Instalasi untuk memperoleh nitrogen murni dari udara. Metode produksi nitrogen

Semua metode produksi nitrogen dalam industri didasarkan pada pemisahan udara atmosfer, yang merupakan bahan baku yang paling mudah diakses dan mengandung sekitar 75% dari produk target. Metode lain dicirikan oleh biaya per unit yang tinggi dan digunakan terutama di laboratorium penelitian. Dalam industri, nitrogen diperoleh baik untuk kebutuhan sendiri maupun untuk dijual. Dari pabrik pemisahan udara, gas jadi dipasok langsung ke konsumen atau dipompa ke dalam silinder untuk penyimpanan dan transportasi.

Produksi nitrogen dalam industri dilakukan menurut tiga teknologi:

  • kriogenik;
  • selaput;
  • adsorpsi.

Kami menawarkan 5 jenis peralatan


stasiun nitrogen

Produksi kriogenik

Metode ini terdiri dari penguapan fraksional dari udara cair dan didasarkan pada perbedaan titik didih komponennya. Prosesnya berlangsung dalam beberapa tahap:

  • Udara dikompresi dalam unit kompresor dengan ekstraksi panas simultan dilepaskan selama kompresi.
  • Sebelum mendapatkan nitrogen dari udara cair menghilangkan air dan karbon dioksida yang menjadi padat dan mengendap.
  • Setelah tekanan berkurang, campuran mulai mendidih, dan suhunya turun menjadi -196 °C. Nitrogen, oksigen, dan gas mulia diuapkan secara berurutan.

      • Produksi nitrogen kriogenik dalam industri dibenarkan dengan biaya yang signifikan, serta dengan persyaratan tinggi untuk komposisinya. Kemurnian produk akhir mencapai 99,9999%. Peralatan intensif energi dan keseluruhan sangat kompleks, membutuhkan pelatihan profesional untuk personel pemeliharaan dan teknologi.

    Pemisahan membran nitrogen

    Nitrogen teknis dalam keadaan cair dan gas diperoleh dari udara atmosfer. Substansi adalah unsur kimia yang cukup umum. Atmosfer bumi adalah 75% nitrogen, tetapi dalam bentuknya yang murni, tidak cocok untuk bernafas. Namun demikian, ratusan proses terjadi dalam tubuh manusia, yang kecepatan dan kualitasnya dipengaruhi oleh zat ini. Misalnya, nitrogen adalah bagian dari hemoglobin, asam amino dan protein. Selain itu, ditemukan dalam sel tumbuhan dan hewan.

    Molekul gas mengandung dua atom yang terikat sangat erat. Agar nitrogen menjadi bagian dari senyawa kimia, ikatan ini harus diputus atau dilemahkan, dan ini cukup sulit. Jauh lebih mudah adalah proses kebalikan dari pelepasan nitrogen dari berbagai senyawa. Reaksi pembakaran selalu berlangsung dengan pembentukan gas bebas.

    Sumber nitrogen yang kaya adalah nitrat Chili (natrium nitrit). Pada awal abad ke-19, pupuk dan bubuk mesiu diperoleh darinya. Seiring waktu, cadangan mineral berkurang, dan kebutuhan nitrat hanya meningkat. Pada awal abad ke-20, nitrogen diperoleh dari udara atmosfer dan terikat menjadi amonia. Untuk melakukan ini, perlu untuk menerapkan suhu tinggi, tekanan dan memasukkan katalis ke dalam reaksi. Sejak itu, masalah memperoleh nitrogen telah menerima solusi baru, karena atmosfer adalah sumbernya yang tidak ada habisnya.

    Karena sifat inert dan lainnya, gas ini telah menemukan aplikasi di:

    • pengembangan lapisan batubara;
    • pengeboran sumur;
    • kemasan produk;
    • pemadam kebakaran;
    • pemrosesan logam suhu tinggi, dll.

    Sifat fisik zat

    Dalam kondisi normal (pada tekanan atmosfer 760 mm Hg dan suhu 0 ° C), zat tersebut adalah gas yang tidak berbau dan tidak berwarna yang sukar larut dalam air. Itu tidak bereaksi dengan elemen lain kecuali lithium. Ketika dipanaskan, nitrogen memperoleh kemampuan untuk berdisosiasi menjadi atom dan menciptakan berbagai senyawa kimia. Reaksinya dengan hidrogen paling diminati, sebagai akibatnya diperoleh amonia, yang digunakan untuk pembuatan pupuk, pendingin, serat sintetis, dll. Nitrogen gas tahan api dan ledakan, dan juga mencegah pembusukan dan oksidasi . Zat ini tidak beracun, oleh karena itu tidak memiliki efek berbahaya terhadap lingkungan. Tetapi dengan inhalasi yang berkepanjangan, itu menyebabkan kekurangan oksigen dan mati lemas.

    Ketika didinginkan hingga -195.8 ° C, nitrogen berubah menjadi cairan yang menyerupai air biasa dalam penampilan. Titik didih zat ini agak lebih rendah daripada oksigen. Oleh karena itu, ketika udara cair dipanaskan, nitrogen mulai menguap terlebih dahulu. Properti ini mendasari prinsip modern produksi produk kimia. Pengulangan pencairan dan pendidihan yang berulang memungkinkan untuk memperoleh nitrogen dan oksigen dalam konsentrasi yang diinginkan. Proses ini disebut rektifikasi.

    Jika nitrogen dalam keadaan cair, yang volumenya 1 liter, dipanaskan hingga + 20 ° C, ia akan menguap dan membentuk 700 liter gas. Oleh karena itu, zat tersebut disimpan dalam wadah tipe terbuka khusus dengan insulasi vakum atau dalam bejana tekan kriogenik.

    Pendinginan nitrogen selanjutnya hingga -209,86°C mengubahnya menjadi keadaan agregasi padat. Kristal putih besar diperoleh. Setelah kontak berikutnya dengan udara, massa seperti salju menyerap oksigen dan meleleh.

    produksi industri

    Saat ini, tiga teknologi terutama digunakan untuk memproduksi nitrogen inert, berdasarkan pemisahan udara atmosfer:

    • kriogenik;
    • selaput;
    • adsorpsi.

    Pemisahan tanaman kriogenik beroperasi berdasarkan prinsip pencairan udara. Pertama, dikompresi oleh kompresor, kemudian melewati penukar panas dan mengembang dalam expander. Akibatnya, udara yang didinginkan menjadi cair. Karena titik didih oksigen dan nitrogen yang berbeda, mereka terpisah. Proses ini diulang berkali-kali pada pelat distilasi khusus. Itu berakhir dengan memperoleh oksigen, argon, dan nitrogen paling murni. Metode ini paling efektif untuk perusahaan besar karena dimensi sistem yang signifikan, kompleksitas permulaan dan pemeliharaannya. Keuntungan dari metode ini adalah memungkinkan untuk memperoleh nitrogen dengan kemurnian tertinggi, baik cair maupun gas, dalam jumlah berapa pun. Dalam hal ini, konsumsi energi untuk pembuatan 1 liter zat adalah 0,4-1,6 kW / jam (tergantung pada skema teknologi instalasi).

    Teknologi pemisahan gas membran mulai digunakan pada tahun 70-an abad terakhir. Efektivitas biaya dan efisiensi yang tinggi dari metode ini telah menjadi alternatif yang layak untuk metode kriogenik dan adsorpsi untuk memperoleh nitrogen murni. Saat ini, pabrik menggunakan membran kinerja tinggi generasi terbaru. Sekarang ini bukan film, tetapi ribuan serat berongga, di mana lapisan selektif diterapkan. Tidak ada komponen yang bergerak dalam instalasi, sehingga durasi operasinya tanpa kerusakan meningkat secara signifikan. Udara yang disaring dimasukkan ke dalam sistem. Oksigen melewatinya dengan bebas, dan nitrogen dihilangkan di bawah tekanan melalui sisi berlawanan dari membran dan dikirim ke akumulator. Dengan bantuan tanaman ini, zat dengan kemurnian hingga 99,95% diproduksi. Dengan demikian, produksi nitrogen dari udara atmosfer dilakukan. Kemurnian terbatas dari nitrogen yang dihasilkan tidak memungkinkan penggunaan metode ini oleh produsen besar dengan kebutuhan besar akan nitrogen dengan kemurnian tinggi.

