Sauerstoff) und das Reinigungsgas für die Verbrennungsleitung.
Vor dem Start oder nach der Landung eines Flugzeugs ist es zur Gewährleistung der Sicherheit und zur Vermeidung einer Explosionsgefahr im Triebwerksbrennraum in der Regel erforderlich, den Triebwerksbrennraum mit Stickstoff zu reinigen.
Darüber hinaus wird Stickstoff auch als Schutzgas in Atomreaktoren eingesetzt.
Kurz gesagt, Stickstoff wird aus Schutz- und Versicherungsgründen zunehmend bevorzugt. Der Bedarf an Stickstoff wächst mit der Entwicklung und Ausrichtung der Industrie. Mit der rasanten Entwicklung des wirtschaftlichen Aufbaus meines Landes wird auch die Menge des in meinem Land verbrauchten Stickstoffs rasch zunehmen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 27. Februar 2024
