Toate metodele de producere a azotului în industrie se bazează pe separarea aerului atmosferic, care este cea mai accesibilă materie primă și conține aproximativ 75% din produsul țintă. Alte metode se caracterizează prin costuri unitare mari și sunt utilizate în principal în laboratoarele de cercetare. În industrie, azotul se obține atât pentru nevoile proprii, cât și pentru vânzare. Din instalațiile de separare a aerului, gazul finit este furnizat direct consumatorilor sau pompat în butelii pentru depozitare și transport.

Producția de azot în industrie se realizează conform a trei tehnologii:

• criogenic;
• membrană;
• adsorbţie.

Oferim 5 tipuri de echipamente

Producția criogenică

Metoda constă în evaporarea fracționată a aerului lichefiat și se bazează pe diferența de puncte de fierbere a componentelor sale. Procesul are loc în mai multe etape:

• Aerul este comprimat într-o unitate compresor cu extracție simultană a căldurii eliberat în timpul compresiei.
• Înainte de a obține azot din aerul lichefiat îndepărtați apa și dioxidul de carbon care devin solide şi precipită.
• După ce presiunea este redusă, amestecul începe să fiarbă, iar temperatura acestuia scade la -196 °C. Azotul, oxigenul și gazele nobile sunt evaporate secvenţial.

Producția criogenică de azot în industrie este justificată cu o cheltuială semnificativă, precum și cu cerințe ridicate pentru compoziția sa. Puritatea produsului final ajunge la 99,9999%. Echipamentele consumatoare de energie și în ansamblu sunt foarte complexe, necesită pregătire profesională a personalului de întreținere și tehnologic.

Separarea pe membrană a azotului

Azotul tehnic în stare lichidă și gazoasă se obține din aerul atmosferic. Substanța este un element chimic destul de comun. Atmosfera Pământului este 75% azot, dar în forma sa pură, este nepotrivită pentru respirație. Cu toate acestea, în corpul uman au loc sute de procese, a căror viteză și calitate sunt afectate de această substanță. De exemplu, azotul face parte din hemoglobină, aminoacizi și proteine. În plus, se găsește în celulele plantelor și animalelor.

O moleculă de gaz conține doi atomi care sunt legați foarte strâns. Pentru ca azotul să devină parte dintr-un compus chimic, această legătură trebuie să fie ruptă sau slăbită, iar acest lucru este destul de dificil. Mult mai ușor este procesul invers de eliberare a azotului din diverși compuși. Reacția de ardere continuă întotdeauna cu formarea de gaz liber.

O sursă bogată de azot este nitratul chilian (nitritul de sodiu). La începutul secolului al XIX-lea, din acesta se obțineau îngrășăminte și praf de pușcă. În timp, rezervele minerale au scăzut, iar nevoia de nitrați a crescut. La începutul secolului al XX-lea, azotul era obținut din aerul atmosferic și legat în amoniac. Pentru a face acest lucru, a fost necesar să se aplice temperatură ridicată, presiune și să se introducă catalizatori în reacție. De atunci, problema obținerii azotului a primit o nouă soluție, întrucât atmosfera este sursa sa inepuizabilă.

Datorită proprietăților sale inerte și altor proprietăți, acest gaz și-a găsit aplicație în:

• dezvoltarea straturilor de cărbune;
• forarea puțurilor;
• ambalarea produsului;
• stingere a incendiilor;
• prelucrarea la temperatură înaltă a metalelor etc.



Caracteristicile fizice ale substanței

În condiții normale (la o presiune atmosferică de 760 mm Hg și o temperatură de 0 ° C), substanța este un gaz inodor și incolor care este slab solubil în apă. Nu reacționează cu alte elemente, cu excepția litiului. Când este încălzit, azotul capătă capacitatea de a se disocia în atomi și creează diverși compuși chimici. Reacția sa cu hidrogenul este cea mai solicitată, în urma căruia se obține amoniac, care este utilizat pentru fabricarea îngrășămintelor, a lichidului de răcire, a fibrelor sintetice etc. Azotul gazos este rezistent la foc și la explozie și previne, de asemenea, degradarea și oxidarea. . Substanța este netoxică, prin urmare nu are un efect periculos asupra mediului. Dar, cu inhalarea prelungită, provoacă deficit de oxigen și sufocare.

Când este răcit la -195,8 ° C, azotul se transformă într-un lichid asemănător cu apa obișnuită. Punctul de fierbere al acestei substanțe este oarecum mai mic decât cel al oxigenului. Prin urmare, atunci când aerul lichid este încălzit, azotul începe să se evapore mai întâi. Această proprietate stă la baza principiului modern de producere a unui produs chimic. Repetarea repetată a lichefierii și fierberii face posibilă obținerea de azot și oxigen în concentrația dorită. Acest proces se numește rectificare.

Dacă azotul în stare lichidă, al cărui volum este de 1 litru, este încălzit la + 20 ° C, se va evapora și va forma 700 de litri de gaz. Prin urmare, substanța este depozitată în recipiente speciale de tip deschis, cu izolație în vid sau în vase criogenice sub presiune.

Răcirea ulterioară a azotului la -209,86°C îl transformă într-o stare solidă de agregare. Se obțin cristale albe mari. La contactul ulterior cu aerul, masa asemănătoare zăpezii absoarbe oxigenul și se topește.



productie industriala

În prezent, trei tehnologii sunt utilizate în principal pentru a produce azot inert, bazat pe separarea aerului atmosferic:

• criogenic;
• membrană;
• adsorbţie.

Separarea plantelor criogenice funcționează pe principiul lichefierii aerului. Mai întâi, este comprimat de un compresor, apoi trece prin schimbătoare de căldură și se extinde într-un expandor. Ca urmare, aerul răcit devine lichid. Datorită punctului de fierbere diferit al oxigenului și azotului, se separă. Procesul se repetă de multe ori pe plăci speciale de distilare. Se termină cu obținerea celui mai pur oxigen, argon și azot. Această metodă este cea mai eficientă pentru întreprinderile mari datorită dimensiunilor semnificative ale sistemului, complexității pornirii și întreținerii acestuia. Avantajul metodei este că este posibil să se obțină azot de cea mai mare puritate, atât lichid cât și gazos, în orice cantități. În acest caz, consumul de energie pentru fabricarea a 1 litru de substanță este de 0,4-1,6 kW/h (în funcție de schema tehnologică a instalației).

Tehnologia de separare a gazelor prin membrană a început să fie utilizată în anii 70 ai secolului trecut. Eficiența ridicată a costurilor și eficiența acestei metode a servit ca o alternativă demnă la metodele criogenice și de adsorbție pentru obținerea de azot pur. Astăzi, plantele folosesc ultima generație de membrane de înaltă performanță. Acum acesta nu este un film, ci mii de fibre goale, pe care se aplică un strat selectiv. Nu există componente în mișcare în instalație, astfel încât durata funcționării acesteia fără defecțiuni este crescută semnificativ. Aerul filtrat este introdus în sistem. Oxigenul trece liber prin el, iar azotul este îndepărtat sub presiune prin partea opusă a membranei și trimis la acumulator. Cu ajutorul acestor plante se produce o substanta cu o puritate de pana la 99,95%. Astfel, se realizează producerea de azot din aerul atmosferic. Puritatea limitată a azotului rezultat nu permite utilizarea acestei metode de către producătorii mari cu nevoi mari de azot de înaltă puritate.