    Di perusahaan-perusahaan di mana nitrogen dengan kemurnian tinggi dibutuhkan dalam volume besar, instalasi digunakan untuk memisahkan campuran gas menggunakan adsorben. Secara struktural, itu terdiri dari dua kolom. Masing-masing mengandung zat yang secara selektif menyerap campuran gas. Pengoperasian pabrik produksi nitrogen membutuhkan udara atmosfer dan listrik.

    Awalnya, udara memasuki kompresor, di mana ia dikompresi. Kemudian dimasukkan ke penerima, yang menyamakan tekanannya. Karena udara tidak boleh mengandung uap air, debu, karbon dioksida, nitrogen oksida, asetilena, dan kotoran lainnya, maka udara disaring. Tahap utama pemisahan adsorpsi campuran gas dimulai. Aliran udara dilewatkan melalui satu kolom saringan molekul karbon selama mereka mampu menyerap oksigen. Setelah itu permukaan adsorben harus dibersihkan yaitu diregenerasi dengan depressurizing atau menaikkan temperatur. Dan udara dikirim ke kolom kedua. Pada saat ini, nitrogen melewati unit dan terakumulasi di penerima. Durasi siklus adsorpsi dan regenerasi hanya beberapa menit. Kemurnian nitrogen yang dihasilkan oleh teknologi ini adalah 99,9995%.

    Keuntungan dari tanaman adsorpsi:

    • mulai dan berhenti dengan cepat;
    • kemungkinan kendali jarak jauh;
    • kemampuan memisahkan yang tinggi;
    • konsumsi daya rendah;
    • kemungkinan penyesuaian kembali operasional;
    • kontrol mode otomatis;
    • biaya perawatan yang rendah.

    Aplikasi Gas

    Saat ini, produk ini diminati di banyak industri: gas, makanan, metalurgi. Namun, produksi nitrogen skala besar relevan secara khusus untuk industri petrokimia. Area aplikasi utama adalah pembuatan asam dengan nama yang sama dan pupuk lainnya untuk pertanian. Dalam rekayasa, nitrogen digunakan untuk mendinginkan berbagai peralatan dan unit. Ini menciptakan lingkungan lembam saat memompa cairan yang mudah terbakar.

    Dalam industri farmasi, nitrogen digunakan untuk mengangkut bahan baku kimia, melindungi tangki, dan mengemas obat-obatan. Dalam elektronik, ini mencegah oksidasi selama proses pembuatan semikonduktor.

    Dalam industri makanan, nitrogen cair digunakan sebagai elemen pendingin dan pembekuan. Dalam bentuk gas, digunakan untuk menciptakan suasana inert saat pembotolan minuman dan minyak non-karbonasi, dan juga untuk memproduksi propelan untuk kaleng semprot.

    Metode pemadaman api yang paling efektif adalah pemadam api nitrogen. Menguap, zat dengan cepat menggantikan oksigen, yang diperlukan untuk mempertahankan pembakaran, dan api padam. Nitrogen kemudian dengan cepat dikeluarkan dari ruangan, menghemat barang berharga yang dapat rusak karena busa, bubuk, atau air.

    Dalam kedokteran, sel dan organ diawetkan dengan bantuan pengawetan kriogenik. Selain itu, nitrogen cair menghancurkan area jaringan yang terkena.

    Penyimpanan dan keamanan

    Nitrogen dalam keadaan cair diangkut melalui jalan darat dalam bejana atau tangki kriogenik khusus. Zat gas dikirim ke konsumen dalam bentuk terkompresi dalam silinder hitam. Nitrogen disimpan dalam bejana Dewar dengan dinding ganda, di antaranya terdapat ruang hampa. Untuk mengurangi perpindahan panas, permukaan dibuat seperti cermin karena lapisan perak. Bejana dewar dapat memiliki ukuran yang berbeda. Wadah yang menampung puluhan liter terbuat dari logam. Dalam wadah seperti itu, zat tersebut dapat disimpan selama beberapa minggu.

    Kontak jangka pendek kulit dengan nitrogen cair tidak menimbulkan bahaya serius, karena bantalan udara dengan konduktivitas termal rendah terbentuk pada titik kontak. Dialah yang melindungi jaringan dari cedera. Kontak berkepanjangan nitrogen dengan kulit, mata atau selaput lendir menyebabkan kerusakan parah. Jika terjadi kontak dengan zat tersebut, area yang terkena harus segera dicuci dengan banyak air.

    Ketika nitrogen menguap, ia terakumulasi di lantai ruang kerja karena suhu rendah dan kepadatan lebih tinggi daripada udara. Tanpa disadari oleh seseorang, konsentrasi zat yang tinggi tercipta, dan jumlah oksigen berkurang. Ini mempengaruhi kesejahteraan umum: ritme pernapasan terganggu dan denyut nadi menjadi lebih cepat. Dengan hasil situasi yang parah, kesadaran terganggu dan kemampuan untuk bergerak hilang. Bahayanya terletak pada kenyataan bahwa keracunan terjadi tanpa disadari oleh seseorang, korban tidak menyadari keseriusan situasi. Oleh karena itu, ruangan tempat nitrogen diproduksi atau digunakan harus dilengkapi dengan sistem ventilasi yang andal.

    Pabrik pemisahan udara modern

    Perusahaan Sovremennye gazovye tekhnologii mengusulkan untuk menolak membeli zat ini, mengatur produksi independennya. Dalam hal ini, biaya nitrogen yang dihasilkan adalah 10-20 kali lebih sedikit daripada yang dibeli. Jika fasilitas Anda membutuhkan sumber nitrogennya sendiri, para ahli kami akan memberi tahu Anda spesifikasi tanaman yang tersedia. Kami akan membantu Anda membuat pilihan unit yang terbaik, mengatur pengiriman, pemasangan, commissioning, dan commissioningnya.

    Hasilkan nitrogen sendiri - kirim aplikasi untuk peralatan dari halaman situs web kami!

    Nitrogen

    NITROGEN-sebuah; m.[Perancis] azote dari bahasa Yunani. an- - tidak-, tanpa- dan zōtikos - memberi kehidupan]. Unsur kimia (N), gas tidak berwarna dan tidak berbau yang tidak mendukung respirasi dan pembakaran (menjadi bagian utama udara berdasarkan volume dan massa, adalah salah satu nutrisi tanaman utama).

    ◁ Nitrogen, th, th. Ah asam. Ah, pupuk. Nitrogen, th, th. Ah asam.

    nitrogen

    (lat. Nitrogenium), unsur kimia golongan V dari sistem periodik. Nama dari bahasa Yunani. a... adalah awalan negatif, dan z adalah kehidupan (tidak mendukung pernapasan dan pembakaran). Nitrogen bebas terdiri dari molekul 2 atom (N 2); gas tidak berwarna dan tidak berbau; kepadatan 1,25 g/l, t pl -210ºC, t kip -195.8ºC. Secara kimiawi sangat inert, tetapi bereaksi dengan senyawa kompleks logam transisi. Komponen utama udara (78,09% dari volume), pemisahan yang menghasilkan nitrogen industri (lebih dari 3/4 digunakan untuk sintesis amonia). Ini digunakan sebagai media lembam untuk banyak proses teknologi; nitrogen cair - pendingin. Nitrogen merupakan salah satu unsur biogenik utama yang merupakan bagian dari protein dan asam nukleat.

