Содержание

Сухой азот что это такое?

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.

При охлаждении до точки кипения (-196°C) этот газ превращается в бесцветную жидкость, а при -209,8°C образуется твердое снегоподобное вещество. В свободном состоянии данный элемент имеет двухатомную структуру (N2), которая является очень прочной. Поскольку соединения N с другими химическими элементами достаточно легко распадаются при нагревании, на Земле по большей части встречаются молекулы газа в свободной двухатомной форме.

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:

металлургии;
химической индустрии;
нефтегазовой промышленности;
медицине;
производстве стекла и электроники;
обработке отходов;
упаковке товаров питания и др.

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:

учащение дыхания и пульса;
головокружение;
чувство тяжести и жара в теле;
затруднение речи;
снижение работоспособности;
возможная потеря сознания.

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.

Азот — безжизненный газ, который так необходим для жизни

Содержание

История открытия
Способы получения
Виды
1. Жидкий азот
2. Закись азота
3. Газообразный азот
Применение
1. Применение в сварке
Вредность и опасность
Хранение и транспортировка
Характеристики
1. Коэффициенты перевода объема и массы N₂ при Т=15°C и Р=0,1 МПа
2. Коэффициенты перевода объема и массы N₂ при Т=0°C и Р=0,1 МПа
3. Азот в баллоне
4. Давление азота в баллоне при различной температуре окружающей среды

История открытия азота

До сих пор ведутся споры о том, кто был первооткрывателем. В 1772 г. шотландский врач Даниель Резерфорд (Daniel Rutherford) пропуская воздух через раскаленный уголь, а потом через водный раствор щелочи — получил газ, который он назвал «ядовитый газ». Оказалось, что горящая лучинка, внесенная в сосуд, наполненный газом, гаснет, а живое существо в атмосфере этого газа быстро гибнет. Кстати, увидеть опыт с горячей лучинкой можно в видео.

В тоже время британский физик Генри Кавендшин (Henry Cavendish) проводя подобный опыт получил N₂назвав его «удушливый воздух», британский естествоиспытатель Джозеф Пристли (Joseph Priestley) дал ему имя «дефлогистированный воздух», шведский химик Карл Вильгельм Шееле (Carl Wilhelm Scheele) — «испорченный воздух».

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

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

Азот довольно легко поглощается раскаленным карбидом кальция, образуя при этом важный технический продукт — цианамид кальция и об этом уже писали в статье о получении ацетилена из карбида кальция.

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.

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.

Применение азота

Азот нашел применение во многих отраслях промышленности и ниже приведен небольшой список :

для создания инертной атмосферы при производстве, хранении и транспортировке легко окисляемых продуктов;
при высокотемпературных процессах (например — сварка и резка) обработки металлов, не взаимодействующих с азотом;
для консервации замкнутых металлических сосудов и трубопроводов.

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.

Также газ азот используют для сварки аустенитных нержавеющих сталей — исключительно как компонент защитной газовой смеси с аргоном.

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:

Технический азот: применение

Технический азот, реализуемый в баллонах, широко используется в различных технологических процессах. Этот газ не токсичен, а его стоимость относительно невелика, поэтому приобретение этого вещества возможно даже частными лицами. Продажа баллонов с азотом осуществляется обычно в объеме 40 л, но возможна продажа газа и в меньших резервуарах. Применяться этот газ может как на производстве, так и в быту, но прежде чем говорить о применение азота, следует разобраться в основных свойствах этого вещества.

Этот загадочный азот: из истории открытия газа

Азот был одновременно открыт сразу несколькими учеными, которые так до конца и не смогли определить, что это за газ. Британский физик и химик Кавендиш в 1772 году смог выделить азот из воздуха, пропустив кислород через раскаленный уголь, а потом через раствор щелочи. Полученный остаток ученый назвал «удушливым воздухом», но так до конца и не понял, что он открыл.