La acele întreprinderi în care azotul de înaltă puritate este solicitat în volume mari, se utilizează o instalație pentru separarea amestecurilor de gaze folosind adsorbanți. Din punct de vedere structural, este format din două coloane. Fiecare dintre ele conține o substanță care absoarbe selectiv un amestec de gaze. Funcționarea instalațiilor de producere a azotului necesită aer atmosferic și electricitate.

Inițial, aerul intră în compresor, unde este comprimat. Apoi este introdus în receptor, care îi egalizează presiunea. Deoarece aerul nu trebuie să conțină vapori de apă, praf, dioxid de carbon, oxizi de azot, acetilenă și alte impurități, acesta este filtrat. Începe etapa principală a separării prin adsorbție a amestecului de gaze. Un curent de aer este trecut printr-o singură coloană de site moleculare de carbon atâta timp cât acestea sunt capabile să absoarbă oxigenul. După aceea, suprafața adsorbantului trebuie curățată, adică regenerată, prin depresurizare sau creșterea temperaturii. Și aerul este trimis către a doua coloană. În acest moment, azotul trece prin unitate și se acumulează în receptor. Durata ciclurilor de adsorbție și regenerare este de doar câteva minute. Puritatea azotului produs de această tehnologie este de 99,9995%.

Avantajele instalațiilor de adsorbție:

• pornire și oprire rapidă;
• posibilitate de control de la distanță;
• capacitate mare de separare;
• consum redus de putere;
• posibilitatea de reajustare operațională;
• controlul modului automat;
• costuri reduse de întreținere.

Aplicații de gaz

Astăzi, acest produs este solicitat în multe industrii: gaz, alimentar, metalurgic. Cu toate acestea, producția de azot pe scară largă este relevantă în special pentru industria petrochimică. Domeniul principal de aplicare este fabricarea acidului cu același nume și a altor îngrășăminte pentru agricultură. În inginerie, azotul este folosit pentru a răci diverse echipamente și unități. Creează un mediu inert atunci când pompează lichide inflamabile.

În industria farmaceutică, azotul este utilizat pentru transportul materiilor prime chimice, protejarea rezervoarelor și ambalarea medicamentelor. În electronică, previne oxidarea în timpul procesului de fabricație a semiconductorilor.

În industria alimentară, azotul lichid este folosit ca element de răcire și congelare. Sub formă gazoasă, este utilizat pentru a crea un mediu inert la îmbutelierea băuturilor și uleiurilor necarbogazoase, precum și pentru a produce propulsor pentru cutiile de pulverizare.

Cea mai eficientă metodă de stingere a incendiilor este stingerea incendiilor cu azot. Evaporând, substanța înlocuiește rapid oxigenul, care este necesar pentru menținerea arderii, iar focul se stinge. Azotul este apoi evacuat rapid din cameră, economisind obiectele de valoare care ar putea fi deteriorate de spumă, pulbere sau apă.

În medicină, celulele și organele sunt conservate cu ajutorul conservării criogenice. În plus, azotul lichid distruge zonele afectate ale țesutului.



Depozitare și siguranță

Azotul în stare lichidă este transportat rutier în vase sau rezervoare speciale criogenice. Substanța gazoasă este livrată consumatorilor sub formă comprimată în cilindri negre. Azotul este depozitat în vase Dewar cu pereți dubli, între care există un vid. Pentru a reduce transferul de căldură, suprafețele sunt făcute ca o oglindă datorită unui strat de argint. Vasele Dewar pot fi de diferite dimensiuni. Containerele cu zeci de litri sunt fabricate din metal. Într-un astfel de vas, substanța poate fi păstrată timp de câteva săptămâni.

Contactul pe termen scurt al pielii cu azotul lichid nu prezintă un pericol grav, deoarece la punctul de contact se formează o pernă de aer cu conductivitate termică scăzută. Ea este cea care protejează țesutul de răni. Contactul prelungit al azotului cu pielea, ochii sau membranele mucoase provoacă leziuni severe. În cazul contactului cu substanța, zona afectată trebuie spălată imediat cu multă apă.

Când azotul se evaporă, acesta se acumulează la nivelul podelei camerei de lucru din cauza temperaturii scăzute și a densității mai mari decât aerul. Neobservată de o persoană, se creează o concentrație mare a unei substanțe, iar cantitatea de oxigen scade. Acest lucru afectează bunăstarea generală: ritmul respirației este perturbat și pulsul se accelerează. Cu un rezultat sever al situației, conștiința este supărată și capacitatea de mișcare este pierdută. Pericolul constă în faptul că otrăvirea are loc neobservată de o persoană, victima nu este conștientă de gravitatea situației. Prin urmare, încăperile în care se produce sau se utilizează azot trebuie să fie echipate cu un sistem de ventilație fiabil.

Instalații moderne de separare a aerului

Compania Sovremennye gazovye tekhnologii își propune să refuze achiziționarea acestei substanțe, organizându-și producția independentă. În acest caz, costul azotului rezultat este de 10-20 de ori mai mic decât cel achiziționat. În cazul în care instalația dumneavoastră necesită propria sursă de azot, experții noștri vă vor familiariza cu specificațiile plantelor disponibile. Vă vom ajuta să faceți cea mai bună alegere de unități, să organizați livrarea, instalarea, punerea în funcțiune și punerea în funcțiune a acestora.

Produceți singur azot - trimiteți o cerere pentru echipamente de pe paginile site-ului nostru!

Azot

AZOT-A; m.[Limba franceza] azote din greacă. an- - nu-, fără- și zōtikos - dând viață]. Un element chimic (N), un gaz incolor și inodor care nu susține respirația și arderea (alcătuiește cea mai mare parte a aerului în volum și masă, este unul dintre principalii nutrienți ai plantelor).

◁ Azot, th, th. Ah acid. Ah, îngrășăminte. Azotat, th, th. Ah acid.

azot

(lat. Azot), un element chimic din grupa V a sistemului periodic. Nume din greacă. a... este un prefix negativ, iar zōē este viață (nu suportă respirația și arderea). Azotul liber este format din molecule 2-atomice (N 2); gaz incolor și inodor; densitate 1,25 g/l, t pl -210ºC, t kip -195,8ºC. Este foarte inert din punct de vedere chimic, dar reacționează cu compuși complecși ai metalelor de tranziție. Componenta principală a aerului (78,09% din volum), a cărui separare produce azot industrial (mai mult de 3/4 merge la sinteza amoniacului). Este folosit ca mediu inert pentru multe procese tehnologice; azot lichid - agent frigorific. Azotul este unul dintre principalele elemente biogene care face parte din proteine ​​și acizi nucleici.