    NITROGEN

    NITROGEN (lat. Nitrogenium - menimbulkan sendawa), N (dibaca "en"), unsur kimia periode kedua dari grup VA dari sistem periodik, nomor atom 7, massa atom 14.0067. Dalam bentuk bebasnya, itu adalah gas yang tidak berwarna, tidak berbau dan tidak berasa, sukar larut dalam air. Ini terdiri dari molekul N 2 diatomik dengan kekuatan tinggi. Mengacu pada non-logam.
    Nitrogen alami terdiri dari nuklida stabil (cm. NUKLIDE) 14 N (kandungan campuran 99,635% massa) dan 15 N. Konfigurasi lapisan elektron luar 2 s 2 2p 3 . Jari-jari atom nitrogen netral adalah 0,074 nm, jari-jari ion: N 3- - 0,132, N 3+ - 0,030 dan N 5+ - 0,027 nm. Energi ionisasi berturut-turut dari atom nitrogen netral masing-masing adalah 14,53, 29,60, 47,45, 77,47, dan 97,89 eV. Pada skala Pauling, keelektronegatifan nitrogen adalah 3,05.
    Sejarah penemuan
    Ditemukan pada tahun 1772 oleh ilmuwan Skotlandia D. Rutherford sebagai gas yang tidak cocok untuk bernafas dan pembakaran (“udara yang menyesakkan”) dan, tidak seperti CO 2, tidak diserap oleh larutan alkali sebagai bagian dari produk pembakaran batu bara, belerang dan fosfor. Segera ahli kimia Prancis A. L. Lavoisier (cm. Lavoisier Antoine Laurent) sampai pada kesimpulan bahwa gas "mencekik" adalah bagian dari udara atmosfer, dan mengusulkan nama "azote" untuk itu (dari bahasa Yunani azoos - tak bernyawa). Pada tahun 1784 fisikawan dan kimiawan Inggris G. Cavendish (cm. Cavendish Henry) menetapkan keberadaan nitrogen dalam sendawa (maka nama Latin untuk nitrogen, diusulkan pada tahun 1790 oleh ahli kimia Prancis J. Chantal).
    Berada di alam
    Di alam, nitrogen (molekuler) bebas adalah bagian dari udara atmosfer (di udara 78,09% volume dan 75,6% massa nitrogen), dan dalam bentuk terikat - dalam komposisi dua nitrat: natrium NaNO 3 (ditemukan di Chili , maka beri nama sendawa Chili (cm. NITER CHILE)) dan kalium KNO 3 (ditemukan di India, maka nama sendawa India) - dan sejumlah senyawa lainnya. Dalam hal prevalensi di kerak bumi, nitrogen menempati urutan ke-17, menyumbang 0,0019% massa kerak bumi. Terlepas dari namanya, nitrogen hadir di semua organisme hidup (1-3% berat kering), menjadi elemen biogenik yang paling penting. (cm. UNSUR BIOGENIK). Ini adalah bagian dari molekul protein, asam nukleat, koenzim, hemoglobin, klorofil dan banyak zat aktif biologis lainnya. Beberapa yang disebut mikroorganisme pengikat nitrogen mampu mengasimilasi molekul nitrogen dari udara, mengubahnya menjadi senyawa yang tersedia untuk digunakan oleh organisme lain (lihat Fiksasi nitrogen (cm. FIKSASI NITROGEN)). Transformasi senyawa nitrogen dalam sel hidup adalah bagian penting dari metabolisme semua organisme.
    Resi
    Dalam industri, nitrogen diperoleh dari udara. Untuk melakukan ini, udara terlebih dahulu didinginkan, dicairkan, dan udara cair dikenai distilasi (destilasi). Titik didih nitrogen sedikit lebih rendah (-195,8 °C) daripada komponen udara lainnya - oksigen (-182,9 °C), oleh karena itu, ketika udara cair dipanaskan dengan hati-hati, nitrogen menguap terlebih dahulu. Gas nitrogen dipasok ke konsumen dalam bentuk terkompresi (150 atm. atau 15 MPa) dalam silinder hitam dengan tulisan kuning "nitrogen". Simpan nitrogen cair dalam labu Dewar (cm. KAPAL DEWAR).
    Di laboratorium, nitrogen murni (“kimia”) diperoleh dengan menambahkan larutan jenuh amonium klorida NH 4 Cl ke natrium nitrit NaNO 2 padat saat dipanaskan:
    NaNO 2 + NH 4 Cl \u003d NaCl + N 2 + 2H 2 O.
    Anda juga dapat memanaskan amonium nitrit padat:
    NH 4 NO 2 \u003d N 2 + 2H 2 O.
    Sifat fisik dan kimia
    Kepadatan gas nitrogen pada 0 ° C adalah 1.25046 g / dm 3, nitrogen cair (pada titik didih) - 0,808 kg / dm 3. Gas nitrogen pada tekanan normal pada -195,8 °C berubah menjadi cairan tidak berwarna, dan pada -210,0 °C - menjadi padatan putih. Dalam keadaan padat, itu ada dalam bentuk dua modifikasi polimorfik: di bawah -237,54 ° C, bentuk dengan kisi kubik stabil, di atas - dengan heksagonal.
    Suhu kritis nitrogen adalah –146,95 °C, tekanan kritis 3,9 MPa, titik rangkap tiga terletak pada suhu –210,0 °C dan tekanan 125,03 hPa, yang berarti bahwa nitrogen pada suhu kamar tidak , bahkan tekanan yang sangat tinggi, tidak dapat dicairkan.
    Panas penguapan nitrogen cair adalah 199,3 kJ/kg (pada titik didih), panas peleburan nitrogen adalah 25,5 kJ/kg (pada –210 °C).
    Energi ikat atom dalam molekul N2 sangat tinggi yaitu sebesar 941,6 kJ/mol. Jarak antara pusat atom dalam suatu molekul adalah 0,110 nm. Hal ini menunjukkan bahwa ikatan antara atom nitrogen adalah rangkap tiga. Kekuatan molekul N2 yang tinggi dapat dijelaskan dengan metode orbital molekul. Skema energi pengisian orbital molekul pada molekul N 2 menunjukkan bahwa hanya orbital s- dan p pengikat yang terisi elektron di dalamnya. Molekul nitrogen bersifat non-magnetik (diamagnetik).
    Karena kekuatan molekul N2 yang tinggi, proses penguraian berbagai senyawa nitrogen (termasuk heksogen eksplosif yang terkenal (cm. HEXOGEN)) ketika dipanaskan, dipukul, dll., mengarah pada pembentukan molekul N 2 . Karena volume gas yang dihasilkan jauh lebih besar daripada volume bahan peledak aslinya, sebuah ledakan bergemuruh.
    Secara kimia, nitrogen agak lembam dan hanya bereaksi dengan litium logam pada suhu kamar. (cm. LITHIUM) dengan pembentukan litium nitrida padat Li 3 N. Dalam senyawa, ia menunjukkan berbagai tingkat oksidasi (dari –3 hingga +5). Membentuk amonia dengan hidrogen (cm. AMONIA) NH3. Hidrazin diperoleh secara tidak langsung (bukan dari zat sederhana) (cm. HIDRAZIN) N 2 H 4 dan asam nitrit HN 3 . Garam dari asam ini adalah azida (cm. AZIDES). Timbal azida Pb (N 3) 2 terurai pada benturan, sehingga digunakan sebagai detonator, misalnya pada catridge primer.
    Beberapa oksida nitrogen diketahui (cm. NITROGEN OKSIDA). Nitrogen tidak langsung bereaksi dengan halogen; NF 3, NCl 3, NBr 3 dan NI 3, serta beberapa oksihalida (senyawa yang, selain nitrogen, termasuk atom halogen dan oksigen, misalnya, NOF 3) diperoleh secara tidak langsung.
    Nitrogen halida tidak stabil dan mudah terurai saat dipanaskan (sebagian - selama penyimpanan) menjadi zat sederhana. Jadi, NI 3 mengendap saat mengeringkan larutan amonia dan yodium tingtur. Sudah dengan sedikit kejutan, NI 3 kering meledak:
    2NI 3 = N 2 + 3I 2 .
    Nitrogen tidak bereaksi dengan belerang, karbon, fosfor, silikon dan beberapa non-logam lainnya.
    Ketika dipanaskan, nitrogen bereaksi dengan magnesium dan logam alkali tanah, dan nitrida seperti garam dari rumus umum M 3 N 2 muncul, yang terurai dengan air untuk membentuk hidroksida dan amonia yang sesuai, misalnya:
    Ca 3 N 2 + 6H 2 O \u003d 3Ca (OH) 2 + 2NH 3.
    Nitrida logam alkali berperilaku serupa. Interaksi nitrogen dengan logam transisi mengarah pada pembentukan nitrida seperti logam padat dari berbagai komposisi. Misalnya, ketika besi dan nitrogen bereaksi, nitrida besi dengan komposisi Fe 2 N dan Fe 4 N terbentuk. Ketika nitrogen dipanaskan dengan asetilena C 2 H 2, hidrogen sianida HCN dapat diperoleh.
    Dari senyawa anorganik kompleks nitrogen, asam nitrat adalah yang paling penting. (cm. ASAM SENDAWA) HNO 3, garamnya adalah nitrat (cm. NITRAT), sebaik asam nitrat HNO 2 dan garam nitritnya (cm. NITRIT).
    Aplikasi
    Dalam industri, gas nitrogen terutama digunakan untuk menghasilkan amonia. (cm. AMONIA). Sebagai gas inert secara kimia, nitrogen digunakan untuk menyediakan lingkungan inert dalam berbagai proses kimia dan metalurgi, saat memompa cairan yang mudah terbakar. Nitrogen cair banyak digunakan sebagai refrigeran (cm. PENDINGIN), digunakan dalam pengobatan, terutama dalam tata rias. Pupuk mineral nitrogen berperan penting dalam menjaga kesuburan tanah. (cm. PUPUK MINERAL).


