گاز نیتروژن
نیتروژن (N)، عنصر شماره ۷ جدول تناوبی و یک نافلز گروه ۱۵، به صورت مولکولی دو اتمی (N₂) در اتمسفر زمین حضور غالب دارد (تقریباً ۷۸% حجمی). در شرایط استاندارد، گازی بیرنگ، بیبو و بی‌مزه است. پایداری شیمیایی بالای N₂ ناشی از پیوند کووالانسی قوی بین اتم‌های نیتروژن است که این گاز را در برابر واکنش‌های شیمیایی مقاوم می‌سازد و کاربرد آن را به عنوان یک گاز بیاثر در صنایع گوناگون توجیه میکند. نیتروژن در دماهای پایین می‌تواند به حالت مایع تبدیل شود و در سرمازیستی (cryogenics) مورد استفاده قرار گیرد.
مشخصات فنی گاز نیتروژن خالص
از انواع خواص فیزیکی و شیمیایی این گاز در جدول زیر ذکر شده است :
|
نام علمی |
Nitrogen |
|---|---|
|
فرمول شیمیایی |
N₂ |
|
جرم اتمی |
۲۸.۰۱۳۴ g/mol |
|
حالت فیزیکی (در شرایط استاندارد) |
گاز |
|
رنگ |
بدون رنگ |
|
بو |
بدون بو |
|
چگالی |
۱.۲۵۱ g/L |
|
نقطه ذوب |
℃۲۱۰- |
|
نقطه جوش |
℃۱۹۵.۸ - |
|
حلالیت در آب |
کم |
موارد ایمنی و خطرات گاز نیتروژن
نکات ایمنی و مخاطرات گاز نیتروژن و پیشگیری از خطرات احتمالی
|
خطرات گاز نیتروژن |
|
|---|---|
|
خطرات سرما زدگی |
گاز نیتروژن خود سمی نیست، اما چون جایگزین اکسیژن در هوا می شود، می تواند باعث خفگی شود. در محیط هایی با غلظت بالای نیتروژن، سطح اکسیژن کاهش می یابد و باعث کمبود اکسیژن (هیپوکسی) در بدن می شود. این کمبود اکسیژن می تواند به سرعت منجر به از دست دادن هوشیاری، آسیب مغزی و حتی مرگ شود |
|
خطرات فشار |
نیتروژن مایع بسیار سرد است (-۱۹۵.۸ درجه سانتی‌گراد) و تماس مستقیم با آن می‌تواند باعث سرمازدگی شدید شود. تماس با پوست با نیتروژن مایع می‌تواند به سرعت باعث آسیب جدی به بافت شود. |
|
خطرات خفگی |
نیتروژن تحت فشار می‌تواند بسیار خطرناک باشد. ظروف تحت فشار حاوی نیتروژن باید به درستی نگهداری و استفاده شوند تا از انفجار یا رهاسازی ناگهانی گاز جلوگیری شود. |
|
نکات ایمنی گاز نیتروژن |
|
|---|---|
|
تهویه مناسب |
در محیط هایی که از نیتروژن استفاده می شود، باید تهویه مناسب وجود داشته باشد تا از تجمع گاز و کاهش سطح اکسیژن جلوگیری شود. |
|
استفاده از تجهیزات حفاظت |
هنگام کار با نیتروژن مایع، باید از لباس های محافظتی مناسب، دستکش، عینک و سایر تجهیزات حفاظتی استفاده شود تا از سرمازدگی و سایر صدمات جلوگیری شود. |
|
نظارت بر سطح اکسیژن |
در محیط هایی که نیتروژن استفاده می شود، باید سطح اکسیژن به طور مداوم کنترل شود تا از رسیدن به سطوح خطرناک جلوگیری شود. |
|
ذخیره سازی صحیح |
ظروف حاوی نیتروژن باید به درستی ذخیره و نگهداری شوند تا از خطرات ناشی از فشار بالا جلوگیری شود. |
|
آموزش |
کارکنان باید در مورد خطرات نیتروژن و روش های ایمنی برای کار با آن آموزش داده شوند. |
فرآیند تولید گاز نیتروژن CH4
این روش متداول‌ترین روش تولید نیتروژن در مقیاس صنعتی است. در این روش، هوا ابتدا فشرده و سپس سرد میشود تا به صورت مایع درآید. سپس، از طریق فرایند تقطیر جزئی، اجزای هوا (نیتروژن، اکسیژن، آرگون و…) از یکدیگر جدا می‌شوند. از آنجایی که نیتروژن نقطه جوش پایین‌تری نسبت به اکسیژن دارد، ابتدا نیتروژن به صورت گاز از مایع جدا میشود.
هوا پس از فشرده‌سازی، خنک‌کاری و حذف ناخالصی‌ها، در دمای بسیار پایین سرد شده و طی فرآیند تقطیر جزئی به اجزای سازنده‌اش تفکیک میشود.
- ویژگی‌ها: این روش قادر است نیتروژن را با خلوص بسیار بالا تا ۹۹.۹۹۹% تولید کند و ظرفیت تولید آن بسیار زیاد است. از نظر مصرف انرژی و هزینه عملیاتی، این روش در مقایسه با سایر روش‌ها هزینه و پیچیدگی بیشتری دارد، اما در مقیاس صنعتی، مقرون‌به‌صرفه‌تر است.
- کاربردها: در صنایع شیمیایی، الکترونیک، فولاد، نفت و گاز که به حجم بالایی از نیتروژن با خلوص بالا نیاز دارند، از این روش استفاده میشود.
- محدودیت‌ها: هزینه بالا و مصرف انرژی زیاد، از معایب اصلی این روش محسوب می‌شوند.