AZOT

AZOT (lat. Azot - dând naștere salitrului), N (a se citi „ro”), un element chimic din a doua perioadă a grupei VA a sistemului periodic, numărul atomic 7, masa atomică 14,0067. În forma sa liberă, este un gaz incolor, inodor și fără gust, slab solubil în apă. Este format din molecule diatomice de N 2 cu rezistență ridicată. Se referă la nemetale.
Azotul natural este format din nuclizi stabili (cm. NUCLID) 14 N (conținut de amestec 99,635% din masă) și 15 N. Configurația stratului de electroni exterior 2 s 2 2p 3 . Raza atomului de azot neutru este de 0,074 nm, raza ionilor: N 3- - 0,132, N 3+ - 0,030 și N 5+ - 0,027 nm. Energiile succesive de ionizare ale unui atom de azot neutru sunt 14,53, 29,60, 47,45, 77,47 și, respectiv, 97,89 eV. Pe scara Pauling, electronegativitatea azotului este 3,05.
Istoria descoperirilor
A fost descoperit în 1772 de omul de știință scoțian D. Rutherford ca un gaz nepotrivit pentru respirație și ardere („aer sufocant”) ca parte a produselor de ardere a cărbunelui, sulfului și fosforului și, spre deosebire de CO 2, nu este absorbit de un alcali. soluţie. În curând chimistul francez A. L. Lavoisier (cm. Lavoisier Antoine Laurent) a ajuns la concluzia că gazul „sufocant” face parte din aerul atmosferic și i-a propus denumirea de „azot” (din grecescul azoos – fără viață). În 1784 fizicianul și chimistul englez G. Cavendish (cm. Cavendish Henry) a stabilit prezența azotului în salpetru (de unde și denumirea latină a azotului, propusă în 1790 de chimistul francez J. Chantal).
Fiind în natură
În natură, azotul liber (molecular) face parte din aerul atmosferic (în aer 78,09% în volum și 75,6% în masă azot), iar sub formă legată face parte din doi nitrați: sodiu NaNO 3 (găsit în Chile, deci nume salpetru chilian (cm. NITER CHILEAN)) și potasiu KNO 3 (găsit în India, de unde și numele de salpetru indian) - și o serie de alți compuși. În ceea ce privește prevalența în scoarța terestră, azotul ocupă locul 17, el reprezentând 0,0019% din masa scoarței terestre. În ciuda numelui său, azotul este prezent în toate organismele vii (1-3% din greutatea uscată), fiind cel mai important element biogen. (cm. ELEMENTE BIOGENICE). Face parte din moleculele de proteine, acizi nucleici, coenzime, hemoglobină, clorofilă și multe alte substanțe biologic active. Unele așa-numitele microorganisme fixatoare de azot sunt capabile să asimileze azotul molecular din aer, transformându-l în compuși disponibili pentru utilizare de către alte organisme (vezi Fixarea azotului (cm. FIXARE DE AZOT)). Transformarea compușilor de azot în celulele vii este o parte esențială a metabolismului tuturor organismelor.
Chitanță
În industrie, azotul este obținut din aer. Pentru a face acest lucru, aerul este mai întâi răcit, lichefiat, iar aerul lichid este supus distilarii (distilării). Punctul de fierbere al azotului este puțin mai mic (-195,8 °C) decât cealaltă componentă a aerului - oxigen (-182,9 °C), prin urmare, atunci când aerul lichid este încălzit cu grijă, azotul se evaporă mai întâi. Azotul gazos este furnizat consumatorilor sub formă comprimată (150 atm. sau 15 MPa) în cilindri negre cu inscripția galbenă „azot”. Depozitați azotul lichid în baloane Dewar (cm. VASA DEWAR).
În laborator, azotul pur (“chimic”) este obținut prin adăugarea unei soluții saturate de clorură de amoniu NH 4 Cl la azotat de sodiu solid NaNO 2 când este încălzit:
NaNO 2 + NH 4 Cl \u003d NaCl + N 2 + 2H 2 O.
De asemenea, puteți încălzi nitritul de amoniu solid:
NH 4 NO 2 \u003d N 2 + 2H 2 O.
Proprietati fizice si chimice
Densitatea azotului gazos la 0 ° C este de 1,25046 g / dm 3, azot lichid (la punctul de fierbere) - 0,808 kg / dm 3. Azotul gazos la presiune normală la -195,8 °C se transformă într-un lichid incolor, iar la -210,0 °C - într-un solid alb. În stare solidă, există sub forma a două modificări polimorfe: sub -237,54 ° C, o formă cu o rețea cubică este stabilă, deasupra - cu una hexagonală.
Temperatura critică a azotului este de –146,95 °C, presiunea critică este de 3,9 MPa, punctul triplu se află la o temperatură de –210,0 °C și o presiune de 125,03 hPa, din care rezultă că azotul la temperatura camerei nu este deloc. , chiar și presiunea foarte mare, nu poate fi lichefiată.
Căldura de vaporizare a azotului lichid este de 199,3 kJ/kg (la punctul de fierbere), căldura de fuziune a azotului este de 25,5 kJ/kg (la –210 °C).
Energia de legare a atomilor din molecula de N 2 este foarte mare si se ridica la 941,6 kJ/mol. Distanța dintre centrele atomilor dintr-o moleculă este de 0,110 nm. Aceasta indică faptul că legătura dintre atomii de azot este triplă. Rezistența ridicată a moleculei de N 2 poate fi explicată prin metoda orbitalelor moleculare. Schema energetică a umplerii orbitalilor moleculari în molecula de N 2 arată că numai orbitalii s și p de legare sunt umpluți cu electroni în ea. Molecula de azot este nemagnetică (diamagnetică).
Datorită rezistenței mari a moleculei de N 2, procesele de descompunere a diverșilor compuși de azot (inclusiv infamul hexogen exploziv (cm. HEXOGEN)) când sunt încălzite, lovite etc., duc la formarea de molecule de N 2. Deoarece volumul gazului rezultat este mult mai mare decât volumul explozivului original, o explozie tună.
Din punct de vedere chimic, azotul este destul de inert și reacționează doar cu metalul litiu la temperatura camerei. (cm. LITIU) cu formarea de nitrură de litiu solidă Li 3 N. În compuși, prezintă diferite grade de oxidare (de la –3 la +5). Formează amoniac cu hidrogenul (cm. AMONIAC) NH3. Hidrazina se obține indirect (nu din substanțe simple) (cm. HIDRAZINA) N2H4 şi acidul azotat HN3. Sărurile acestui acid sunt azide (cm. AZIDE). Azida de plumb Pb (N 3) 2 se descompune la impact, deci este folosită ca detonator, de exemplu, în amorsele cartuşelor.
Sunt cunoscuți mai mulți oxizi de azot (cm. OXIZI DE AZOT). Azotul nu reacționează direct cu halogenii; NF 3, NCl 3, NBr 3 și NI 3, precum și mai multe oxihalogenuri (compuși care, pe lângă azot, includ atomi atât de halogen, cât și de oxigen, de exemplu, NOF 3) indirect.
Halogenurile de azot sunt instabile și se descompun ușor atunci când sunt încălzite (unele - în timpul depozitării) în substanțe simple. Deci, NI 3 precipită la scurgerea soluțiilor apoase de amoniac și tinctură de iod. Deja cu un ușor șoc, un NI 3 uscat explodează:
2NI3 = N2 + 3I2.
Azotul nu reacționează cu sulful, carbonul, fosforul, siliciul și alte nemetale.
Când este încălzit, azotul reacționează cu magneziul și metalele alcalino-pământoase și apar nitruri asemănătoare sărurilor cu formula generală M 3 N 2, care se descompun cu apă pentru a forma hidroxizi și amoniac corespunzători, de exemplu:
Ca 3 N 2 + 6H 2 O \u003d 3Ca (OH) 2 + 2NH 3.
Nitrururile de metale alcaline se comportă în mod similar. Interacțiunea azotului cu metalele de tranziție duce la formarea nitrururilor solide asemănătoare metalelor de diferite compoziții. De exemplu, când fierul și azotul reacționează, se formează nitruri de fier din compoziția Fe 2 N și Fe 4 N. Când azotul este încălzit cu acetilenă C 2 H 2, se poate obține acid cianhidric HCN.
Dintre compușii anorganici complecși ai azotului, acidul azotic este cel mai important. (cm. ACID AZOTIC) HNO 3, sărurile sale sunt nitrați (cm. NITRAT), și acid azotat HNO 2 și sărurile sale nitriti (cm. NITRIȚI).
Aplicație
În industrie, azotul gazos este utilizat în principal pentru a produce amoniac. (cm. AMONIAC). Ca gaz inert din punct de vedere chimic, azotul este utilizat pentru a oferi un mediu inert în diferite procese chimice și metalurgice, la pomparea lichidelor inflamabile. Azotul lichid este utilizat pe scară largă ca agent frigorific (cm. REFRIGERANT), este folosit în medicină, în special în cosmetologie. Îngrășămintele minerale cu azot joacă un rol important în menținerea fertilității solului. (cm.Îngrășăminte minerale).