    kamus ensiklopedis. 2009 .

    Sinonim:

    Lihat apa itu "nitrogen" di kamus lain:

      - (N) unsur kimia, gas, tidak berwarna, tidak berasa dan tidak berbau; adalah 4/5 (79%) dari udara; ketukan berat 0,972; berat atom 14; mengembun menjadi cairan pada 140 ° C. dan tekanan 200 atmosfer; komponen dari banyak zat tumbuhan dan hewan. Kosakata… … Kamus kata-kata asing dari bahasa Rusia

      NITROGEN- NITROGEN, kimia. elemen, karakter. N (AZ Prancis), nomor seri 7, di. di. 14.008; titik didih 195.7°; 1 l A. pada 0 ° dan tekanan 760 mm. beratnya 1,2508 g [lat. Nitrogenium ("menimbulkan sendawa"), Jerman. Stickstoff ("mencekik ... ... Ensiklopedia Medis Besar

      - (lat. Nitrogenium) N, unsur kimia golongan V dari sistem periodik, nomor atom 7, massa atom 14.0067. Namanya berasal dari bahasa Yunani awalan negatif dan zoe life (tidak mendukung pernapasan dan pembakaran). Nitrogen bebas terdiri dari 2 atom ... ... Kamus Ensiklopedis Besar

      nitrogen- a m.azote m. Arab. 1787. Lexis.1. alkimia Materi pertama dari logam adalah logam merkuri. sl. 18. Paracelsus berangkat ke ujung dunia, menawarkan semua orang dengan harga yang sangat wajar Laudanum dan Azoth-nya, untuk menyembuhkan semua yang mungkin ... ... Kamus Sejarah Gallicisms of the Russian Language

      - (Nitrogenium), N, unsur kimia golongan V dari sistem periodik, nomor atom 7, massa atom 14.0067; gas, titik didih 195,80 shS. Nitrogen adalah komponen utama udara (78,09% volume), merupakan bagian dari semua organisme hidup (dalam tubuh manusia ... ... Ensiklopedia Modern

      Nitrogen- (Nitrogenium), N, unsur kimia golongan V dari sistem periodik, nomor atom 7, massa atom 14.0067; gas, bp 195.80°С. Nitrogen adalah komponen utama udara (78,09% volume), merupakan bagian dari semua organisme hidup (dalam tubuh manusia ... ... Kamus Ensiklopedis Bergambar

      - (tanda kimia N, berat atom 14) salah satu unsur kimia, gas tidak berwarna yang tidak memiliki bau atau rasa; sangat sedikit larut dalam air. Berat jenisnya adalah 0,972. Pictet di Jenewa dan Calheta di Paris berhasil memadatkan nitrogen dengan memasukkannya ke tekanan tinggi... Ensiklopedia Brockhaus dan Efron

      N (lat. Nitrogenium * a. nitrogen; n. Stickstoff; f. azote, nitrogene; dan. nitrogeno), kimia. unsur golongan V periodik. sistem Mendeleev, at.s. 7, di. m.14.0067. Dibuka pada tahun 1772 peneliti D. Rutherford. Dalam kondisi normal A.… … Ensiklopedia Geologi

      Suami, kimia. basa, unsur utama sendawa; sendawa, sendawa, sendawa; itu juga merupakan komponen utama, dalam jumlah, dari udara kita (volume nitrogen 79, oksigen 21). Nitrogen, nitrat, nitrat, mengandung nitrogen. Ahli kimia membedakan... Kamus Penjelasan Dahl

      Organogen, Kamus nitrogen sinonim Rusia. nitrogen n., jumlah sinonim: 8 gas (55) non-logam ... Kamus sinonim

      Nitrogen Ini adalah gas yang memadamkan api karena tidak membakar dan tidak mendukung pembakaran. Itu diperoleh dengan distilasi fraksional udara cair, disimpan di bawah tekanan dalam silinder baja. Nitrogen digunakan terutama untuk produksi amonia dan kalsium sianamida, dan ... ... Terminologi resmi

    Buku

    • Tes kimia. nitrogen dan fosfor. Karbon dan silikon. logam. Kelas 9 Ke buku teks G.E. Rudzitis. Standar Pendidikan Negara Federal, Borovskikh Tatyana Anatolyevna, Manual ini sepenuhnya konsisten dengan standar pendidikan negara bagian federal (generasi kedua). Manual ini mencakup tes yang mencakup 3 topik buku teks oleh G. E. Rudzitis, ... Kategori: Buku pegangan, tes, kumpulan soal kimia Seri: Perangkat pengajaran Penerbit:

    Pabrik untuk produksi nitrogen adalah peralatan yang kompleks, dengan bantuan nitrogen yang terkonsentrasi dari udara atmosfer. Konsentrasi nitrogen maksimum di outlet adalah 99,9999%. Indikator ini dapat disesuaikan tergantung pada tujuan gas.

    generator adsorpsi

    Produksi berlangsung dengan memasok udara terkompresi di bawah tekanan, yang dipompa oleh kompresor udara sekrup. Generator dilengkapi dengan sistem filtrasi dan pengering. Dalam hal ini, pengering udara dapat berupa jenis pendinginan atau jenis adsorpsi, tergantung pada tujuan dan konsentrasi nitrogen yang diperlukan. Dalam proses produksi, udara tekan melewati pembersihan kasar dan halus dan pengering, sementara mencapai titik embun + 3C dan kelas udara yang sesuai dengan ISO 8573-1:2010-1.4.1. Kemudian udara disuplai setelah penyaringan multi-tahap ke generator. Pada keluaran peralatan nitrogen, kami mendapatkan gas siap pakai di bawah tekanan hingga 10 bar. Stasiun ini terdiri dari dua kolom yang berisi adsorben untuk menyerap jenis gas yang sesuai. Setiap 8-15 tahun sekali, adsorben perlu diganti, tergantung pada kondisi operasi.
    Keuntungan dari generator nitrogen tipe adsorpsi:

    • sumber daya kerja yang besar;
    • mulai/berhenti cepat;
    • kemudahan pengoperasian;
    • kekompakan;
    • keandalan yang tinggi;
    • kontrol operator selama operasi tidak diperlukan;
    • otomatisasi penuh;
    • kemungkinan kendali jarak jauh melalui situs web General Gas.

