Applications de l'azote dans diverses industries
1. Utilisation de l'azote
L'azote est un gaz inerte incolore, non toxique et inodore. Par conséquent, l’azote gazeux a été largement utilisé comme gaz protecteur. L'azote liquide a été largement utilisé comme moyen de congélation pouvant être en contact avec l'air. C'est un gaz très important. , certaines utilisations typiques sont les suivantes :
1. Traitement des métaux : source d'azote gazeux pour les traitements thermiques tels que la trempe brillante, le recuit brillant, la nitruration, la nitrocarburation, la carbonisation douce, etc. ; gaz protecteur lors des processus de soudage et de frittage de la métallurgie des poudres, etc.
2. Synthèse chimique : L’azote est principalement utilisé pour synthétiser l’ammoniac. La formule de réaction est N2+3H2=2NH3 (les conditions sont haute pression, haute température et catalyseur. La réaction est une réaction réversible) ou fibre synthétique (nylon, acrylique), résine synthétique, caoutchouc synthétique, etc. matières premières importantes. L'azote est un nutriment qui peut également être utilisé pour fabriquer des engrais. Par exemple : bicarbonate d'ammonium NH4HCO3, chlorure d'ammonium NH4Cl, nitrate d'ammonium NH4NO3, etc.
3. Industrie électronique : source d'azote pour le traitement de circuits intégrés à grande échelle, de tubes cathodiques de télévision couleur, de composants de télévision et de radio et de composants semi-conducteurs.
4. Industrie métallurgique : gaz protecteur pour la coulée continue, le laminage continu et le recuit de l'acier ; soufflage combiné d'azote en haut et en bas du convertisseur pour la fabrication de l'acier, étanchéité pour la fabrication de l'acier du convertisseur, étanchéité pour le haut du haut fourneau, gaz pour l'injection de charbon pulvérisé pour la fabrication du fer dans les hauts fourneaux, etc.
5. Conservation des aliments : stockage rempli d'azote et conservation des céréales, des fruits, des légumes, etc. ; emballages de conservation remplis d'azote pour la viande, le fromage, la moutarde, le thé et le café, etc. ; conservation remplie d'azote et appauvrie en oxygène de jus de fruits, d'huiles brutes et de confitures, etc. ; diverses purifications et couvertures de vin en forme de bouteille, etc.
6. Industrie pharmaceutique : stockage rempli d'azote et préservation de la médecine traditionnelle chinoise (comme le ginseng) ; Injections remplies d'azote de la médecine occidentale ; Stockage et conteneurs remplis d'azote ; Source de gaz pour le transport pneumatique de médicaments, etc.
7. Industrie chimique : gaz de protection en remplacement, nettoyage, étanchéité, détection de fuites, trempe du coke sec ; gaz utilisé dans la régénération des catalyseurs, le fractionnement du pétrole, la production de fibres chimiques, etc.
8. Industrie des engrais : matières premières d’engrais azotés ; gaz pour le remplacement, l’étanchéité, le lavage et la protection du catalyseur.
9. Industrie du plastique : transmission pneumatique de particules de plastique ; anti-oxydation dans la production et le stockage du plastique, etc.
10. Industrie du caoutchouc : emballage et stockage du caoutchouc ; production de pneus, etc.
11. Industrie du verre : gaz protecteur dans le processus de production du verre flotté.
12. Industrie pétrolière : chargement et purification de l'azote des stockages, conteneurs, tours de craquage catalytique, pipelines, etc. ; tests d'étanchéité à la pression d'air des systèmes de pipelines, etc.
13. Développement pétrolier offshore ; couverture gazeuse de plateformes d'extraction pétrolière offshore, injection sous pression d'azote pour l'extraction pétrolière, inertage de réservoirs de stockage, conteneurs, etc.
14. Entreposage : Pour éviter que les matériaux inflammables présents dans les caves et les entrepôts ne prennent feu et n'explosent, remplissez-les d'azote.