Британец сообщил о своих исследованиях коллеге Джозефу Пристли, который трудился над решением аналогичной задачи. Пристли выяснил, что если в закрытом помещении длительное время горит свеча или находится живое существо, то таким воздухом невозможно дышать.
Швед Карл Шееле смог получить в лабораторных условиях кислород. Также он указал, что воздух состоит из кислорода, который может гореть, и азота, который не горит.

Однако официально первооткрывателем азота считают шотландца Резерфорда, который смог установить основные свойства азота.

АЗОТ: ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Этот газ не ядовит, не имеет вкуса, цвета и запаха, мало растворим в воде. Запас азота на Земле огромен, ведь концентрация его в атмосферном воздухе может достигать 78%. Производство газа осуществляется с помощью установок, в которых атмосферный воздух охлаждается до очень низких температур. По причине различных температур кипения азот легко отделяется от других газов, входящих в состав атмосферного воздуха.

Точка кипения этого газа составляет -196ºС, но уже при -209,8ºС жидкость превращается в твёрдое, снегоподобное вещество. Азот обладает высокой степенью инертности, но соединения этого элемента часто бывают очень активны и небезопасны для человека.

ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО АЗОТА

Азот широко используется в различных технологических процессах. В промышленности и при выполнении сварочных работ используются, в основном, инертные свойства газа. Жидкий азот также применяется в качестве эффективного хладагента.

Наибольшее распространение этот инертный газ получил в следующих сферах промышленности:

Производстве металла.
Пищевой индустрии.
Химической индустрии.
Обработке отходов.
Нефтегазовой отрасли.
Медицинской отрасли.

Также этот газ может быть использован при изготовлении электроники и производстве стекла. В газообразном состоянии азот используется в качестве защитного газа при сварке металлов. В процессе соединения металла с помощью азота вытесняется кислород, тем самым снижая разрушительное действие этого окислителя.

Инертные качества этого газа могут применяться в установках пожаротушения. Азот не поддерживает горение, а, попадая в очаг возгорания, уменьшает концентрацию кислорода, что приводит к прекращению процесса окисления вещества.

В медицине жидкий азот используется для удаления различных новообразований на поверхности кожи. В этом агрегатном состоянии вещество может применяться при проведении омолаживающих процедур. Криогенная терапия хорошо воздействует на весь организм, активируя защитные и восстановительные свойства иммунной системы. В химической промышленности азот применяется для производства азотных удобрений и аммиака.

В чем хранят и как перевозят технический азот

Газообразный азот заправляют в стальные баллоны различной вместимости, которые находятся под давлением 15-20 Мпа.
Четырехокись азота можно заправлять в баллоны из легированной стали или алюминия. В условиях обычной температуры воздуха давление внутри таких баллонов невысокое, поэтому их и используют для хранения азота.
Жидкий азот хранят в сосудах Дьюара. Такие сосуды с вакуумной изоляцией наиболее подходящий вариант для хранения и перевозки низкокипящих жидкостей.
Азот особой чистоты можно заправлять в такие баллоны.

Все азотные баллоны должны периодически подвергаться проверке. К ним предъявляются высокие требования системы ГОСТ.

Азот разрешено перевозить морским и железнодорожным транспортом, а также автотранспортом. Транспортировка азота в большом количестве считается перевозкой опасных грузов и разрешена определенным компаниям. В процессе перевозки и хранения баллоны не должны подвергаться ударам, падениям и перегреву. При сильном ударе или нагреве существует риск взрыва.

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?

Азот или Nitrogenium – это инертный двухатомный газ без цвета, вкуса и запаха: его невозможно увидеть, если газ не заморожен и не сжижен. Первооткрыватели азота поначалу называли вещество, как «удушливый», «испорченный или флогистированный воздух», «атмосферный мофетт». Эти и другие названия употреблялись вплоть до выхода новой химической номенклатуры, авторы которой решили остановиться на слове «азот», которое, по их мнению, полностью отображало основное свойство вещества — непригодность для дыхания и жизни.

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

Физико-химические свойства азота обуславливают его широкое применение во многих отраслях жизнедеятельности человека. Для непрерывного протекания технологических процессов требуется постоянное наличие инертного газа требуемой степени чистоты. С это целью используют три основных источника его получения:

собственное производство газа в генераторных установках;
аренда емкости и подача азота на месте;
приобретение баллонов с жидким азотом.