Dicţionar enciclopedic. 2009 .

Sinonime:

Vedeți ce este „azot” în alte dicționare:

- (N) element chimic, gaz, incolor, insipid și inodor; este 4/5 (79%) din aer; bate greutate 0,972; greutate atomică 14; se condensează într-un lichid la 140°C. si o presiune de 200 atmosfere; componentă a multor substanțe vegetale și animale. Dictionar… … Dicționar de cuvinte străine ale limbii ruse

AZOT- AZOT, chimic. element, char. N (AZ franceză), numărul de ordine 7, la. V. 14,008; punctul de fierbere 195,7°; 1 l A. la 0 ° și 760 mm presiune. cântărește 1,2508 g [lat. Nitrogenium („dând naștere salpetru”), germană. Stickstoff („sufocant ...... Marea Enciclopedie Medicală

- (lat. Azot) N, un element chimic din grupa V a sistemului periodic, număr atomic 7, masă atomică 14,0067. Numele provine din greacă un prefix negativ și zoe life (nu suportă respirația și arderea). Azotul liber este format din 2 atomi ...... Dicţionar enciclopedic mare

azot- a m. azote m. Arab. 1787. Lexis.1. alchimie Prima materie a metalelor este mercurul metalic. Sl. 18. Paracelsus a pornit până la sfârșitul lumii, oferind tuturor la un preț foarte rezonabil Laudanumul său și Azotul său, pentru a vindeca tot posibilul ... ... Dicționar istoric al galicismelor limbii ruse

- (Azot), N, un element chimic din grupa V a sistemului periodic, număr atomic 7, masă atomică 14,0067; gaz, punct de fierbere 195,80 shS. Azotul este componenta principală a aerului (78,09% din volum), face parte din toate organismele vii (din corpul uman ... ... Enciclopedia modernă

Azot- (Azot), N, un element chimic din grupa V a sistemului periodic, număr atomic 7, masă atomică 14,0067; gaz, bp 195,80 °С. Azotul este componenta principală a aerului (78,09% din volum), face parte din toate organismele vii (din corpul uman ... ... Dicţionar Enciclopedic Ilustrat

- (semn chimic N, greutate atomică 14) unul dintre elementele chimice;un gaz incolor care nu are nici miros, nici gust; foarte putin solubil in apa. Greutatea sa specifică este de 0,972. Pictet din Geneva și Calheta din Paris au reușit să condenseze azotul supunându-l la presiuni ridicate... Enciclopedia lui Brockhaus și Efron

N (lat. Nitrogenium * a. nitrogen; n. Stickstoff; f. azot, nitrogene; and. nitrogeno), chimic. element din grupa V periodică. sistemele lui Mendeleev, at.s. 7, la. m. 14,0067. Deschis în 1772 cercetătorul D. Rutherford. În condiții normale A…… Enciclopedia Geologică

Soț, chimi. baza, elementul principal al salitrului; salitrul, salitrul, salitrul; este, de asemenea, principala, cantitativă, componentă a aerului nostru (azot 79 volume, oxigen 21). Azotat, nitric, azotic, care conține azot. Chimiștii disting... Dicţionarul explicativ al lui Dahl

Organogen, nitrogen Dicționar de sinonime rusești. azot n., număr de sinonime: 8 gaz (55) nemetal ... Dicţionar de sinonime

Azot Este un gaz care stinge o flacara deoarece nu arde si nu suporta arderea. Se obtine prin distilarea fractionata a aerului lichid, depozitat sub presiune in cilindri de otel. Azotul este utilizat în principal pentru producerea de amoniac și cianamidă de calciu și ...... Terminologie oficială

Cărți

• Teste de chimie. azot și fosfor. Carbon și siliciu. Metalele. Clasa a 9-a La manualul lui G.E. Rudzitis. Standardul educațional de stat federal, Borovskikh Tatyana Anatolyevna, Acest manual este pe deplin în concordanță cu standardul educațional de stat federal (a doua generație). Manualul include teste care acoperă 3 subiecte ale manualului de G. E. Rudzitis, ... Categorie: Manuale, teste, culegeri de probleme de chimie Seria: Trusa didactică Editor:

Instalația de producere a azotului este un complex de echipamente, cu ajutorul căruia se concentrează azotul din aerul atmosferic. Concentrația maximă de azot la ieșire este de 99,9999%. Acest indicator poate fi reglat în funcție de scopul gazului.

generator de adsorbție

Producția are loc prin furnizarea de aer comprimat sub presiune, care este pompat de un compresor de aer cu șurub. Generatorul este echipat cu un sistem de filtrare și un uscător. În acest caz, uscătorul de aer poate fi fie de tip frigorific, fie de tip adsorbție, în funcție de scop și de concentrația de azot necesară. În procesul de producție, aerul comprimat trece prin curățare grosieră și fină și un uscător, ajungând în același timp la un punct de rouă de + 3C și o clasă de aer care respectă ISO 8573-1:2010-1.4.1. Apoi, aerul este furnizat generatorului după filtrarea în mai multe etape. La ieșirea echipamentelor cu azot, obținem gaz gata preparat sub presiune de până la 10 bar. Stația este formată din două coloane care conțin adsorbant pentru a absorbi tipul corespunzător de gaz. O dată la 8-15 ani, adsorbantul trebuie înlocuit, în funcție de condițiile de funcționare.
Avantajele generatoarelor de azot de tip adsorbție:

• o resursă mare de muncă;
• pornire/oprire rapidă;
• ușurință în operare;
• compactitate;
• fiabilitate ridicată;
• nu este necesar controlul operatorului în timpul funcționării;
• automatizare completă;
• posibilitatea controlului de la distanță prin site-ul General Gas.

