氮氣在工農業生產、科學研究以及日常生活中應用領域
2022-04-21
一、氮氣的用途
氮氣是一種無色、無毒、無味的惰性氣體，在工業生產和日常生活領域氣氮已被廣泛地作為保護氣體，液氮已被廣泛地作為能與空氣接觸的冷凍介質，因此，它是一種非常重要的氣體，以下概要地介紹它的一些典型的用途，拋磚引玉，共同探討。
1、金屬加工： 光亮淬火、光亮退火、滲氮、氮碳共滲、軟碳化等熱處理的氮氣源;焊接、粉末冶金燒結過程的保護氣，在新材料的研制和稀土永磁材料等生產過程的保護氣體等。
2、電子工業：鋰電池，大規模集成電路，LED和LCD電視機的顯像器件，彩電顯像管，光伏器件、觸摸屏、云計算、物聯網等各種新型電子元器件以及半導體元件的處理和生產過程的氮氣源。
3、 冶金工業： 連鑄、連軋、鋼材退火過程的保護氣;轉爐頂底復合吹氮煉鋼，轉爐煉鋼的密封，高爐爐頂的密封，高爐煉鐵煤粉噴吹用氣等。
4、食品保鮮：糧食、水果、蔬菜等的充氮貯藏與保鮮;肉類、乳酪、糕點、榨菜、茶葉及咖啡等的充氮保鮮包裝;果汁、生油及果醬等的充氮排氧保鮮;各類瓶酒的凈化與覆蓋等。
5、醫藥工業：新醫藥的研制過程的氣體保護，中藥(如人參)的充氮貯藏與保鮮;西藥針劑充氮;貯藏及容器的充氮;藥料氣動輸送的氣源等。
6、化學工業：置換、清洗、密封、檢漏、干法熄焦中的保護氣;催化劑再生、石油分餾、化纖生產等用氣。
7、化肥工業： 氮肥生產過程的置換、密封、洗滌、保護觸媒等用氣。
8、 塑料工業：塑料粒子的氣動傳輸;塑料生產及貯藏中的防氧化等。
9、橡膠工業：橡膠的包裝、貯存;輪胎生產和充氮輪胎等。
10、玻璃工業：浮法玻璃和光伏玻璃的生產過程中的保護氣。
11、石油工業：貯藏、容器、催化裂化塔、管道等的充氮凈化;管路系統的氣壓試漏等。
12、近海石油開發：近海石油開采中平臺的氣體復蓋、壓注氮氣開采石油、貯罐、容器等的惰化。
13、倉儲：防止地窖、倉庫中易燃物著火爆炸而充以氮氣。
14、海運：油輪清潔保護用氣。
15、宇航技術： 火箭燃料增壓劑、發射臺置換氣和安全保護氣，宇航員操縱氣、空間模擬室，燃料管路的清洗氣等。
16、其他：油漆和涂料充氮排氧以防止油干燥的聚合作用;石油及天然氣貯罐，容器、輸送管線的充氮排氧等。
二、液氮冷凍應用
1、低溫醫學：外科、低溫冷凍治療、血液冷藏、藥物冷凍與低溫粉碎等。
2、生物工程：冷凍貯藏珍貴植物、植物細胞、遺傳種質的冷凍保存和運輸等。
3、金屬加工：金屬的冷凍處理、冷凍鑄型彎管、擠壓及磨削等。
4、食品加工：速凍儀器，食品的額冷凍與運輸等。
5、航天技術：發射裝置、空間模擬室的冷源等。
隨著科學技術的進步和經濟建設的發展，氮的應用范圍日益廣泛，并已深入到許多工業部門和日常生活領域。
1、在金屬熱處理中的應用：以氮氣味基本成份的氮基氣氛熱處理，是為了節能、安全、不污染環境和充分利用自然資源的一種新科技、新工藝。業已表明，幾乎所有的熱處理工藝，包括淬火、退火，滲碳、碳氮共滲、軟氮化及復碳等工藝都可以采用氮基氣氣氛來完成，所處理的金屬零件在質量上可與傳統的吸熱式氣氛處理相媲美。近幾年來，國內外對此項新工藝的開發研究和應用正方興未艾，已取得了豐碩的成果。