    Pembangkit membran

    Pemisahan gas terjadi karena adanya membran pemisah gas. Udara yang disaring melewati modul membran. Aliran melewati ribuan serat selektif. Nitrogen keluar dari sisi sebaliknya dari membran, dan oksigen keluar melalui dindingnya.

    Produksi nitrogen melibatkan pemasangan yang memenuhi syarat dari seluruh jajaran peralatan yang memerlukan kepatuhan terhadap standar keselamatan.

    Peralatan produksi nitrogen yang diproduksi oleh General Gas menggunakan komponen dari produsen bersertifikat dan diuji untuk memenuhi standar kualitas dan keamanan unit industri yang tinggi.

    Peralatan ini memungkinkan pencapaian efisiensi energi yang tinggi dalam produksi nitrogen, yang digunakan di berbagai industri:

    • elektronik;
    • makanan;
    • pengerjaan logam;
    • farmasi;
    • metalurgi;
    • minyak dan gas;
    • petrokimia dan kimia.

    Dengan membeli peralatan untuk produksi nitrogen di perusahaan kami, Anda mendapatkan harga yang menguntungkan, jaminan, pengiriman dan pemasangan yang cepat.

    Bagaimana memilih peralatan untuk produksi nitrogen?

    Untuk memilih jenis unit pemisahan udara, Anda perlu memahami apa itu:

    Untuk mendapatkan gas industri dari udara atmosfer, saat ini ada tiga jenis unit pemisahan udara (ASU):

    • Pabrik pemisahan udara tipe kriogenik.
    • Pabrik pemisahan udara dari jenis adsorpsi.
    • Pabrik pemisahan udara membran.

    ASU jenis kriogenik adalah seperangkat peralatan yang melakukan pemrosesan berurutan dan pendinginan udara atmosfer ke suhu kriogenik dan pemisahan selanjutnya dengan perbaikan menjadi komponen: oksigen, nitrogen, argon, kripton, xenon.

    ASU kriogenik dibagi lagi:

    • Kecil = 30 300 m³/jam;
    • Sedang = 300 3000 m³/jam;
    • Tinggi > 3000 m³/jam;

    ASU tipe adsorpsi adalah seperangkat peralatan yang memisahkan udara atmosfer dengan melewatkannya melalui saringan molekuler, yang, berdasarkan strukturnya, dapat menjebak molekul gas. ASP adsorpsi dirancang untuk mendapatkan produk pemisahan utama dalam keadaan gas:

    • Oksigen;
    • Nitrogen.

    Kinerja tanaman adsorpsi tidak terbatas dan tergantung pada jumlah modul yang digunakan, tetapi ada batasan pada konsentrasi (kemurnian) produk pemisahan:

    • Konsentrasi gas oksigen outlet hingga 98%
    • Konsentrasi gas nitrogen keluar hingga 99,9995%

    ASU membran adalah seperangkat peralatan yang memisahkan udara terkompresi dengan melewatkannya melalui modul membran, di mana ia dipisahkan menjadi komponen utama: nitrogen dan oksigen. ASP membran dirancang untuk mendapatkan produk pemisahan dalam keadaan gas. Kinerja tanaman membran tergantung pada jumlah modul membran yang digunakan.

    • Konsentrasi gas oksigen di outlet hingga 90%.
    • Konsentrasi gas nitrogen di outlet hingga 99,5%.

    Juga, untuk mendapatkan gas gas di tempat konsumsi, gasifier kriogenik digunakan, yang, pada gilirannya, mengubah produk krio cair (nitrogen, oksigen atau argon) menjadi gas.

    Dalam hal ini, ASP apa yang harus digunakan untuk mendapatkan NITROGEN?

    Untuk memilih VRU, Anda perlu mengetahui parameter berikut:

    • Konsumsi gas nitrogen m³/h;
    • Tekanan nitrogen, Bar;
    • Konsentrasi nitrogen, % atau kandungan oksigen sisa;
    • Konsumsi puncak, jumlah "puncak", durasi dan frekuensi;
    • Opsi lokasi pemasangan (di luar ruangan, di dalam ruangan…);
    • komunikasi yang ada;
    • Jarak dari objek;
    • Jadwal kerja (konsumsi);
    • Ketersediaan staf.

    Mari kita lihat grafik visualnya:

    Pada grafik:

    1. Pengiriman dalam silinder
    2. Pengiriman dalam bentuk cair atau botol
    3. Pengiriman cair
    4. ASU kriogenik

    Pilihan sumber nitrogen adalah tugas yang kompleks dan menuntut; efisiensi proses produksi dan biaya produk akhir bergantung pada pilihan yang benar.

    Saat ini, pasar untuk generator nitrogen adsorpsi berkembang pesat dan di daerah yang membutuhkan nitrogen gas, generator jenis ini menunjukkan biaya produksi nitrogen terendah, yaitu ~ 0,3 kW per 1 meter kubik nitrogen.

    ^ 9.1 Informasi umum tentang nitrogen

    Nitrogen - dari bahasa Yunani "tak bernyawa", gas tidak berwarna tanpa warna dan bau, berat atom 14,0.

    Pada tahun 1772 nitrogen ditemukan oleh Scot Rutherford. Nitrogen tidak ada dalam keadaan bebas di alam. A. Lavoisier pada tahun 1787 menetapkan bahwa udara mengandung gas "vital" (mendukung respirasi dan pembakaran, yaitu oksigen) dan "mencekik". Pada tahun 1785 G. Cavendish menunjukkan bahwa nitrogen adalah bagian dari sendawa. Kemudian, mereka menemukan kelembaman nitrogen dalam keadaan bebas dan sifat pentingnya dalam senyawa dengan unsur lain, yaitu. dalam keadaan terikat. Nitrogen adalah unsur paling melimpah keempat (setelah hidrogen, helium, dan oksigen) di tata surya.

    Nitrogen merupakan salah satu unsur yang paling melimpah di bumi. Sebagian besar terkonsentrasi di atmosfer. Dalam komposisi udara, lebih dari 78%. Senyawa nitrogen alami adalah natrium nitrat, biasanya ditemukan di gurun (Chili, Asia Tengah). Batubara mengandung 1-2,5% nitrogen.

    Nitrogen sangat penting bagi kehidupan makhluk hidup. Protein hidup mengandung 16-17% nitrogen.

    ^ 9.2 Sifat fisika dan kimia

    Nitrogen sedikit lebih ringan dari udara ? =1,2506 kg/m 3 dalam kondisi normal).

    Titik lebur -209,86º Dengan, mendidih -195.8 Dengan.

    Nitrogen sulit dicairkan.

    Parameter kritis: t kr\u003d -174.1ºС, p kr =34,6 kg/m 2 .

    Kepadatan nitrogen cair ? dengan baik =808 kg/m 3 .

    Ini kurang larut dalam air daripada oksigen.

    Nitrogen hanya bereaksi dengan logam aktif (litium, kalsium, magnesium). Dengan elemen lain - hanya pada suhu tinggi dan adanya katalis, termasuk dengan hidrogen, terbentuk NH 3 - amonia.

