סדרת חנקן שימושים בחנקן

יישומי חנקן בתעשיות שונות

1. שימוש בחנקן

חנקן הוא גז אינרטי חסר צבע, לא רעיל, חסר ריח. לכן, חנקן גז נמצא בשימוש נרחב כגז מגן. חנקן נוזלי נמצא בשימוש נרחב כמדיום הקפאה שיכול להיות במגע עם אוויר. זה גז חשוב מאוד. , כמה שימושים טיפוסיים הם כדלקמן:

1. עיבוד מתכת: מקור גז חנקן לטיפולי חום כגון כיבוי בהיר, חישול בהיר, ניטרידינג, ניטרוקרבוריזציה, התפחה רכה וכו'; גז מגן במהלך ריתוך ותהליכי סינטר מטלורגית אבקה וכו'.

2. סינתזה כימית: חנקן משמש בעיקר לסינתזה של אמוניה. נוסחת התגובה היא N2+3H2=2NH3 (התנאים הם לחץ גבוה, טמפרטורה גבוהה וזרז. התגובה היא תגובה הפיכה) או סיבים סינתטיים (ניילון, אקריליק), שרף סינטטי, גומי סינטטי וכו' חומרי גלם חשובים. חנקן הוא חומר תזונה שניתן להשתמש בו גם לייצור דשנים. לדוגמא: אמוניום ביקרבונט NH4HCO3, אמוניום כלוריד NH4Cl, אמוניום חנקתי NH4NO3 וכו'.

3. תעשיית האלקטרוניקה: מקור חנקן לעיבוד מעגלים משולבים בקנה מידה גדול, צינורות תמונה של טלוויזיה צבעונית, רכיבי טלוויזיה ורדיו ורכיבי מוליכים למחצה.

4. תעשייה מתכות: גז מגן ליציקה מתמשכת, גלגול מתמשך וחישול פלדה; נפיחת חנקן משולבת בחלק העליון והתחתון של הממיר לייצור פלדה, איטום לייצור פלדה מממיר, איטום לחלק העליון של תנור פיצוץ, גז להזרקת פחם אבק לייצור ברזל בכבשן פיצוץ וכו'.

5. שימור מזון: אחסון ושימור מלא בחנקן של דגנים, פירות, ירקות וכו'; אריזות שימור מלאות בחנקן של בשר, גבינה, חרדל, תה וקפה וכו'; שימור מלא בחנקן ומדולדל חמצן של מיצי פירות, שמנים גולמיים וריבות וכו'; שונים לטיהור וכיסוי יין דמוי בקבוק וכו'.

6. תעשיית התרופות: אחסון ושימור מלא בחנקן של רפואה סינית מסורתית (כגון ג'ינסנג); זריקות מלאות חנקן של רפואה מערבית; אחסון ומיכלים מלאי חנקן; מקור גז להובלה פניאומטית של תרופות וכו'.

7. תעשייה כימית: גז מגן בהחלפה, ניקוי, איטום, איתור דליפות, מרווה קולה יבש; גז המשמש לחידוש זרז, פירוק נפט, ייצור סיבים כימיים וכו'.

8. תעשיית הדשנים: חומרי גלם לדשן חנקן; גז להחלפה, איטום, שטיפה והגנה על זרז.

9. תעשיית הפלסטיק: שידור פניאומטי של חלקיקי פלסטיק; אנטי חמצון בייצור ואחסון פלסטיק וכו'.

10. תעשיית הגומי: אריזות ואחסון גומי; ייצור צמיגים וכו'.

11. תעשיית הזכוכית: גז מגן בתהליך הייצור של זכוכית צפה.

12. תעשיית הנפט: טעינת חנקן וטיהור אחסון, מיכלים, מגדלי פיצוח קטליטי, צינורות וכו'; בדיקת דליפת לחץ אוויר של מערכות צנרת וכו'.

13. פיתוח נפט ימי; כיסוי גז של פלטפורמות בהפקת נפט בים, הזרקת חנקן בלחץ להפקת נפט, אינרציה של מכלי אגירה, מיכלים וכו'.

14. אחסנה: כדי למנוע מחומרים דליקים במרתפים ובמחסנים להתלקח ולהתפוצץ, יש למלא אותם בחנקן.

15. הובלה ימית: גז המשמש לניקוי ומיגון מכליות.

16. טכנולוגיית תעופה וחלל: מאיץ דלק רקטי, גז החלפת משטח שיגור וגז הגנה בטיחותי, גז בקרת אסטרונאוטים, חדר הדמיית חלל, גז ניקוי לצינורות דלק למטוסים וכו'.