Generator de membrană

Separarea gazelor are loc datorită membranei de separare a gazelor. Aerul filtrat trece prin modulul membranar. Fluxul trece prin mii de fibre selective. Azotul iese din partea inversă a membranei, iar oxigenul iese prin pereții săi.

Producția de azot presupune instalarea calificată a întregii game de echipamente care necesită respectarea standardelor de siguranță.

Echipamentul de producție de azot fabricat de General Gas utilizează componente de la producători certificați și este testat pentru a îndeplini standardele înalte de calitate și siguranță ale unităților industriale.

Acest echipament permite obținerea unei eficiențe energetice ridicate în producția de azot, care este utilizat în diverse industrii:

• electronic;
• alimente;
• prelucrarea metalelor;
• farmaceutic;
• metalurgic;
• ulei si gaz;
• petrochimice şi chimice.

Achizitionand echipamente pentru producerea azotului in cadrul companiei noastre obtineti preturi avantajoase, garantie, livrare si instalare rapida.

Cum să alegi echipamente pentru producția de azot?

Pentru a alege tipul de unitate de separare a aerului, trebuie să înțelegeți care sunt acestea:

Pentru a obține gaze industriale din aerul atmosferic, există în prezent trei tipuri de unități de separare a aerului (ASU):

• Instalatii de separare a aerului de tip criogenic.
• Instalatii de separare a aerului de tip adsorbtie.
• Instalații de separare a aerului cu membrană.

ASU de tip criogenic este un set de echipamente care efectuează procesarea și răcirea secvențială a aerului atmosferic la temperaturi criogenice și separarea ulterioară prin rectificare în componente: oxigen, azot, argon, cripton, xenon.

ASU criogenice sunt subdivizate:

• Mic = 30 ÷ 300 m³/h;
• Mediu = 300 ÷ 3000 m³/h;
• Înaltă > 3000 m³/h;

ASU de tip adsorbție este un set de echipamente care separă aerul atmosferic prin trecerea acestuia printr-o sită moleculară, care, prin structura sa, poate prinde molecule de gaz. ASP-urile de adsorbție sunt concepute pentru a obține principalele produse de separare în stare gazoasă:

• Oxigen;
• Azot.

Performanța instalațiilor de adsorbție nu este limitată și depinde de numărul de module utilizate, dar există limitări privind concentrația (puritatea) produselor de separare:

• Concentrația de oxigen la ieșire de până la 98%
• Concentrația gazului de azot la ieșire până la 99,9995%

Membrane ASP este un set de echipamente care separă aerul comprimat prin trecerea acestuia prin module de membrană, în care are loc separarea în componentele principale: azot și oxigen. ASP-urile cu membrană sunt concepute pentru a obține produse de separare în stare gazoasă. Performanța instalațiilor cu membrană depinde de numărul de module de membrană utilizate.

• Concentrația de oxigen gazos la ieșire este de până la 90%.
• Concentrația de azot gazos la ieșire este de până la 99,5%.

De asemenea, pentru a obține gaze gazoase la locul de consum, se folosesc gazeificatoare criogenice care, la rândul lor, transformă crioprodusul lichid (azot, oxigen sau argon) în stare gazoasă.

În acest caz, ce ASP ar trebui utilizat pentru a obține AZOT?

Pentru a selecta un VRU, trebuie să cunoașteți următorii parametri:

• Consumul de azot gazos m³/h;
• Presiunea azotului, bar;
• Concentrația de azot, % sau conținutul de oxigen rezidual;
• Consumul de vârf, numărul de „vârfuri”, durata și frecvența;
• Opțiune de amplasare a instalării (în aer liber, în interior...);
• Comunicații existente;
• Distanța față de obiect;
• Program de lucru (consum);
• Disponibilitatea personalului.

Să ne uităm la un grafic vizual:

Pe diagramă:

1. Livrare in cilindri
2. Livrare in lichid sau sticle
3. Livrare lichidă
4. ASU criogenice

Alegerea unei surse de azot este o sarcină complexă și solicitantă; de alegerea corectă depind eficiența proceselor de producție și costul produsului final.

În prezent, piața generatoarelor de azot cu adsorbție se dezvoltă rapid și în zonele în care este necesar azot gazos, acest tip de generator prezintă cel mai mic cost de producție de azot, care este de ~ 0,3 kW la 1 metru de azot cub.

^ 9.1 Informații generale despre azot

Azot - din grecescul „fără viață”, gaz incolor, fără culoare și miros, greutate atomică 14,0.

În 1772, azotul a fost descoperit de scoțianul Rutherford. Azotul nu există în stare liberă în natură. A. Lavoisier în 1787 a stabilit că aerul conține gaze „vitale” (susțin respirația și arderea, adică oxigen) și „sufocatoare”. În 1785 G. Cavendish a arătat că azotul face parte din salpetru. Mai târziu, au aflat inerția azotului în stare liberă și proprietatea sa importantă în compuși cu alte elemente, adică. într-o stare legată. Azotul este al patrulea element cel mai abundent (după hidrogen, heliu și oxigen) din sistemul solar.

Azotul este unul dintre cele mai abundente elemente de pe Pământ. Concentrat în mare parte în atmosferă. În compoziția aerului, este mai mult de 78%. Compușii naturali de azot sunt nitrații de sodiu, de obicei întâlniți în deșerturi (Chile, Asia Centrală). Cărbunele conține 1-2,5% azot.

Azotul este esențial pentru viața organismelor vii. Proteinele vii conțin 16-17% azot.

^ 9.2 Proprietăți fizice și chimice

Azotul este puțin mai ușor decât aerul ? =1,2506 kg/m 3 în condiţii normale).

Punct de topire -209,86º CU, fierbere -195,8 є CU.

Azotul este greu de lichefiat.

Parametri critici: t kr\u003d -174,1ºС, p kr =34,6 kg/m 2 .

Densitatea azotului lichid ? și =808 kg/m 3 .

Este mai puțin solubil în apă decât oxigenul.

Azotul reacţionează numai cu metalele active (litiu, calciu, magneziu). Cu alte elemente - numai la temperatură ridicată și prezența unui catalizator, inclusiv cu hidrogen, formându-se NH 3 - amoniac.

Azotul nu dăunează mediului și este netoxic. Dar o ședere lungă într-o cameră gazată este dăunătoare pentru oameni, iar respirația într-un mediu cu un conținut de oxigen mai mic de 19% pune viața în pericol.

1. 
   ^ Obținerea azotului din aer

Principala masă de aer atmosferic este azotul (78,1%), deci este evident că este cel mai rațional să obțineți azot din aer.