Самостоятельная генерация азота для промышленных нужд – к такому решению приходят многие компании, в технологических процессах которых требуется постоянное применение данного газа. Получение азота посредством работы собственных генераторов является наиболее экономически выгодным способом, так как:

инертный газ получается требуемой чистоты,
отсутствуют транспортные расходы на его доставку,
исключаются отходы, вызванные испарением при замене баллонов,
использовать собственное оборудование гораздо безопаснее, чем баллоны под высоким давлением,
постоянный источник азота в требуемом объеме,
обеспечивается непрерывность технологических процессов, и исключаются простои.

Существует два типа генераторных установок для получения азота:

оборудование, использующее метод адсорбции при переменном давлении. Получаемый азот имеет очень высокую степень чистоты до 99,999%
генераторы мембранного типа – степень очистки менее 90%.

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.

Азот в химической промышленности

Востребованность азота в химической промышленности обуславливается уникальными свойствами газа. Он применяется с целью формирования инертной атмосферы для недопущения реакции химически активных веществ с молекулами кислорода, приводящей к ухудшению параметров. Такое решение позволяет обеспечить безопасность производства и организовать строгое соблюдение технологического процесса, в частности при изготовлении аммиака.

Полезные свойства газа

Для получения азота применяется технология перегонки жидкого воздуха. На первом этапе воздух очищается от пыли, пара и других примесей. После сжижения и охлаждения он нагревается и подвергается перегонке, благодаря которой отделяется азот и кислород. Производство азота основано на разной температуре кипения газов, являющихся основными составными элементами атмосферного воздуха. Полученный с помощью специального генератора инертный газ:

не содержит примесей, поэтому чистый, не токсичный и безопасный для персонала, обслуживающего производство;
является полностью сухим и не накапливает пары влаги;
не поддерживает горение;
не воспламеняется при нагревании до высокой температуры;
безопасный в пожарном отношении;
отличается низкой теплоемкостью;
невзрывоопасный, поэтому разрешен к использованию на объектах химической отрасли, к которым предъявляются особые требования безопасности.

Генераторы
и модульные
азотные станции

Востребованность на производстве

Среда азота создает надежный барьер против коррозии и окисления , а также препятствует гниению (развитию бактерий). Такие свойства обуславливают широкую область использования газа на химических объектах. Азот закачивается в емкости с легковоспламеняющимися жидкостями и выполняет функцию покрывающего газа. Такое решения позволяет:

не допустить или минимизировать процесс окисления, приводящий к потере рабочей средой своих качеств;
надежно защитить содержимое емкости от попадания пыли и проникновения влаги, которая меняет химические свойства жидкости;
предотвратить вредные испарения в окружающую природную среду и обезопасить персонал от вдыхания опасных для здоровья веществ;
к минимуму риск воспламенения хранимой в специальном резервуаре жидкости от нагревания до высокой температуры или другого внешнего воздействия.

При закачивании в резервуар инертный газ образует защитный слой над жидкостью. С помощью специального оборудования постоянно поддерживается давление по мере расхода рабочей среды, а также при изменении температуры наружного воздуха. При использовании инертного газа для хранения порошков они не агломерируются, поэтому гарантируется защита от химической реакции.

При использовании азота под высоким давлением обеспечивается безопасная транспортировка опасного вещества из одной емкости в другую. В азотной атмосфере, где отсутствует кислород, выполняется обработка, микширование, сушка и прочие процессы, вызывающие пагубный для химических свойств процесс окисления. Также эффективно применяется для снижения концентрации газовых смесей.

Азотом выполняется чистка (продувка) промышленного оборудования и трубопроводов от пара и кислорода, для повышения качества продукции. В результате отсутствует необходимость в дальнейшей специальной обработке полученного продукта. Азот, полученный из атмосферного воздуха с помощью предлагаемого компанией генератора, при минимальных вложениях позволяет решить множество проблем по обеспечению технологичности и безопасности химического производства.