17. יישום בתעשיות כריית הנפט, הגז והפחם: מילוי באר הנפט בחנקן יכול לא רק להגביר את הלחץ בבאר ולהגביר את הפקת הנפט, אלא החנקן יכול לשמש גם ככר במדידת צינורות קידוח , הימנעות מוחלטת מלחץ הבוץ בבאר. אפשרות לריסוק עמוד הצינור התחתון. בנוסף, חנקן משמש גם בפעולות למטה כמו החמצה, שבירה, חורי נשיפה הידראוליים והגדרת אריזה הידראולית. מילוי גז טבעי בחנקן יכול להפחית את הערך הקלורי. כאשר מחליפים צינורות בנפט גולמי, ניתן להשתמש בחנקן נוזלי לשריפת והזרקת חומרים בשני הקצוות כדי להתמצק ולאטום אותם.

18. אחרים:

א. צבעים וציפויים מלאים בחנקן וחמצן כדי למנוע פילמור של ייבוש שמן; מיכלי אחסון נפט וגז טבעי, מיכלים וצינורות הובלה מלאים בחנקן וחמצן וכו'.

ב.צמיגים לרכב

(1) שפר את יציבות ונוחות נהיגת הצמיגים

חנקן הוא גז דיאטומי כמעט אינרטי עם תכונות כימיות לא פעילות במיוחד. מולקולות הגז גדולות יותר ממולקולות חמצן, אינן נוטות להתפשטות והתכווצות תרמית, ובעלות טווח דפורמציה קטן. קצב החדירה שלו לדפנות הצמיג איטי בכ-30 עד 40% מזה של האוויר, והוא יכול לשמור על ייצוב לחץ הצמיג, לשפר את יציבות הנסיעה בצמיג ולהבטיח נוחות נסיעה; לחנקן יש מוליכות שמע נמוכה, שווה ערך ל-1/5 מאוויר רגיל. שימוש בחנקן יכול להפחית ביעילות את רעש הצמיגים ולשפר את שקט הנסיעה.

(2) מנע את התפוצצות הצמיג ואוזל האוויר

פנצ'רים הם הגורם מספר אחת לתאונות דרכים. על פי הסטטיסטיקה, 46% מתאונות הדרכים בכבישים מהירים נגרמות כתוצאה מכשל בצמיגים, מתוכן תקלות בצמיגים מהוות 70% מסך תאונות הצמיגים. כאשר המכונית נוסעת, טמפרטורת הצמיגים תעלה עקב חיכוך עם הקרקע. במיוחד בנסיעה במהירות גבוהה ובלימת חירום, טמפרטורת הגז בצמיג תעלה במהירות ולחץ הצמיגים יעלה בצורה חדה, כך שישנה אפשרות לפריצה בצמיג. טמפרטורות גבוהות גורמות לגומי הצמיג להזדקן, מפחיתות את חוזק העייפות וגורמות לשחיקה חמורה של הדריכה, שהיא גם גורם חשוב לאפשרות התפוצצות של הצמיגים. בהשוואה לאוויר רגיל בלחץ גבוה, חנקן בטוהר גבוה הוא נטול חמצן וכמעט שאינו מכיל מים או שמן. יש לו מקדם התפשטות תרמית נמוך, מוליכות תרמית נמוכה, עליית טמפרטורה איטית, מה שמפחית את מהירות הצטברות חום הצמיגים, אינו דליק ואינו תומך בעירה. , כך שהסיכוי להתפוצצות צמיג יכול להיות מופחת מאוד.

(3) הארכת חיי השירות של הצמיגים

לאחר שימוש בחנקן, לחץ הצמיגים יציב ושינוי הנפח קטן, מה שמפחית מאוד את האפשרות של חיכוך לא סדיר בצמיגים, כגון שחיקת הכתר, שחיקת כתף הצמיגים ובלאי אקסצנטרי, ומגדיל את חיי השירות של הצמיג; ההזדקנות של הגומי מושפעת ממולקולות חמצן באוויר עקב חמצון, חוזקו וגמישותו פוחתים לאחר ההזדקנות, ויהיו סדקים. זו אחת הסיבות לקיצור חיי השירות של הצמיגים. התקן הפרדת החנקן יכול לחסל חמצן, גופרית, שמן, מים וזיהומים אחרים באוויר במידה הרבה ביותר, להפחית ביעילות את דרגת החמצון של הבטנה הפנימית של הצמיג וקורוזיה גומי, ולא יחליד את שפת המתכת, ויאריך את חיי הצמיג. . חיי השירות גם מפחיתים מאוד את החלודה של החישוק.