Trei metode de producere a azotului sunt utilizate în prezent în industrie: separarea la temperatură scăzută, adsorbția și tehnologiile cu membrane.

^ Tehnologie de temperatură joasă (criogenă). separarea aerului în componente (azot, oxigen, argon și alte gaze) se bazează pe diferența dintre temperaturile de fierbere (sau de lichefiere) a azotului și oxigenului în timpul răcirii profunde a aerului.

Lichefierea azotului și a oxigenului în condiții industriale se realizează în instalații de expansiune. Aerul precomprimat și răcit se extinde într-un expandor (piston sau turbo expander) la o temperatură de -192º CU la care aerul este complet lichefiat și devine un lichid incolor. Dacă aerul lichid este acum ușor încălzit
(până la -183ºC), apoi azotul se va evapora din acesta, iar oxigenul va rămâne sub formă de lichid. Acest proces se numește rectificare a aerului. Un proces tehnologic detaliat este discutat în secțiunea despre oxigen. De remarcat că atât azotul, cât și oxigenul sunt produse simultan la aceste instalații, care pot fi apoi utilizate în diverse scopuri, în diverse linii tehnologice.

Aceste instalații sunt performante, dar complexe ca design, staționare și consumatoare de energie. Sunt utilizate în industriile cu un consum mare de azot, precum producția de amoniac.

Adsorbţie Tehnologia se bazează pe adsorbție - absorbția substanțelor în stare gazoasă sau lichidă de către suprafața unor corpuri solide sau lichide (adsorbanți), cel mai adesea solide.

Un adsorbant este un aparat de adsorbție în care un amestec de gaz trece printr-un strat de adsorbant poros și din acesta sunt extrase substanțele necesare. Adsorbanții au acțiune periodică și continuă.

Astfel de dispozitive au o capacitate mică și nu sunt utilizate pentru producția de azot la scară industrială.

^ Tehnologia membranei (utilizarea sitelor moleculare). Principiul producției de azot folosind această tehnologie se bazează pe separarea moleculelor de azot din aerul comprimat precurățat pompat prin așa-numita unitate membranară (sau generator).

Membranele au proprietatea de permeabilitate selectiva - o metoda progresiva, eficienta cu consum redus de energie.

Esența tehnologiei membranei este separarea amestecului de gaz datorită diferenței de presiuni parțiale pe suprafețele exterioare și interioare ale membranei din polifibră. Fiecare componentă are propria sa rata de penetrare caracteristică, care depinde de capacitatea sa de a se dizolva în membrană și de a pătrunde prin ea. Gazele „rapide” (H 2 , CO 2 , O 2 , He etc.) pătrund rapid prin membrana polimerică. Gazele „lente” (CO, N 2, CH 4 etc.) pătrund slab în membrană și sunt evacuate în exterior. Amestecul de gaze care trece prin membrană se numește pătrunde .

Diagrama generatorului de azot este prezentată în Figura 9.1. Unitatea de separare a membranei este un cartuș cilindric, în interiorul căruia se află un mănunchi de membrane tubulare din polifibră.

Figura 9.1 - Cartuș cu membrană și membrană

Cu ajutorul unor astfel de dispozitive, este posibil să se obțină azot cu o puritate de la 90 la 99,9% în cantități destul de mari: de la 1500 la 5000 m 3 /ora .

Apariția tehnologiilor cu membrane a condus la progrese rapide în dezvoltarea echipamentelor și tehnologiei de separare a aerului. Principalul avantaj al tehnologiei cu membrane: consumul redus de energie, parametrii scazuti, compactitatea si mobilitatea plantelor contribuie la aplicarea sa tot mai larga.

Domeniile de utilizare ale diferitelor instalații de producere a azotului sunt prezentate în Fig. 9.2.




Figura 9.2 - Aplicații ale diferitelor plante cu azot

9.4 Instalații cu membrană de proces pentru producția de azot

Odată cu utilizarea metodei membranei pentru producerea azotului, în ultimii ani o serie de companii de top au creat instalații industriale destul de simple. Schema schematică a instalației este prezentată în Figura 9.3.

Aerul aspirat din atmosferă este comprimat într-o stație de compresoare cu piston sau șurub până la o anumită presiune optimă de separare a gazelor.



Compr. Unitate de preparare a membranei

blocul stației aeriene

Figura 9.3 - Schema de producere a azotului folosind această tehnologie:

F - filtru; K - compresor; FS - filtru-separator;

OS - dezumidificator; V / O - separator de umiditate

La alegerea presiunii necesare se cauta un compromis: la presiuni joase este mai usor, fiabilitate mai mare, dar dimensiuni foarte mari ale aparatelor, in special unitatea membranara. Și costul modulelor cu membrană este foarte mare. La presiuni mari, pot apărea probleme cu rezistența și fiabilitatea.

Aerul comprimat în compresor intră în unitatea de preparare a aerului, unde este răcit, curățat de picături de lichid (apă, ulei), impurități mecanice și uscat. Aerul preparat astfel intră în unitatea membranară, unde este separat în azot de consum și permeat (un amestec de oxigen, vapori de apă, hidrogen argon etc.), care este eliberat în atmosferă. După cum puteți vedea, instalația este ecologică, nu dăunează mediului. În cazurile în care instalațiile staționare cu membrană sunt utilizate la întreprinderile industriale, permeatul ca amestec de aer îmbogățit cu oxigen poate fi utilizat util, de exemplu, pentru suflarea în diferite tipuri de dispozitive de ardere.

Folosind această tehnologie, este posibil să se obțină azot cu o concentrație de 99,9%, dar de obicei o puritate de 90-98% este suficientă pentru aplicațiile tehnologice.

Costul mediu al unui litru de azot este cu 50% mai ieftin decât cel obținut prin metoda tradițională la temperatură joasă (criogenică).

Azotul este produs direct la locul consumului său în cantitatea necesară. Nu există costuri de depozitare și transport deloc.

Această tehnologie are avantaje incontestabile, printre care: compactitatea, mobilitatea stației, separarea aerului are loc într-un aparat static, și nu într-o mașină de expandare, posibilitatea de reglare profundă etc. Dezavantajul este costul ridicat al modulelor cu membrană și necesitatea unui grad ridicat de purificare a aerului furnizat modulelor . Ultima cerință este dură pentru compresoare. Compresoarele cu piston lubrifiat și compresoarele cu șurub umplute cu ulei convențional nu sunt acceptabile.

Condiția fără ulei este satisfăcută de așa-numitele compresoare cu piston și șurub „uscate” (fără lubrifiere). Astfel de compresoare există. Din punct de vedere structural, sunt mult mai complicate decât de obicei și mult mai scumpe.

La compresoarele cu piston „uscate”, proiectarea etanșărilor devine mai complicată, este necesară utilizarea materialelor speciale etc.

Compresoarele cu șurub „uscate” au un grad semnificativ mai scăzut de creștere a presiunii într-o singură carcasă decât cele umplute cu ulei, deoarece fara injectie de ulei de racire
(? = 2-3 vs 8-10). Sunt mai voluminoase. Cerința unui spațiu de garanție între șuruburi reduce randamentul volumetric al compresorului.

