Průmyslové využití dusíku: Vlastnosti plynu | Oximat

Málokdo ví, že dusík je pro člověka na třetím místě po kyslíku a vodíku. Za prvé proto, že plyn je hlavní složkou atmosférického vzduchu (do 75 % celkového objemu). A za druhé, dusík je široce používán v mnoha oblastech lidské činnosti, od lékařství až po výrobu výbušných zařízení. Není náhodou, že v roce 1992 udělila autoritativní publikace Science oxidu dusnatému (NO) čestnou cenu „Molekula roku“. Aby měl neomezený zdroj jeho produkce a byla zajištěna kontinuita technologických procesů, používá se speciální zařízení – generátory dusíku, které umožňují získat tento plyn požadované čistoty.

Co je dusík?

Dusík neboli dusík je inertní dvouatomový plyn bez barvy, chuti nebo zápachu: nelze jej vidět, pokud není plyn zmrzlý a zkapalněný. Objevitelé dusíku zpočátku nazývali látku „dusivý“, „zkažený nebo ucpaný vzduch“, „atmosférická mofeta“. Tyto a další názvy byly používány až do vydání nové chemické nomenklatury, jejíž autoři se rozhodli usadit se na slově „dusík“, které podle jejich názoru plně odráželo hlavní vlastnost látky – nevhodné pro dýchání a život.

Aplikace dusíku

Na rozdíl od kyslíku dusík nereaguje s jinými plynnými látkami. Jeho atomy je obtížnější rozbít: vyžadují více energie k rozpadu a interakci s jinými látkami, čímž poskytují inertní prostředí nezbytné pro mnoho procesů. Díky této kvalitě se dusík používá v oblastech, kde je nutné eliminovat rychlé a pomalé oxidační reakce. Například při výrobě desek elektronických obvodů a polovodičů může docházet k oxidačním procesům, které se projevují ve formě koroze. Další příklad pomalé oxidace je v nápojovém a potravinářském průmyslu. V tomto případě se dusík používá k zachování vzhledu produktů a zvýšení jejich trvanlivosti. Příkladem rychlé oxidace je proces spalování. Jak víte, oheň vyžaduje ke svému šíření kyslík. Aby se eliminovala možnost nebezpečí požáru, kyslík se odstraňuje z nádrží v průmyslových podnicích pomocí dusíku a používá se také k přepravě výbušných sloučenin. Stacionární nebo mobilní generátory dusíku umožňují vyrábět tento plyn v objemu 5 až 5 tisíc metrů krychlových za hodinu s čistotou až 99,95 % a účinně hasit požáry.

Zdroje dusíku

1. vlastní výroba plynu v generátorových soustrojích;
2. pronájem nádrží a zásobování dusíkem na místě;
3. nákup lahví s tekutým dusíkem.

• se získá inertní plyn požadované čistoty,
• při jeho doručení nevznikají žádné náklady na dopravu,
• eliminuje odpady způsobené vypařováním při výměně lahví,
• používání vlastního zařízení je mnohem bezpečnější než používání vysokotlakých lahví,
• stálý zdroj dusíku v požadovaném objemu,
• Je zajištěna návaznost technologických procesů a eliminovány prostoje.

• zařízení využívající metodu adsorpce kolísáním tlaku. Výsledný dusík má velmi vysoký stupeň čistoty až 99,999 %
• Generátory membránového typu – stupeň čištění menší než 90 %.

Špinavé generátory dusíku

Generátory ultračistého dusíku

Každý z těchto způsobů výroby plynu má své výhody, takže výběr generátorů dusíku se provádí v závislosti na potřebách konkrétního podniku.

Jaké jsou praktické aplikace plynného dusíku v průmyslu?

• Medicína a léčiva.Největší využití inertního plynu v medicíně je při operacích (odstranění kožních nádorů, jizev), omlazovacích procedurách, skladování biomateriálů, vědeckých experimentech a přepravě léků. V lékařství a farmakologii se dusík skladuje ve speciálních nádobách – Dewarových lahvích.
• Těžební průmysl. Dusík se používá k hašení požárů v dolech a hlubokých tunelech, vytváří inertní „polštář“ a udržuje tlak in-situ během těžebního procesu.
• Řezání kovů laserem. Pro dosažení rovnoměrného a přesného řezu a ochranu materiálů před oxidací se používá laserové řezání pomocí dusíku. Tato metoda eliminuje přehřívání materiálů a zařízení, výskyt okují na materiálech a rychlost operace daleko převyšuje rychlost použití jiných typů řezání. Dusík se používá k řezání keramiky, titanu, plastů, hliníku a různých druhů oceli.
• Ropný a plynárenský a chemický průmysl. Tento plyn je široce používán v mnoha technologických procesech v chemických závodech, například pro syntézu amoniaku, vytváření inertního prostředí při chemických reakcích, zpracování vysokooktanových složek a konverzi metanu. V metalurgii je nezbytný v procesech slinování práškových kovů, neutrálním kalení, nauhličování a pro ochranu železných a neželezných kovů při žíhání. Dusík je nepostradatelný při vývoji vrtů pro rychlé a bezpečné snížení tlaku, zajištění požadované úrovně průtoku nerostů, rychlé vyprazdňování vrtů, hašení požárů, udržování požadovaného tlaku v plynových nebo ropných nádržích, čištění procesních nádrží, chladící elektrody atd.
• Celulózový a papírenský průmysl. Inertní plyn se používá k polymeraci lakových povlaků, při procesech zpracování lepenky a papíru a ke zlepšení kvality zpracování surovin. Jeho použití umožňuje snížit úroveň emisí těkavých látek do atmosféry a snížit náklady na použití fotoiniciátorů.
• Výroba potravin. Dusík se používá při procesech balení potravin, stáčení nesycených nápojů, rostlinných olejů, k ochraně produktů obsahujících tuk před rychlou oxidací, k vytvoření inertního prostředí uvnitř nádoby a zvýšení trvanlivosti. Ve skladech zeleniny se používá k vytvoření upravené atmosféry, aby se zabránilo kažení, rozvoji patogenních mikroorganismů a k dlouhodobému skladování produktů.
• STO. V autoservisech se k jeho pumpování do pneumatik používá plyn. Tato metoda umožňuje prodloužit životnost a zlepšit výkon pneumatik, zabránit korozi kovových prvků, zabránit samovznícení pneumatik, snížit potřebu huštění a kontrolovat tlak uvnitř pneumatik.
• Elektronika. Tento inertní plyn se používá k ochraně složitých součástí, mikroobvodů a zařízení před oxidací, ke snížení teploty vzduchu ve výrobních procesech, k proplachování a čištění potrubí a systémů procesních zařízení, k pájení a výrobě desek plošných spojů.
• Zemědělsko-průmyslový sektor. Dusík se podílí na výrobě cenného balastního hnojiva pro rostliny – močoviny, která se používá i jako složka do krmiva pro hospodářská zvířata. Plyn se používá k výrobě amoniaku a produktů na jeho bázi, dusičnanu draselného.

Rozšířené použití dusíku v průmyslu je způsobeno takovými vlastnostmi, jako je inertnost a nízká teplota přechodu do kapalného stavu, stejně jako množství plynu. Dusík se používá pro různé výrobní účely, například v ropném a plynárenském průmyslu, hutnictví, těžebním průmyslu, potravinářském a celulózovém a papírenském průmyslu a také v dalších oblastech činnosti.