    Nitrogen tidak membahayakan lingkungan dan tidak beracun. Tapi tinggal lama di kamar gas berbahaya bagi manusia, dan bernapas di lingkungan dengan kandungan oksigen kurang dari 19% mengancam jiwa.


      1. ^ Mendapatkan nitrogen dari udara

    Massa utama udara atmosfer adalah nitrogen (78,1%), jadi jelas bahwa paling rasional untuk mendapatkan nitrogen dari udara.

    Tiga metode produksi nitrogen saat ini digunakan dalam industri: pemisahan suhu rendah, adsorpsi dan teknologi membran.

    ^ Teknologi suhu rendah (kriogenik) pemisahan udara menjadi komponen (nitrogen, oksigen, argon, dan gas lainnya) didasarkan pada perbedaan suhu didih (atau pencairan) nitrogen dan oksigen selama pendinginan udara yang dalam.

    Pencairan nitrogen dan oksigen dalam kondisi industri dilakukan di pabrik expander. Udara pra-kompresi dan didinginkan mengembang dalam expander (piston atau turbo expander) hingga suhu -192º Dengan di mana udara benar-benar dicairkan dan menjadi cairan tidak berwarna. Jika udara cair sekarang sedikit dipanaskan
    (sampai -183ºC), maka nitrogen akan menguap darinya, dan oksigen akan tetap dalam bentuk cair. Proses ini disebut rektifikasi udara. Sebuah proses teknologi rinci dibahas di bagian oksigen. Perlu dicatat bahwa baik nitrogen dan oksigen secara bersamaan diproduksi di pabrik ini, yang kemudian dapat digunakan untuk berbagai tujuan, di berbagai lini teknologi.

    Instalasi ini berperforma tinggi, tetapi rumit dalam desain, stasioner, dan intensif energi. Mereka digunakan dalam industri dengan konsumsi nitrogen yang tinggi, seperti produksi amonia.

    adsorpsi Teknologi ini didasarkan pada adsorpsi - penyerapan zat dalam keadaan gas atau cair oleh permukaan benda padat atau cair (penyerap), paling sering padat.

    Penyerap adalah alat adsorpsi di mana campuran gas melewati lapisan penyerap berpori dan zat yang diperlukan diekstraksi darinya. Peredam adalah tindakan periodik dan terus menerus.

    Perangkat tersebut memiliki kapasitas kecil dan tidak digunakan untuk produksi nitrogen pada skala industri.

    ^ Teknologi membran (menggunakan saringan molekuler). Prinsip produksi nitrogen menggunakan teknologi ini didasarkan pada pemisahan molekul nitrogen dari udara bertekanan yang telah dibersihkan sebelumnya yang dipompa melalui unit membran (atau generator).

    Membran memiliki sifat permeabilitas selektif - metode yang progresif dan efisien dengan konsumsi energi yang rendah.

    Inti dari teknologi membran adalah pemisahan campuran gas karena perbedaan tekanan parsial pada permukaan luar dan dalam dari membran polyfiber. Setiap komponen memiliki tingkat penetrasi karakteristiknya sendiri, yang tergantung pada kemampuannya untuk larut dalam membran dan menembusnya. Gas "cepat" (H 2 , CO 2 , O 2 , He, dll.) dengan cepat menembus membran polimer. Gas "lambat" (CO, N 2, CH 4, dll.) dengan lemah menembus membran dan dibuang ke luar. Campuran gas yang melewati membran disebut menyerap .

    Diagram generator nitrogen ditunjukkan pada Gambar 9.1. Unit pemisah membran adalah kartrid silinder, di dalamnya terdapat bundel membran polifiber berbentuk tabung.

    Gambar 9.1 - Kartrid dan membran membran

    Dengan bantuan perangkat tersebut, dimungkinkan untuk memperoleh nitrogen dengan kemurnian 90 hingga 99,9% dalam jumlah yang cukup besar: dari 1500 hingga 5000 m 3 /jam .

    Munculnya teknologi membran telah menyebabkan kemajuan pesat dalam pengembangan peralatan dan teknologi pemisahan udara. Keuntungan utama dari teknologi membran: konsumsi energi yang rendah, parameter yang rendah, kekompakan dan mobilitas tanaman berkontribusi pada aplikasi yang semakin luas.

    Area penggunaan berbagai pabrik produksi nitrogen ditunjukkan pada Gambar 9.2.


    Gambar 9.2 - Aplikasi berbagai tanaman nitrogen

    9.4 Proses pabrik membran untuk produksi nitrogen

    Dengan menggunakan metode membran untuk memproduksi nitrogen, dalam beberapa tahun terakhir sejumlah perusahaan terkemuka telah menciptakan pabrik industri yang cukup sederhana. Diagram skema instalasi ditunjukkan pada Gambar 9.3.

    Udara yang dihisap dari atmosfer dikompresi dalam stasiun kompresor piston atau sekrup ke tekanan pemisahan gas optimum tertentu.

    Kompr. Unit persiapan membran

    blok stasiun udara

    Gambar 9.3 - Skema produksi nitrogen menggunakan teknologi ini:

    F - filter; K - kompresor; FS - pemisah filter;

    OS - dehumidifier; V / O - pemisah kelembaban

    Ketika memilih tekanan yang diperlukan, kompromi dicari: pada tekanan rendah lebih mudah, keandalan lebih tinggi, tetapi dimensi perangkat yang sangat besar, terutama unit membran. Dan biaya modul membran sangat tinggi. Pada tekanan tinggi, mungkin ada masalah dengan kekuatan dan keandalan.

    Udara yang dikompresi dalam kompresor memasuki unit persiapan udara, di mana ia didinginkan, dibersihkan dari tetesan cairan (air, minyak), kotoran mekanis dan dikeringkan. Udara yang disiapkan dengan cara ini memasuki unit membran, di mana ia dipisahkan menjadi nitrogen konsumen dan meresap (campuran oksigen, uap air, hidrogen argon, dll.), yang dilepaskan ke atmosfer. Seperti yang Anda lihat, pemasangannya ramah lingkungan, tidak merusak lingkungan. Dalam kasus di mana instalasi membran stasioner digunakan di perusahaan industri, permeat sebagai campuran udara yang diperkaya oksigen dapat digunakan secara berguna, misalnya, untuk meniup di berbagai jenis perangkat pembakaran.

    Dengan menggunakan teknologi ini, dimungkinkan untuk memperoleh nitrogen dengan konsentrasi 99,9%, tetapi biasanya kemurnian 90-98% sudah cukup untuk aplikasi teknologi.

    Biaya rata-rata satu liter nitrogen adalah 50% lebih murah daripada yang diperoleh dengan metode suhu rendah (kriogenik) tradisional.

    Nitrogen diproduksi langsung di tempat konsumsinya dalam jumlah yang dibutuhkan. Tidak ada biaya penyimpanan dan transportasi sama sekali.

    Teknologi ini memiliki keunggulan yang tak terbantahkan, termasuk: kekompakan, mobilitas stasiun, pemisahan udara terjadi pada peralatan statis, dan bukan pada mesin expander, kemungkinan pengaturan yang dalam, dll. Kerugiannya adalah biaya modul membran yang tinggi dan kebutuhan untuk pemurnian tingkat tinggi dari udara yang dipasok ke modul. Persyaratan terakhir adalah sulit untuk kompresor. Kompresor piston berpelumas dan kompresor ulir berisi oli konvensional tidak dapat diterima.

    Kondisi bebas oli dipenuhi oleh apa yang disebut kompresor reciprocating dan sekrup "kering" (bebas pelumasan). Kompresor seperti itu ada. Secara struktural, mereka jauh lebih rumit dari biasanya dan jauh lebih mahal.

    Dalam reciprocating kompresor "kering", desain segel menjadi lebih rumit, penggunaan bahan khusus, dll diperlukan.