15. Transport maritime : gaz utilisé pour le nettoyage et la protection des pétroliers.
16. Technologie aérospatiale : booster de carburant pour fusée, gaz de remplacement pour rampe de lancement et gaz de protection de sécurité, gaz de contrôle des astronautes, salle de simulation spatiale, gaz de nettoyage pour les conduites de carburant des avions, etc.
17. Application dans les industries minières du pétrole, du gaz et du charbon : le remplissage du puits de pétrole avec de l'azote peut non seulement augmenter la pression dans le puits et augmenter la production de pétrole, mais l'azote peut également être utilisé comme coussin dans la mesure des tiges de forage. , évitant complètement la pression de boue dans le puits. Possibilité d'écraser la colonne tubulaire inférieure. En outre, l'azote est également utilisé dans les opérations de fond telles que l'acidification, la fracturation, les soufflages hydrauliques et le réglage du packer hydraulique. Le remplissage du gaz naturel avec de l'azote peut réduire le pouvoir calorifique. Lors du remplacement des pipelines par du pétrole brut, l’azote liquide peut être utilisé pour brûler et injecter des matériaux aux deux extrémités afin de les solidifier et de les sceller.
18. Autres :
A. Les peintures et revêtements sont remplis d'azote et d'oxygène pour empêcher la polymérisation de l'huile en séchant ; les réservoirs de stockage de pétrole et de gaz naturel, les conteneurs et les pipelines de transport sont remplis d'azote et d'oxygène, etc.
B. Pneus de voiture
(1) Améliorer la stabilité et le confort de conduite des pneus
L'azote est un gaz diatomique presque inerte aux propriétés chimiques extrêmement inactives. Les molécules de gaz sont plus grosses que les molécules d'oxygène, ne sont pas sujettes à la dilatation et à la contraction thermique et ont une petite plage de déformation. Son taux de pénétration dans le flanc du pneu est environ 30 à 40 % plus lent que celui de l'air, et il peut maintenir stabiliser la pression des pneus, améliorer la stabilité de conduite des pneus et assurer le confort de conduite ; l'azote a une faible conductivité audio, équivalente à 1/5 de l'air ordinaire. L'utilisation d'azote peut réduire efficacement le bruit des pneus et améliorer le silence de conduite.
(2) Empêcher l'éclatement des pneus et le manque d'air
Les crevaisons sont la première cause d’accidents de la route. Selon les statistiques, 46 % des accidents de la route sur les autoroutes sont causés par une défaillance des pneus, parmi lesquels les éclatements de pneus représentent 70 % du total des accidents de pneus. Lorsque la voiture roule, la température des pneus augmente en raison du frottement avec le sol. Surtout lors de la conduite à grande vitesse et lors d'un freinage d'urgence, la température du gaz dans le pneu augmentera rapidement et la pression des pneus augmentera fortement, il existe donc un risque d'éclatement du pneu. Les températures élevées font vieillir le caoutchouc du pneu, réduisent sa résistance à la fatigue et provoquent une usure importante de la bande de roulement, ce qui constitue également un facteur important d'éclatement possible du pneu. Comparé à l’air ordinaire à haute pression, l’azote de haute pureté est sans oxygène et ne contient presque pas d’eau ni d’huile. Il a un faible coefficient de dilatation thermique, une faible conductivité thermique, une augmentation lente de la température, ce qui réduit la vitesse d'accumulation de chaleur des pneus, est ininflammable et ne supporte pas la combustion. , de sorte que le risque d'éclatement d'un pneu peut être considérablement réduit.
(3) Prolonger la durée de vie des pneus
Après avoir utilisé de l'azote, la pression des pneus est stable et le changement de volume est faible, ce qui réduit considérablement la possibilité de frottement irrégulier des pneus, tels que l'usure du sommet, l'usure des épaulements du pneu et l'usure excentrique, et augmente la durée de vie du pneu ; le vieillissement du caoutchouc est affecté par les molécules d'oxygène dans l'air. En raison de l'oxydation, sa résistance et son élasticité diminuent après le vieillissement et il y aura des fissures. C'est l'une des raisons pour lesquelles la durée de vie des pneus est raccourcie. Le dispositif de séparation de l'azote peut éliminer au maximum l'oxygène, le soufre, l'huile, l'eau et d'autres impuretés dans l'air, réduisant efficacement le degré d'oxydation de la doublure intérieure du pneu et la corrosion du caoutchouc, et ne corrodera pas la jante métallique, prolongeant ainsi la durée de vie du pneu. . La durée de vie réduit également considérablement la rouille de la jante.