(4) להפחית את צריכת הדלק ולהגן על הסביבה

לחץ לא מספיק בצמיגים והתנגדות מוגברת לגלגול לאחר חימום יגרמו לעלייה בצריכת הדלק בנסיעה. חנקן, בנוסף לשמירה על לחץ אוויר יציב בצמיגים ועיכוב הפחתת לחץ אוויר בצמיגים, הוא יבש, אינו מכיל שמן או מים ובעל מוליכות תרמית נמוכה. , תכונת החימום האיטי מפחיתה את עליית הטמפרטורה כאשר הצמיג פועל, ועיוות הצמיג קטן, האחיזה משופרת וכו', והתנגדות הגלגול מופחתת, ובכך משיגה את המטרה של הפחתת צריכת הדלק.

2. יישום הקפאת חנקן נוזלי

1. רפואה קריוגנית: ניתוח, טיפול קריוגני, קירור דם, הקפאת תרופות וריסוק קריוגני וכו'.

2. ביו-הנדסה: שימור בהקפאה והובלה של צמחים יקרים, תאי צמחים, גרמפלזמה גנטית וכו'.

3. עיבוד מתכת: טיפול בהקפאה של מתכת, כיפוף יצוק קפוא, שחול וטחינה וכו'.

4. עיבוד מזון: ציוד הקפאה מהירה, הקפאת מזון ושינוע וכו'.

5. טכנולוגיית תעופה וחלל: מכשירי שיגור, מקורות קרים של חדרי הדמיית חלל וכו'.

3. עם התקדמות המדע והטכנולוגיה והתפתחות הבנייה הכלכלית, טווח היישומים של חנקן הפך רחב יותר ויותר וחודר למגזרים תעשייתיים רבים ולתחומי חיי היומיום.

1. יישום בטיפול בחום מתכת: טיפול בחום באווירה מבוסס חנקן עם ריח חנקן כמרכיב הבסיסי הוא טכנולוגיה ותהליך חדש לחיסכון באנרגיה, בטיחות, אי זיהום הסביבה וניצול מלא של משאבי הטבע. הוכח שכמעט כל תהליכי הטיפול בחום, לרבות כיבוי, חישול, פחמימות, פחמיטריציה, ניטרידה רכה וקירור מחדש, ניתנים להשלמה באמצעות אטמוספרה של גז מבוסס חנקן. האיכות של חלקי המתכת המטופלים יכולה להיות דומה לזו של טיפולים אנדותרמיים מסורתיים. בשנים האחרונות, הפיתוח, המחקר והיישום של תהליך חדש זה בארץ ובחו"ל נמצאים במגמת עלייה והשיגו תוצאות פוריות.

יצרני ייצור חנקן - מפעל וספקים לייצור חנקן בסין (xinfatools.com)

2. יישום בתעשיית האלקטרוניקה: בתהליך הייצור של רכיבים אלקטרוניים ורכיבים מוליכים למחצה, יש להשתמש בחנקן בטוהר של יותר מ-99.999% כגז מגן. נכון לעכשיו, ארצי השתמשה בחנקן בטוהר גבוה כגז נשא וגז מגן בתהליכי הייצור של צינורות תמונה של טלוויזיה צבעונית, מעגלים משולבים בקנה מידה גדול, גבישים נוזליים ופרוסות סיליקון מוליכים למחצה.

3. יישום בתהליך ייצור סיבים כימיים: חנקן בטוהר גבוה משמש לרוב כגז מגן בייצור סיבים כימיים כדי למנוע ממוצרי סיבים כימיים להתחמצן במהלך הייצור ולהשפיע על הצבע. ככל שטוהר החנקן גבוה יותר, הצבע של מוצרי סיבים כימיים יפה יותר. כיום, כמה מפעלי סיבים כימיים חדשים בארצי מצוידים בהתקני חנקן בטוהר גבוה.