2、在電子工業中的應用：在電子元件和半導體元件的生產過程中，需要采用純度達99.999%以上的氮氣作為保護氣體。目前，我國已將高純氮作為載氣和保護氣應用于彩電顯像管、大規模集成電路、液晶及半導體硅片等生產過程。
3、在化纖生產過程中的應用：在化纖生產中常將高純氮作為保護氣體，以防止化纖產品在生產中被氧化而影響色澤。氮氣純度愈高，化纖產品的顏色愈漂亮。如今，我國一些新建的化纖廠都設置了高純氮的裝置。
4、在貯藏和保鮮方面的應用： 目前，國外已廣泛的采用封倉充氮排除空氣的方法，來貯藏糧食。我國也已對此法、試驗成功，進入實際推廣應用階段。用氮氣排空氣對大米、小麥、大麥、玉米和稻谷等糧食進行保管可以防止蟲蛀、不發熱、不霉變，以便保質渡夏。此法是將糧食用塑料布嚴密封閉，先抽成低真空狀態，然后再充入純度為98%左右的氮氣，直到內外壓力平衡為止。這樣可使糧堆中缺氧，降低糧食的呼吸強度，抑制微生物的繁殖，蛀蟲在36小時內因缺氧而全部死亡。這種降氧殺蟲的方法不僅可節省大量的費用(約為采用磷化鋅等劇毒藥物熏殺所需要費用的百分之一)，而且能保持糧食的新鮮和營養價值，防止細菌傳染和藥物污染。
對水果、蔬菜、茶葉等進行充氮貯藏、保鮮也是一種最先進的方法。此法可使水果、蔬菜、菜葉等在高氮低氧的環境中，減緩新陳代謝，好似進入冬眠狀態，抑制后熟，從而可長期保鮮。據試驗，充氮貯藏的蘋果，8個月后仍香脆爽口，每公斤蘋果的保鮮費在1角錢左右。充氮貯藏可大大減少水果旺季損耗，并能確保水果淡季市場的供應，提高了出口果品的質量，增加了創匯收入。
茶葉抽氣充氮包裝，即將茶葉放入雙層鋁鉑(或尼龍聚乙烯一鋁復合箔)的袋內，抽除空氣，注入氮氣，封口密封。一年后茶質新鮮，茶湯清澈明亮，滋味淳香。顯然，用此法保鮮茶葉比用真空包裝、冷凍包裝好得多。
目前，有不少食品仍用真空包裝、冷凍包裝、真空包裝易漏氣，冷凍包裝易變質，都沒有真空充氮包裝好。
5、在宇航技術方面的應用：宇宙空間又冷又黑且為高真空，人類上天，就必須先在地面上進行空間模擬試驗。模擬宇宙空間必須采用液氮和液氦。美國的大型空間模擬室每月需耗30萬立方米的氮氣阿里進行大型風洞模擬試驗。在火箭上，為了確保易燃易爆的液氫裝置能安全運行，都在適當的部位安裝了氮氣滅火器。高壓氮氣還是火箭燃料(液氫-液氧)的壓送氣和燃燒管路的清掃氣。
飛機在起飛前或降落后，為確保安全，防止發動機燃燒室產生爆炸危險，通常都必需要氮氣對發動機燃燒室進行清掃。另外，在原子反應堆上也采用氮氣作為保護氣，在煤礦的滅火等方面也有了良好的應用效果。
總之，氮氣在保護和保鮮方面日益受到青睞，氮氣的需求量隨著工業的發展和重視正在日益增長,隨著我國戰略性新興產業的發展，我國氮氣的用量亦將會迅速增加。
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