(4) Réduire la consommation de carburant et protéger l’environnement
Une pression des pneus insuffisante et une résistance au roulement accrue après échauffement entraîneront une augmentation de la consommation de carburant lors de la conduite. L'azote, en plus de maintenir une pression des pneus stable et de retarder la réduction de la pression des pneus, est sec, ne contient ni huile ni eau et a une faible conductivité thermique. , la fonction de chauffage lent réduit l'augmentation de la température lorsque le pneu fonctionne, et la déformation du pneu est faible, l'adhérence est améliorée, etc., et la résistance au roulement est réduite, permettant ainsi d'atteindre l'objectif de réduction de la consommation de carburant.
2. Application de la congélation à l’azote liquide
1. Médecine cryogénique : chirurgie, traitement cryogénique, réfrigération du sang, congélation de médicaments et concassage cryogénique, etc.
2. Bio-ingénierie : cryoconservation et transport de plantes précieuses, de cellules végétales, de matériel génétique, etc.
3. Traitement des métaux : traitement par congélation du métal, pliage de fontes gelées, extrusion et meulage, etc.
4. Transformation des aliments : équipement de congélation rapide, congélation et transport des aliments, etc.
5. Technologie aérospatiale : dispositifs de lancement, sources froides des salles de simulation spatiale, etc.
3. Avec les progrès de la science et de la technologie et le développement de la construction économique, la gamme d'applications de l'azote est devenue de plus en plus large et a pénétré de nombreux secteurs industriels et domaines de la vie quotidienne.
1. Application au traitement thermique des métaux : Le traitement thermique d'atmosphère à base d'azote avec une odeur d'azote comme composant de base est une nouvelle technologie et un nouveau processus pour les économies d'énergie, la sécurité, la non-pollution de l'environnement et la pleine utilisation des ressources naturelles. Il a été démontré que presque tous les processus de traitement thermique, y compris la trempe, le recuit, la carburation, la carbonitruration, la nitruration douce et la recarburation, peuvent être réalisés en utilisant une atmosphère gazeuse à base d'azote. La qualité des pièces métalliques traitées peut être comparable à celle des traitements traditionnels sous atmosphère endothermique. Ces dernières années, le développement, la recherche et l'application de ce nouveau procédé en Allemagne et à l'étranger ont pris de l'ampleur et ont obtenu des résultats fructueux.
2. Application dans l'industrie électronique : Dans le processus de production de composants électroniques et de composants semi-conducteurs, de l'azote d'une pureté supérieure à 99,999 % doit être utilisé comme gaz protecteur. À l'heure actuelle, la Chine utilise de l'azote de haute pureté comme gaz porteur et gaz protecteur dans les processus de production de tubes cathodiques pour téléviseurs couleur, de circuits intégrés à grande échelle, de cristaux liquides et de tranches de silicium semi-conducteurs.
3. Application dans le processus de production de fibres chimiques : l'azote de haute pureté est souvent utilisé comme gaz protecteur dans la production de fibres chimiques pour empêcher les produits en fibres chimiques d'être oxydés pendant la production et d'affecter la couleur. Plus la pureté de l'azote est élevée, plus la couleur des produits en fibres chimiques est belle. Aujourd'hui, certaines nouvelles usines de fibres chimiques en Chine sont équipées d'appareils à azote de haute pureté.