4. יישום באחסון ושימור למגורים: כיום, שיטת איטום מחסנים, מילוי בחנקן והוצאת אוויר נמצאת בשימוש נרחב במדינות זרות לאחסון דגנים. גם ארצנו בדקה את השיטה הזו בהצלחה ונכנסה לשלב הקידום והיישום המעשיים. שימוש בפליטת חנקן לאחסון דגנים כמו אורז, חיטה, שעורה, תירס ואורז יכול למנוע חרקים, חום וטחב, כך שניתן יהיה לשמור אותם באיכות טובה במהלך הקיץ. שיטה זו היא לאטום את התבואה בחוזקה עם בד פלסטיק, תחילה לפנות אותו למצב ואקום נמוך, ולאחר מכן למלא אותו בחנקן בטוהר של כ-98% עד לאיזון הלחצים הפנימיים והחיצוניים. זה יכול למנוע מערימת התבואה מחמצן, להפחית את עוצמת הנשימה של הדגן ולבלום את רביית המיקרואורגניזמים. כל המשעממים ימותו כתוצאה מחוסר חמצן תוך 36 שעות. שיטה זו של הפחתת חמצן והרג חרקים לא רק חוסכת כסף רב (כאחוז אחד מעלות החיטוי בתרופות רעילות מאוד כמו אבץ פוספיד), אלא גם שומרת על טריות וערך תזונתי של המזון ומונעת זיהום חיידקי. וזיהום סמים.

אחסון ושימור במילוי חנקן של פירות, ירקות, תה וכו' היא גם השיטה המתקדמת ביותר. שיטה זו יכולה להאט את חילוף החומרים של פירות, ירקות, עלים וכדומה בסביבה עתירת חנקן ודל חמצן, כאילו נכנסים למצב תרדמה, מעכבים את ההבשלה לאחר הבשלה ובכך שומרים על טריותם לאורך זמן. על פי בדיקות, תפוחים המאוחסנים בחנקן עדיין פריכים וטעימים לאחר 8 חודשים, ועלות השימור של תפוחים לקילוגרם היא בערך 1 פרוטה. אחסון מלא בחנקן יכול לצמצם מאוד את אובדן הפירות בעונת השיא, להבטיח את אספקת הפירות בשוק מחוץ לעונה, לשפר את איכות הפירות המיוצאים ולהגדיל את הכנסות המט"ח.

שואבים את התה וממלאים בחנקן, כלומר שמים את התה בשקית אלומיניום-פלטינה דו-שכבתית (או ניילון פוליאתילן-אלומיניום מרוכב), שואבים את האוויר, מחדירים חנקן ואוטמים את השקית. לאחר שנה, איכות התה תהיה טרייה, מרק התה יהיה צלול ובהיר, והטעם יהיה טהור וריחני. ברור ששימוש בשיטה זו לשימור תה טרי הוא הרבה יותר טוב מאשר אריזות ואקום או אריזות הקפאה.

כיום, מזונות רבים עדיין ארוזים באריזות ואקום או קפואות. אריזות ואקום מועדות לדליפת אוויר, ואריזות קפואות נוטות להידרדר. אף אחד מהם אינו טוב כמו אריזות מלאות חנקן ואקום.

5. יישום בטכנולוגיית תעופה וחלל

היקום קר, חשוך ובוואקום גבוה. כשבני אדם הולכים לגן עדן, עליהם לבצע תחילה ניסויי הדמיית חלל על הקרקע. יש להשתמש בחנקן נוזלי ובהליום נוזלי כדי לדמות חלל. תאי הדמיית חלל בקנה מידה גדול בארצות הברית צורכים 300,000 מ"ק של גז חנקן בחודש כדי לבצע בדיקות הדמיית מנהרות רוח בקנה מידה גדול. על הרקטה, על מנת להבטיח הפעלה בטוחה של מכשיר המימן הנוזלי הדליק והנפוץ, מותקנים מטפי חנקן במקומות המתאימים. חנקן בלחץ גבוה הוא גם גז אספקת הלחץ לדלק רקטי (מימן נוזלי-חמצן נוזלי) וגז הניקוי לצינור הבעירה.

לפני המראה של כלי טיס או לאחר נחיתה, על מנת להבטיח בטיחות ולמנוע סכנת פיצוץ בתא הבעירה של המנוע, לרוב יש צורך לנקות את תא הבעירה של המנוע בחנקן.

בנוסף, חנקן משמש גם כגז מגן בכורים אטומיים.

בקיצור, חנקן מועדף יותר ויותר מבחינת הגנה וביטוח. הביקוש לחנקן הולך וגדל עם ההתפתחות והדגש של התעשייה. עם ההתפתחות המהירה של הבנייה הכלכלית של ארצי, גם כמות החנקן המשמשת בארצי תגדל במהירות.