În unele cazuri, compresoarele cu șurub umplute cu ulei sunt utilizate în prima etapă de compresie, iar apoi, după curățare și separare a aerului, se folosește un compresor cu piston „uscat”.

La astfel de instalații, pe lângă operațiunea tehnologică principală - obținerea azotului din aer, se efectuează simultan următoarele operații:

Îmbogățirea aerului cu oxigen (permeat);

Uscarea la aer.

^ 9.5 Stații de compresoare cu membrană azot

Instalațiile complexe de acest fel sunt de obicei realizate mobile pe mașini sau remorci, ceea ce vă permite să o livrați rapid la locul de utilizare.

Un exemplu este stația mobilă cu șurub cu membrană de azot AMVP-15/0,7 o C cu o capacitate de azot de 15 mm 3 /min și o presiune de 0,7 MPa, concentrație de azot de până la 97%. Dezvoltat la VNIIkompressormash (Sumy) în 2003.

Toate echipamentele sunt montate într-o remorcă de mașină de 12 m lungime, care constă din trei blocuri principale (Fig. 9.4).




Figura 9.4 - Stația mobilă AMVP

Stația este controlată de un sistem cu microprocesor.

Acționare - motor electric, compresor cu piston
2 trepte, uscat. Ulterior, au fost folosite blocuri cu șuruburi de compresie uscată. Ținând cont de cerințele de mobilitate, stația folosește un sistem de aer comprimat răcit cu aer.

Stațiile au fost folosite cu succes pentru a stinge incendiile în minele din Donbass. Pentru a localiza și stinge un incendiu subteran, stația a furnizat azot zonei de ardere pentru a crea o atmosferă sărăcită de oxigen.

Alte aplicații ale stațiilor cu membrană de azot includ:

– pentru amenajarea sondelor de petrol și gaze, repararea și testarea conductelor în industria petrolului și gazelor. Această unitate este echipată cu motor diesel, nu este conectată la liniile electrice, poate funcționa în orice condiții din nord, puterea stației este de 250 kW, greutatea este de 9,3 tone, lungimea este de 6 m;

- sa asigure pastrarea pe termen lung a cerealelor, legumelor, prin crearea unui mediu inert fara utilizarea de substante chimice, care le incetineste respiratia. Perioada de valabilitate crește de 2-3 ori, fără pierderea stării chiar și la +20 - 25 єС;

– în industria energiei nucleare – pentru purjarea cămășilor de răcire ale turbogeneratoarelor CNE.

^ 9.6 Aplicații de azot

Cea mai mare parte a azotului liber extras este utilizat pentru producția industrială de amoniac, care este apoi procesat în acid azotic, îngrășăminte și explozivi. Este foarte costisitor să se obțină azot pur comercial în instalațiile de separare în cantități mari. Prin urmare, în astfel de industrii se folosește azotul nu pur tehnic, obținut, de exemplu, prin rectificarea aerului, ci direct aerul atmosferic. O astfel de tehnologie va fi discutată în următorul subiect „Tehnologii pentru producerea și utilizarea amoniacului”.

Azotul liber este utilizat în multe industrii:

- ca mediu inert la testarea dispozitivelor și mașinilor, cum ar fi compresoarele (lucrează de VNIIkompressormash la crearea unui PC și a unui comitet central al SVD) (Fig. 9.5);

- pentru purjarea aparatelor de conducte și a altor echipamente care funcționează cu gaze explozive (industria petrolului și gazelor) în timpul reparațiilor, încercărilor înainte de umplerea cu gaz;

- ca mediu de blocare „tampon” la etanșarea mașinilor și aparatelor care funcționează cu gaze periculoase, al căror amestec cu o cantitate mică de azot este permis în funcție de condițiile procesului tehnologic;

- folosit ca gaz de impuls în sistemele de instrumentare și A ale instalațiilor care funcționează pe gaze periculoase (pentru elemente de automatizare pneumatică, când este imposibilă utilizarea dispozitivelor electroautomate din cauza unei posibile scântei);

- creșterea productivității sondelor de gaz și petrol prin acțiunea impulsurilor de gaz folosind un generator de azot - un vas umplut cu azot la o presiune foarte mare, care creează o explozie locală în jurul părții de admisie a sondei, formând multe fisuri și canale în formatiune solida.

Azotul este, de asemenea, utilizat pe scară largă în tehnologia de inginerie.

^ Nitrurare (nitrurare) – saturarea suprafetei pieselor metalice in vederea cresterii duritatii, rezistentei la uzura, limita la oboseala, rezistenta la coroziune.

Nitrurarea oțelurilor are loc în cuptoare etanșate la 500 - 650ºC într-un mediu cu amoniac. Procesul este lung. Pentru a obține un strat cu grosimea de 0,2 - 0,4 mm sunt necesare 20 - 50 de ore. Creșterea temperaturii accelerează procesul, dar duritatea scade.



Figura 9.5 - Schema instalației pentru testarea PC-ului și

Comitetul Central SVD pentru azot

Nitrurarea este utilizată în principal pentru oțelurile aliate, în special aliajele de crom-aluminiu, precum și pentru oțelurile care conțin wolfram și molibden. Aliajele de titan sunt, de asemenea, nitrurate, dar la 850-950º CUîntr-un mediu cu azot pur.

Capacitatea de răcire profundă determină utilizarea azotului lichid în diferite unități frigorifice, în inginerie mecanică pentru asamblarea - dezasamblarea îmbinărilor cu o potrivire mare de interferență, precum și în crioterapie în medicină.

Pentru nevoi tehnologice, azotul se obține la stațiile locale sau centralizate de azot.

Azotul este stocat în rezervoare de gaz, recipiente, butelii.

De obicei, se transportă în stare lichidă, în vase Dewar cu izolație termică în vid. Culoarea vaselor de azot este neagră.

^ Întrebări de securitate pentru subiectul 9

1 Numiți principalele proprietăți ale azotului care sunt practic importante pentru tehnologie.

2 Numiți metodele industriale de obținere a azotului, avantajele, dezavantajele, aplicațiile acestora.

3 Care este esența metodei de separare a aerului la temperatură scăzută pentru a produce azot?

4 Care este esența instalației de azot cu membrană, explicați funcționarea acesteia.

5 Dați o diagramă a unei instalații de azot cu membrană, explicați funcționarea acesteia.

6 Care sunt cerințele pentru compresia azotului în compresoarele cu membrană? Ce compresoare îndeplinesc aceste cerințe.

7 Ce înseamnă compresoare „uscate”? Care sunt caracteristicile dispozitivului lor?

8 Care sunt aplicațiile azotului liber în economia națională?

9 De ce este folosit azotul în tehnologia inginerească?

10 Care sunt caracteristicile depozitării, transportului și etichetării vaselor de azot?

Bibliografie

1. Atroşcenko V.I. Curs de tehnologie cu azot legat / V.I. Atroșcenko și alții.-M.-L.: Chimie, 1968.

2. Cartea de referință a operatorului de azot. -M.-L.: Chimie, 1969. - Vol. I şi II.

3. Glizmanenko D.L. Obținerea oxigenului / D.L. Glizmanenko - M.: Chimie, 1972.–752p.

Tema 10^ OXIGENUL ȘI APLICAȚIILE LUI

10.1 Informații generale despre oxigen

Rolul oxigenului în viața noastră și în activitățile noastre de producție nu poate fi supraestimat. Fără oxigen, nu există viață. Proprietatea sa principală este capacitatea de a se oxida. Arderea este cel mai important proces oxidativ. Chiar și vechii chinezi, și mai târziu Leonardo da Vinci (1452-1519), credeau că aerul conține o componentă care este consumată în timpul arderii.

