روش های مختلف تولید گاز نیتروژن خالص و کاربردهای آن

تهیه کننده : سید ضیاء کیانی

معرفی نیتروژن

نیتروژن به خودی خود بی اثر و غیر سمی بوده و خطر خاصی برای سلامتی افراد به دنبال ندارد. اما این نکته بدین معنا نیست که نمی تواند عاملی برای ایجاد مسمومیت باشد. وجود غلظت بیشتر از حد مجاز گاز نیتروژن در هوای تنفسی انسان می تواند نیاز او به اکسیژن را افزایش دهد.

مشخصات عمومی گاز نیتروژن

·         بی رنگ

·         بدون بو

·         غیر قابل اشتعال

·         اختناق آور (خفه کننده) در غلظت های بالا

·         چگالی کمی کمتر از هوا

·         کمی محلول در آب

·         تقریباً بی اثر در شرایط استاندارد

 کاربردهای نیتروژن

برخی از کاربردهای اساسی گاز نیتروژن در صنایع مختلف عبارتند از:

·         ایجاد محیط خنثی در عملیات حرارتی فلزات

·         به عنوان رقیق کننده بی اثر یک گاز واکنشی

·         تولید فولادهای ضدزنگ

·         عملیات حرارتی سخت کاری فولاد

·         گاز حامل برای حذف گرما یا مواد شیمیایی

·         ایجاد محیط خنثی در صنایع بسته بندی غذایی

·         ساخت انواع کودهای شیمیایی

·         تولید آمونیاک از طریق فرآیند هابر

·         صنعت شیشه سازی

·         پر کردن باد لاستیک خودرو های مسابقه ای و هواپیما

·         پرکننده بی اثر در مخزن‌های بزرگ برای نگهداری مایعات قابل انفجار

·         فرآیندهای برودتی

·         تجهیزات تهویه

·         تجهیزات بیمارستانی

·         کروماتوگرافی گازی

·         اشعه ایکس

·         پردازنده های مرکزی

·         داروسازی

·         ساخت قطعات الکترونیک مانند ترانزیستور، دیود و مدار یکپارچه

·         سیستم اطفاء حریق سیستم های IT

·         گاز محافظ ارزان قیمت تر از آرگون برای تولید لامپ های رشته ای

·         به صورت ماده خنک‌کننده، برای منجمد کردن غذا و حمل آن

·         ساخت ترکیبات مهم و پرکاربرد مانند نیترات پتاسیم، سدیم و نیترات آمونیوم

·         تولید ترکیبات نیترات شده مانند نیتروگلیسرین و تری نیترو تولوئن (تی‌ان‌تی)

·         استفاده در سایر ترکیب ها برای کاربردهای نظامی

 چرخه نیتروژن در طبیعت

چرخه نیتروژن یک سیکل تکرارشونده از فرآیندهایی است که طی آن نیتروژن در هر دو نوع موجود زنده و غیر زنده، شامل خاک، آب، هوا، گیاهان، حیوانات و حتی باکتری ها، حرکت می کند. این عنصر برای حرکت در بخش های مختلف چرخه باید تغییر شکل داده و با حالات مختلف حضور داشته باشد.

روش های مختلف تولید نیتروژن خالص

از آنجایی که نیتروژن به صورت گسترده در صنایع مختلف کاربرد دارد، با پیشرفت تکنولوژی، به روشهای مختلفی از هوا جدا می شود و معمولا به دو صورت کلی زیر با مخزن یا خط لوله تحویل مصرف کننده داده می شود:

·         گاز نیتروژن فشرده

·          نیتروژن مایع

1-    روش تولید نیتروژن با کمک مواد جاذب و غربال های مولکولی

2-     روش تولید نیتروژن با کمک غشای نیمه تراوا (Membrane)

مولد های گاز نیتروژن به روش غشایی ، برای تولید حجم بالای گاز در واحد زمان به کار گرفته می شوند. در این روش که بر اساس جداسازی گاز ها با نرخ انتشار متفاوت در عبور از الیاف غشایی کار می کند، نیتروژن موجود در هوای جو زمین از سایر گاز های موجود درآن مانند اکسیژن ، بخار آب و ... جدا می شود.

نیتروژن خارج شده از غشاء، برای مصرف پیوسته، وارد لوله های انتقال شده  و در صورت نیاز به ذخیره در مخازن و کپسول ها، از کمپرسور تقویت فشار استفاده شده و در فشار مورد نیاز ذخیره می شود.