    Kompresor sekrup "kering" memiliki tingkat peningkatan tekanan yang jauh lebih rendah di satu rumahan daripada yang diisi oli, karena tidak ada injeksi oli pendingin
    (? = 2-3 vs 8-10). Mereka lebih besar. Persyaratan untuk celah jaminan antara sekrup mengurangi efisiensi volumetrik kompresor.

    Dalam beberapa kasus, kompresor sekrup berisi oli digunakan pada tahap pertama kompresi, dan kemudian, setelah pembersihan dan pemisahan udara, kompresor booster bolak-balik "kering" digunakan.

    Di pabrik seperti itu, selain operasi teknologi utama - memperoleh nitrogen dari udara, operasi berikut dilakukan secara bersamaan:

    Pengayaan udara dengan oksigen (permeat);

    Pengeringan udara.

    ^ 9.5 Stasiun kompresor membran nitrogen

    Instalasi kompleks semacam ini biasanya dibuat seluler di mobil atau trailer, yang memungkinkan Anda untuk dengan cepat mengirimkannya ke tempat penggunaan.

    Contohnya adalah mobile station ulir membran nitrogen AMVP-15/0,7 o C dengan kapasitas nitrogen 15 mm 3 /menit dan tekanan 0,7 MPa, konsentrasi nitrogen hingga 97%. Dikembangkan di VNIIkompressormash (Sumy) pada tahun 2003.

    Semua peralatan dipasang di trailer mobil sepanjang 12 m, yang terdiri dari tiga blok utama (Gbr. 9.4).


    Gambar 9.4 - Stasiun seluler AMVP

    Stasiun ini dikendalikan oleh sistem mikroprosesor.

    Penggerak - motor listrik, kompresor piston
    2 tahap, kering. Selanjutnya, blok sekrup kompresi kering digunakan. Dengan mempertimbangkan kebutuhan mobilitas, stasiun ini menggunakan sistem udara terkompresi berpendingin udara.

    Stasiun berhasil digunakan untuk memadamkan api di tambang Donbass. Untuk melokalisasi dan memadamkan api bawah tanah, stasiun memasok nitrogen ke zona pembakaran untuk menciptakan atmosfer yang kekurangan oksigen.

    Aplikasi lain dari stasiun membran nitrogen meliputi:

    – untuk penataan sumur minyak dan gas, perbaikan dan pengujian jaringan pipa di industri minyak dan gas. Unit ini dilengkapi dengan penggerak diesel, tidak terhubung ke saluran listrik, dapat beroperasi dalam kondisi utara apa pun, kekuatan stasiun adalah 250 kW, beratnya 9,3 ton, panjangnya 6 m;

    - untuk memastikan penyimpanan biji-bijian, sayuran dalam jangka panjang, dengan menciptakan lingkungan yang lembam tanpa menggunakan bahan kimia, yang memperlambat pernapasan mereka. Umur simpan meningkat 2-3 kali lipat, tanpa kehilangan kondisi bahkan pada +20 - 25 ;

    – dalam industri tenaga nuklir – untuk membersihkan jaket pendingin turbogenerator PLTN.

    ^ 9.6 Aplikasi nitrogen

    Sebagian besar nitrogen bebas yang diekstraksi digunakan untuk produksi industri amonia, yang kemudian diproses menjadi asam nitrat, pupuk, dan bahan peledak. Sangat mahal untuk mendapatkan nitrogen murni komersial di pabrik pemisahan dalam jumlah besar. Oleh karena itu, dalam industri seperti itu, tidak secara teknis nitrogen murni digunakan, diperoleh, misalnya, dengan rektifikasi udara, tetapi secara langsung udara atmosfer. Teknologi tersebut akan dibahas dalam topik berikutnya “Teknologi untuk produksi dan penggunaan amonia”.

    Nitrogen bebas digunakan di banyak industri:

    - sebagai media lembam saat menguji perangkat dan mesin, seperti kompresor (bekerja oleh VNIIkompressormash pada pembuatan PC dan Komite Sentral SVD) (Gbr. 9.5);

    - untuk membersihkan peralatan pipa dan peralatan lain yang beroperasi pada gas yang mudah meledak (industri minyak dan gas) selama perbaikan, pengujian sebelum pengisian dengan gas;

    - sebagai media pengunci "penyangga" saat menyegel mesin dan peralatan yang beroperasi pada gas berbahaya, yang campurannya dengan sedikit nitrogen diizinkan sesuai dengan kondisi proses teknologi;

    - digunakan sebagai gas pulsa dalam instrumentasi dan sistem instalasi yang beroperasi pada gas berbahaya (untuk elemen otomasi pneumatik ketika tidak mungkin menggunakan perangkat elektrootomatis karena kemungkinan percikan);

    - meningkatkan produktivitas sumur gas dan minyak dengan aksi gas-pulsa menggunakan generator nitrogen - bejana yang diisi dengan nitrogen pada tekanan yang sangat tinggi, yang menciptakan ledakan lokal di sekitar bagian intake sumur, membentuk banyak retakan dan saluran di formasi padat.

    Nitrogen juga banyak digunakan dalam teknologi rekayasa.

    ^ Nitriding (nitridasi) – saturasi permukaan bagian logam untuk meningkatkan kekerasan, ketahanan aus, batas lelah, ketahanan korosi.

    Nitriding baja terjadi di tungku tertutup pada 500 - 650ºC dalam lingkungan amonia. Prosesnya panjang. Untuk mendapatkan lapisan dengan ketebalan 0,2 - 0,4 mm, diperlukan 20 - 50 jam. Peningkatan suhu mempercepat proses, tetapi kekerasan menurun.

    Gambar 9.5 - Skema instalasi untuk pengujian PC dan

    Komite Sentral SVD tentang nitrogen

    Nitriding digunakan terutama untuk baja paduan, terutama paduan kromium-aluminium, serta baja yang mengandung tungsten dan molibdenum. Paduan titanium juga dinitridasi, tetapi pada 850-950º Dengan dalam lingkungan nitrogen murni.

    Kemampuan pendinginan dalam menentukan penggunaan nitrogen cair di berbagai unit pendingin, dalam teknik mesin untuk perakitan - pembongkaran sambungan dengan tegangan besar, serta dalam cryotherapy dalam kedokteran.

    Untuk kebutuhan teknologi, nitrogen diperoleh di stasiun nitrogen lokal atau terpusat.

    Nitrogen disimpan dalam wadah gas, wadah, silinder.

    Biasanya diangkut dalam keadaan cair, di bejana Dewar dengan isolasi termal vakum. Warna pembuluh nitrogen hitam.

    ^ Pertanyaan keamanan untuk topik 9

    1 Sebutkan sifat-sifat utama nitrogen yang praktis penting untuk teknologi.

    2 Sebutkan metode industri untuk memperoleh nitrogen, keuntungan, kerugian, aplikasinya.

    3 Apa inti dari metode pemisahan udara suhu rendah untuk menghasilkan nitrogen?

    4 Apa inti dari pabrik nitrogen membran, jelaskan operasinya.

    5 Berikan diagram tanaman nitrogen membran, jelaskan operasinya.

    6 Apa persyaratan untuk kompresi nitrogen dalam kompresor membran? Kompresor mana yang memenuhi persyaratan ini.

    7 Apa yang dimaksud dengan kompresor "kering"? Apa saja fitur perangkat mereka?

    8 Apa aplikasi nitrogen bebas dalam perekonomian nasional?

    9 Mengapa nitrogen digunakan dalam teknologi rekayasa?

    10 Apa fitur penyimpanan, transportasi dan pelabelan bejana nitrogen?

    Bibliografi

    1. Atroshchenko V.I. Kursus teknologi nitrogen terikat / V.I. Atroshchenko dan lainnya.-M.-L.: Kimia, 1968.

    2. Buku referensi operator nitrogen. -M.-L.: Kimia, 1969. - Jilid I dan II.

    3. Glizmanenko D.L. Mendapatkan oksigen / D.L. Glizmanenko - M.: Kimia, 1972.–752p.

    Tema 10^ OKSIGEN DAN APLIKASINYA

    10.1 Informasi umum tentang oksigen

    Peran oksigen dalam kehidupan dan aktivitas produksi kita tidak bisa diremehkan. Tanpa oksigen, tidak ada kehidupan. Properti utamanya adalah kemampuan untuk mengoksidasi. Pembakaran adalah proses oksidatif yang paling penting. Bahkan orang Cina kuno, dan kemudian Leonardo da Vinci (1452-1519), percaya bahwa udara mengandung komponen yang dikonsumsi selama pembakaran.