Oxigenul a fost descoperit la începutul secolului al XVIII-lea. de inventatorul olandez K. Drebbel, care l-a folosit pentru submarinul său, păstrând un secret adânc.

Lomonosov M.V. în 1756, el a dovedit că arderea-oxidarea este adăugarea unei părți din aer la substanță, și nu din materia de foc, așa cum se credea anterior. Chimistul francez V. Lavoisier a dat elementului numele și a dezvoltat teoria arderii și oxidării. Oxigenul pur a fost izolat de suedezul N. Scheele în 1770 prin încălzirea salitrului, nitratului de magneziu etc.

Oxigenul este cel mai abundent element din natură în greutate. Conținutul său în greutate este:

In aer 23 %;

In apa 86 %;

În scoarța terestră 47 %.

Masa principală de oxigen este conținută în stare legată în principal în atmosfera pământului.

^ 10.2 Proprietăţile oxigenului

10.2.1 Proprietăți fizice

Oxigenul este un gaz incolor, inodor și fără gust.

Greutatea atomică 16.

Temperatura de îngroșare (lichefiere) - 182,98 o C la presiunea atmosferică, se formează un lichid albastru pal.

temperatura de intarire - 218,7 aproximativ C, se formează cristale albastre.

Temperatura critica - 118,84 despre C .

presiune critică 49,71 atm.

Densitatea gazului (la 760 mm Hg, 0 o C) ? = 0,00143 g/cm.

Densitatea oxigenului lichid (- 182,98 C) ?=1,1321 g/cm .

Densitatea oxigenului solid (-252,5 C) 5 = 1,4256 g/cm .

Sub acțiunea razelor ultraviolete, se descompune în atomi.

Într-o descărcare liniștită, se formează ozon - O 3 .

Absorbanții buni sunt metalele nobile și cărbunele.

Oxigenul în orice stare de agregare are o susceptibilitate magnetică, adică. particulele sale sunt atrase de polii magnetici.

Oxigenul este foarte solubil în solvenți organici (benzină, acetonă, eter).

^ 10.2.2 Proprietăţi chimice

Oxigenul formează compuși cu toate elementele chimice, cu excepția gazelor nobile. Reacționează direct cu toate elementele, cu excepția halogenilor și a metalelor prețioase. Viteza reacției de oxidare depinde de natura substanței oxidate, de temperatură și de condițiile de amestecare. Cu cât temperatura este mai mare, cu atât reacția de oxidare este mai rapidă. De exemplu, hidrogenul la temperatura camerei practic nu reacționează cu oxigenul și la t=700-800 o C amestecul său cu oxigenul explodează.

Acceleratorii de reacție sunt catalizatori. Un catalizator excelent este apa.

Gazele combustibile formează amestecuri foarte explozive cu oxigenul, iar vaporii lor sunt capabili să fie oxidați la contactul cu oxigenul pur și, în anumite condiții, se aprind spontan cu o explozie. Odată cu creșterea presiunii și a temperaturii, crește riscul de autoaprindere și explozie a amestecurilor de substanțe combustibile cu oxigen. Aprinderea într-un spațiu închis a substanțelor combustibile poroase (praf de cărbune, turbă presată, lână) impregnate cu oxigen lichid este însoțită de o explozie de mare putere distructivă.

1. 
   ^ Tehnologia de producere a oxigenului

Oxigenul poate fi obţinut: 1) prin mijloace chimice;
2) electroliza apei; 3) separarea aerului prin metoda de răcire profundă.

Producția industrială a oxigenului se realizează prin răcire profundă, comprimare și distilare (separare în componente) în instalații speciale. O configurație tipică este prezentată în fig. 10.1. Aceste unități folosesc compresoare pentru a furniza aer comprimat.

Rectificare- procesul de separare a aerului lichid în oxigen lichid și azot gazos, realizat în aparate speciale - coloane reactoare.

În partea de jos a coloanei, aerul este pre-separat în aer îmbogățit care conține 40%O 2 și azot lichid (97-98%), colectate în buzunarele condensatorului.

Aerul îmbogățit este alimentat în partea de sus a coloanei, unde are loc distilarea finală pentru a obține
99-99,5%O 2 Și 97-98%N 2 . Consumul de energie pentru producerea a 1 nm 3 de oxigen tehnic este 0,65-1,5 kWh.

Instalațiile de răcire adâncă sunt folosite pentru a produce oxigen lichid folosind presiune
180-200 atmși extinderea ulterioară într-un expansor cu piston sau aer de joasă presiune (6 atm) cu expansiune într-un turbo-expansor (metoda academicianului P.L. Kapitsa).


Figura 10.1 - Schema unei instalații de distilare pentru producerea oxigenului lichid

Ciclul Kapitza ciclu frigorific bazat pe folosirea aerului de joasa presiune si obtinerea frigului necesar doar prin extinderea acestui aer intr-o turbina de aer (expander) cu efectuarea de munca exterioara. Schema instalației care implementează un astfel de ciclu este prezentată în Fig. 10.2



Figura 10.2 - Schema ciclului Kapitza de obtinut

aer lichid:

1 - turbocompresor; 2 - regeneratoare; 3 – expansor turbo;

4 - condensator

Caracteristicile ciclului sunt:

Comprimarea aerului nu este ridicată (până la 0,6 - 0,7 MPa) în compresor;

Utilizarea aerului rece din condensator într-un schimbător de căldură regenerativ;

Expansiunea aerului comprimat într-un turbo expander;

Acest ciclu a fost dezvoltat în 1930 și este utilizat pe scară largă în practică datorită eficienței sale energetice ridicate.

Din aerul lichefiat se obțin prin rectificare oxigenul și azotul.

Odata cu obtinerea DESPRE 2 Și N 2 in instalatiile de racire profunda se obtin si gazele continute in aer: argon, neon, krypton, xenon.

Astăzi, instalații cu o capacitate de 1000 inainte de
20.000 m 3 /ora oxigen. În același timp, regeneratoarele sunt folosite ca schimbătoare de căldură, ceea ce face posibilă comprimarea cantității principale de aer doar până la 4,5-5,5 atm, ceea ce reduce consumul specific total pentru producerea de oxigen gazos la 0,45-0,55 kWh.

Există o întreagă ramură a economiei naționale - industria oxigenului, care produce oxigen tehnic ca produs comercializabil, și oxigen tehnologic (adică, pentru nevoi proprii, de exemplu, în oțelării).