3-    روش تولید و کاربرد نیتروژن مایع

نیتروژن مایع بسیار خالص، در اثر تقطیر جزء به جزء هوا، طی فرآیندهای  تبریدی (Cryogenic) تولید می شود.  نقطه جوش این مایع 196- درجه سانتیگراد است و بیشترین کاربرد آن، ایجاد محیط های برودتی می باشد. برای استفاده از حالت گازی نیتروژن مایع تولید شده، بایستی در دمای نزدیک به نقطه جوش اجازه انبساط به آن داده شود که با افزایش حجم و افزایش فشار همراه خواهد بود. معمولاً در فرآیندهایی که میزان حجم بسیار زیادی از گاز نیتروژن در واحد زمان مصرف می شود از روش تبریدی ابتدا نیتروژن مایع تولید شده و سپس به گاز تبدیل می شود.  پس از آن برای مصرف و یا ذخیره سازی وارد خطوط لوله یا کمپرسور های تقویت فشار می شوند.

کاربردهای عمومی نیترژون مایع در قسمت کاربردهای نیتروژن، ابتدای همین مطالب ذکر شده است و فقط یکی از کاربردهای خاص نیتروژن مایع در ادامه شرح داده شده است.

برخی از مواد به شدت سخت هستند و پودر یا خرد کردن آن ها نیازمند وارد کردن فشار نسبتاً زیادی است. این مواد اغلب با قرارگیری در معرض حرارت و یا طی فرآیندهای مکانیکی نظیر آسیاب، شکسته و به اجزای کوچکتری تقسیم می شوند.

پیش از انجام این فرآیند، می توان از نیتروژن مایع برای انجماد مواد نرم یا نیمه سخت استفاده نمود. به این ترتیب مواد در طول آسیاب سرمای خود را حفظ می کنند.

 ایمنی کار با نیتروژن

·         درزمان استفاده ازگاز ازت (نیتروژن) حتماً بایستی از تجهیزات استاندارد برای تقلیل فشار استفاده شود.

·         پس از هر بار استفاده، شیر سیلندر با دقت بسته شود.

·         این گاز را در هوای آزاد و با رعایت نکات ایمنی تخلیه کرده و انتقال دهید.

·         پس از تخلیه، کپسول را در مکانی خنک و با تهویه مناسب قرار دهید.

·         در زمان استفاده از این گاز، از پایش اکسیژن محیط غافل نشوید. اطمینان یابید که سطح اکسیژن محیط از حد استاندارد کمتر نشده باشد.

·         در زمان کار با نیتروژن مایع از پوشش کامل و عینک استاندارد استفاده نمایید.

·         از محل های مصرف نیتروژن آگاهی داشته و اطمینان یابید که لوله های آن به درستی برچسب گذاری شده باشند.

·         سیلندر گاز باید کلاهک مناسب داشته و در جای خود ثابت باشد.

·         لوله های انتقال دهنده این گاز را کاملاً دقیق، درست مثل لوله های حاوی گازهای سمی بررسی کنید.

·         لوله هایی که نشتی دارند را به هیچ عنوان مورد استفاده قرار ندهید.

·         هرگز تصور نکنید که در فضاهای سربسته و یا ظروف، به میزان کافی اکسیژن وجود دارد. همیشه پیش از انجام کار، غلظت اکسیژن را در محل ورودی ظروف و محیط های سربسته اندازه گیری نمایید.

·         از عملکرد صحیح سیستم تهویه در واحد مصرف کننده نیتروژن اطمینان یابید. تهویه محیط تنها برای راحتی بیشتر پرسنل نبوده و هوای آلوده و خطرناک را نیز از محیط دور می کند.

مجموعه شرکت های گروه آران  با همکاری شرکت های خوش نام و با سابقه خارجی قادر به مهندسی و تأمین انواع سیستم های تولید نیتروژن برای صنایع مختلف، براساس کیفیت و ظرفیت مورد نیاز درخواست کنندگان محترم می باشد.

کارشناسان ما آماده ارائه مشاوره فنی و انتخاب روش بهینه تولید گاز نیتروژن برای مشتریان محترم می باشند. 

لینک تماس مستقیم:                               https://wa.link/b3qekm