4. Application au stockage et à la conservation résidentiels : À l’heure actuelle, la méthode consistant à sceller les entrepôts, à les remplir d’azote et à éliminer l’air a été largement utilisée dans les pays étrangers pour stocker les céréales. Notre pays a également testé avec succès cette méthode et est entré dans la phase de promotion et d'application pratique. L'utilisation des gaz d'échappement d'azote pour stocker des céréales telles que le riz, le blé, l'orge, le maïs et le riz peut prévenir les insectes, la chaleur et la moisissure, afin qu'elles puissent être conservées en bonne qualité tout au long de l'été. Cette méthode consiste à sceller hermétiquement le grain avec un chiffon en plastique, à l'évacuer d'abord dans un état de vide faible, puis à le remplir d'azote d'une pureté d'environ 98 % jusqu'à ce que les pressions interne et externe soient équilibrées. Cela peut priver le grain d’oxygène, réduire l’intensité respiratoire du grain et inhiber la reproduction des micro-organismes. Tous les foreurs mourront par manque d’oxygène dans les 36 heures. Cette méthode de réduction de l'oxygène et de destruction des insectes permet non seulement d'économiser beaucoup d'argent (environ un pour cent du coût d'une fumigation avec des médicaments hautement toxiques tels que le phosphure de zinc), mais maintient également la fraîcheur et la valeur nutritionnelle des aliments et prévient les infections bactériennes. et la contamination par les médicaments.
Le stockage et la conservation remplis d'azote des fruits, des légumes, du thé, etc. sont également la méthode la plus avancée. Cette méthode peut ralentir le métabolisme des fruits, légumes, feuilles, etc. dans un environnement riche en azote et faible en oxygène, comme si on entrait en état d'hibernation, en inhibant la post-maturation et en les gardant ainsi frais pendant une longue période. Selon des tests, les pommes conservées sous azote sont toujours croustillantes et délicieuses après 8 mois, et le coût de conservation des pommes par kilogramme est d'environ 1 centime. Le stockage rempli d'azote peut réduire considérablement la perte de fruits pendant la haute saison, assurer l'approvisionnement en fruits sur le marché hors saison, améliorer la qualité des fruits exportés et augmenter les revenus en devises.
Le thé est aspiré et rempli d'azote, c'est-à-dire que le thé est placé dans un sac à double couche d'aluminium-platine (ou de feuille composite nylon-polyéthylène-aluminium), l'air est extrait, l'azote est injecté et le sac est scellé. Après un an, la qualité du thé sera fraîche, la soupe au thé sera claire et lumineuse et le goût sera pur et parfumé. Évidemment, utiliser cette méthode pour conserver le thé frais est bien meilleur que l’emballage sous vide ou la congélation.
À l’heure actuelle, de nombreux aliments sont encore conditionnés sous vide ou surgelés. Les emballages sous vide sont sujets aux fuites d’air et les emballages congelés sont sujets à la détérioration. Aucun d’entre eux n’est aussi efficace qu’un emballage sous vide rempli d’azote.
5. Application à la technologie aérospatiale
L'univers est froid, sombre et dans un vide poussé. Lorsque les humains vont au paradis, ils doivent d’abord mener des expériences de simulation spatiale sur le terrain. L'azote liquide et l'hélium liquide doivent être utilisés pour simuler l'espace. Aux États-Unis, les chambres de simulation spatiale à grande échelle consomment 300 000 mètres cubes d’azote gazeux par mois pour effectuer des tests de simulation en soufflerie à grande échelle. Sur la fusée, afin d'assurer le fonctionnement sûr du dispositif à hydrogène liquide inflammable et explosif, des extincteurs à l'azote sont installés aux endroits appropriés. L'azote à haute pression est également le gaz d'alimentation sous pression pour le carburant des fusées (hydrogène liquide-oxygène liquide) et le gaz de nettoyage pour la conduite de combustion.
Avant le décollage d'un avion ou après l'atterrissage, afin d'assurer la sécurité et de prévenir les risques d'explosion dans la chambre de combustion du moteur, il est généralement nécessaire de nettoyer la chambre de combustion du moteur à l'azote.
De plus, l’azote est également utilisé comme gaz protecteur dans les réacteurs atomiques.
Bref, l’azote est de plus en plus privilégié en termes de protection et d’assurance. La demande d’azote augmente avec le développement et l’importance de l’industrie. Avec le développement rapide de la construction économique de mon pays, la quantité d'azote utilisée dans mon pays augmentera également rapidement.
Heure de publication : 27 février 2024