    Oksigen ditemukan pada awal abad ke-18. oleh penemu Belanda K. Drebbel, yang menggunakannya untuk kapal selamnya, menyimpan rahasia yang dalam.

    Lomonosov M.V. pada 1756 ia membuktikan bahwa pembakaran-oksidasi adalah penambahan bagian dari udara ke zat, dan bukan dari materi yang berapi-api, seperti yang diyakini sebelumnya. Kimiawan Prancis V. Lavoisier memberi nama unsur itu dan mengembangkan teori pembakaran dan oksidasi. Oksigen murni diisolasi oleh Swede N. Scheele pada tahun 1770 dengan memanaskan sendawa, magnesium nitrat, dll.

    Oksigen adalah unsur yang paling melimpah di alam berdasarkan beratnya. Isinya menurut beratnya adalah:

    Di udara 23 %;

    Di dalam air 86 %;

    Di kerak bumi 47 %.

    Massa utama oksigen terkandung dalam keadaan terikat terutama di atmosfer bumi.

    ^ 10.2 Sifat oksigen

    10.2.1 Sifat fisik

    Oksigen adalah gas yang tidak berwarna, tidak berbau dan tidak berasa.

    Berat atom 16.

    Temperatur penebalan (pencairan) - 182,98 o C pada tekanan atmosfer, terbentuk cairan berwarna biru pucat.

    suhu pengawetan - 218,7 tentang C, kristal biru terbentuk.

    Temperatur kritis - 118,84 tentang C .

    tekanan kritis 49,71 atm.

    Densitas gas (pada 760 mm Hg, 0 o C) ? = 0,00143 g/cm.

    Kepadatan oksigen cair (- 182,98 C) ?=1,1321 g/cm .

    Kepadatan oksigen padat (-252,5 C)?=1,4256 g/cm .

    Di bawah aksi sinar ultraviolet, ia terurai menjadi atom.

    Dalam pelepasan yang tenang, ozon terbentuk - O 3 .

    Peredam yang baik adalah logam mulia dan arang.

    Oksigen dalam keadaan agregasi apa pun memiliki kerentanan magnetik, mis. partikelnya tertarik ke kutub magnet.

    Oksigen sangat larut dalam pelarut organik (bensin, aseton, eter).

    ^ 10.2.2 Sifat kimia

    Oksigen membentuk senyawa dengan semua unsur kimia kecuali gas mulia. Bereaksi langsung dengan semua unsur kecuali halogen dan logam mulia. Laju reaksi oksidasi tergantung pada sifat zat teroksidasi, suhu dan kondisi pencampuran. Semakin tinggi suhu, semakin cepat reaksi oksidasi. Misalnya, hidrogen pada suhu kamar praktis tidak bereaksi dengan oksigen, dan pada t=700-800 o C campurannya dengan oksigen meledak.

    Akselerator reaksi adalah katalis. Katalis yang sangat baik adalah air.

    Gas yang mudah terbakar membentuk campuran yang sangat eksplosif dengan oksigen, dan uapnya mampu teroksidasi pada kontak dengan oksigen murni, dan dalam kondisi tertentu, secara spontan menyala dengan ledakan. Dengan meningkatnya tekanan dan suhu, risiko penyalaan sendiri dan ledakan campuran zat yang mudah terbakar dengan oksigen meningkat. Pengapian di ruang tertutup zat mudah terbakar berpori (debu batu bara, gambut yang ditekan, wol) yang diresapi dengan oksigen cair disertai dengan ledakan kekuatan penghancur yang besar.


      1. ^ Teknologi produksi oksigen

    Oksigen dapat diperoleh: 1) dengan cara kimia;
    2) elektrolisis air; 3) pemisahan udara dengan metode pendinginan dalam.

    Produksi oksigen industri dilakukan dengan pendinginan dalam, kompresi dan distilasi (pemisahan menjadi komponen) di instalasi khusus. Pengaturan tipikal ditunjukkan pada gambar. 10.1. Unit-unit ini menggunakan kompresor untuk memasok udara terkompresi.

    Pembetulan- proses pemisahan udara cair menjadi oksigen cair dan nitrogen gas, dilakukan dalam peralatan khusus - kolom reaktor.

    Di bagian bawah kolom, udara dipisahkan terlebih dahulu menjadi udara yang diperkaya yang mengandung 40% O 2 dan nitrogen cair (97-98%), terkumpul di kantong kondensor.

    Udara yang diperkaya diumpankan ke bagian atas kolom, di mana distilasi akhir terjadi untuk mendapatkan
    99-99,5%O 2 dan 97-98%N 2 . Konsumsi energi untuk produksi 1 nm 3 oksigen teknis adalah 0,65-1,5 kWh.

    Pabrik pendingin dalam digunakan untuk menghasilkan oksigen cair menggunakan tekanan
    180-200atm dan ekspansi lebih lanjut di piston expander atau udara bertekanan rendah (6 atm) dengan ekspansi di turbo-expander (metode Akademisi P.L. Kapitsa).


    Gambar 10.1 - Skema pabrik distilasi untuk produksi oksigen cair

    Siklus Kapitza siklus pendinginan berdasarkan penggunaan udara bertekanan rendah dan memperoleh dingin yang diperlukan hanya dengan mengembangkan udara ini dalam turbin udara (expander) dengan kinerja kerja eksternal. Skema instalasi yang mengimplementasikan siklus seperti itu ditunjukkan pada Gambar. 10.2

    Gambar 10.2 - Skema siklus Kapitza untuk mendapatkan

    udara cair:

    1 - turbocharger; 2 - regenerator; 3 – ekspander turbo;

    4 - kapasitor

    Ciri-ciri siklus adalah:

    Kompresi udara tidak tinggi (hingga 0,6 - 0,7 MPa) di kompresor;

    Penggunaan udara dingin dari kondensor dalam penukar panas regeneratif;

    Ekspansi udara terkompresi dalam turbo expander;

    Siklus ini dikembangkan kembali pada tahun 1930 dan banyak digunakan dalam praktik karena efisiensi energinya yang tinggi.

    Dari udara cair, oksigen dan nitrogen diperoleh dengan rektifikasi.

    Seiring dengan mendapatkan HAI 2 dan N 2 dalam instalasi pendinginan dalam, gas yang terkandung di udara juga diperoleh: argon, neon, kripton, xenon.

    Saat ini, instalasi dengan kapasitas 1000 sebelum
    20.000 m 3 /jam oksigen. Pada saat yang sama, regenerator digunakan sebagai penukar panas, yang memungkinkan untuk mengompresi jumlah utama udara hanya hingga 4,5-5,5 atm, yang mengurangi total konsumsi spesifik untuk produksi gas oksigen menjadi 0,45-0,55 kWh.

    Ada seluruh cabang ekonomi nasional - industri oksigen, yang menghasilkan oksigen teknis sebagai produk yang dapat dipasarkan, dan oksigen teknologi (yaitu, untuk kebutuhan sendiri, misalnya, di pabrik baja).

ARTIKEL TERKAIT