- بهترین انتخاب: اگر نیاز به تولید انبوه نیتروژن با خلوص بالا در صنایع بزرگ دارید، این روش بهترین گزینه است.
در این روش، هوا از غشاهای ویژه عبور داده میشود. این غشاها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که به نیتروژن اجازه عبور بیشتر نسبت به سایر گازها را می‌دهند. در نتیجه، جریان خروجی غنی از نیتروژن خواهد بود. این روش به طور کلی برای تولید نیتروژن با خلوص کمتر استفاده میشود.
- ویژگی‌ها: روش‌های غشایی توانایی تولید نیتروژن با خلوص متوسط تا ۹۹.۵% را دارند. این روش دارای مصرف انرژی پایین، هزینه عملیاتی کم و فرآیند ساده‌ای است. اما ظرفیت تولید آن در مقایسه با روش‌های دیگر کمتر است.
- کاربردها: مناسب برای تولید نیتروژن در محل جهت مصارف عمومی مانند صنایع که نیاز به تأمین مداوم نیتروژن دارند، اما به خلوص بسیار بالا نیازی نیست.
- محدودیت‌ها: خلوص نهایی این روش کمتر از روش PSA و تقطیر جزئی هوا است و غشاها نسبت به شرایط محیطی حساس هستند.
- بهترین انتخاب: اگر به تولید نیتروژن در محل با هزینه کم و فرآیند ساده نیاز دارید، این روش گزینهای مناسب است.
این روش از مواد جاذب (مانند زئولیت‌ها) استفاده میکند که نیتروژن را از هوا جذب نمی‌کنند و بنابراین به راحتی نیتروژن خالص‌تر میشود. فشار به طور متناوب تغییر میکند تا نیتروژن جداسازی شود. این روش برای تولید نیتروژن با خلوص بالا و در مقیاس‌های کوچکتر مناسب است.
- ویژگی‌ها: این روش امکان تولید نیتروژن با خلوص بالا تا ۹۹.۹۹۹% را فراهم میکند و از جاذب‌های مخصوص برای جداسازی اکسیژن از هوا استفاده میشود. ظرفیت تولید آن کم تا متوسط است، اما از نظر مصرف انرژی و هزینه‌های عملیاتی در سطح متوسط قرار دارد.
- کاربردها: این روش به‌ویژه در صنایع غذایی، دارویی و الکترونیک در مقیاس کوچک مورد استفاده قرار میگیرد، جایی که نیاز به نیتروژن با خلوص بالا و حجم تولید متوسط است.
- محدودیت‌ها: ظرفیت تولید محدود و حساسیت بالای جاذب‌ها از چالش‌های این روش محسوب میشود.
- بهترین انتخاب: اگر نیاز به نیتروژن با خلوص بالا در مقیاس کوچک دارید، این روش گزینهای مناسب است.
استعلام قیمت گاز نیتروژن
قیمت گاز نیتروژن بسته به حجم کپسول و نوع گرید آن متفاوت است. برای ثبت سفارش، اطلاع از قیمت به‌روز گاز نیتروژن، و همچنین خرید انواع تجهیزات و لوازم جانبی مرتبط، می‌توانید با کارشناسان فروش ما از طریق شماره‌های تماس درج‌شده ارتباط بگیرید.
انواع گاز نیتروژن
| درصد خلوص | ناخالصی‌های معمول (ppm) | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| اکسیژن (O₂) | آرگون (Ar) | دی‌اکسید کربن (CO₂) | بخار آب (H₂O) | هیدروکربن‌ها (CH₄) | |
| ۹۹.۹% | ≤۱۰۰۰ | متغیر | ≤۱۰ | ≤۵۰ | ≤۱۰ |
| ۹۹.۹۹% | ≤۱۰۰ | متغیر | ≤۵ | ≤۱۰ | ≤۵ |
| ۹۹.۹۹۹% | ≤۱۰ | ≤۵ | ≤۱ | ≤۳ | ≤۱ |
| ۹۹.۹۹۹۵% | ≤۱ | ≤۱ | ≤۰.۵ | ≤۰.۵ | ≤۰.۱ |
| ۹۹.۹۹۹۹% | ≤۰.۵ | ≤۰.۵ | ≤۰.۱ | ≤۰.۱ | ≤۰.۰۵ |
انواع سیلندر گاز نیتروژن
|
نوع گاز |
رنگ سیلندر (INSO 712) |
جنس شیر (ISO 11114) |
جنس سیلندر (ISO 11114) |
|---|---|---|---|
|
گرید آزمایشگاهی |
سبز |
BS No.3 |
فولادهای کربنی قرار گرفته تحت عملیات حرارتی نرمالایزینگ (NS) |
|
گرید صنعتی |
مشکی |
||
|
مایع |
سفید با نوار آبی |
|
جنس سیلندر |
ظرفیت سیلندر(لیتر) |
ارتفاع سیلندر(سانتی متر) |
قطر سیلندر(سانتی متر) |
وزن سیلندر(کیلوگرم) |
ضخامت سیلندر(میلی متر) |
|---|---|---|---|---|---|
|
آلومینیوم |
۲ ۵ ۱۰ ۴۰ |
۴۴ ۵۸.۵ ۸۲.۵ ۱۵۶ |
۱۱ ۱۴ ۱۶ ۲۵ |
۲.۱۸ ۴.۸۶ ۹.۰۴ ۴۵.۰۶ |
۶.۵ ۷.۱ ۸.۱ ۱۵.۳ |
|
فولادی |
۵ ۱۰ ۴۰ ۵۰ |
۵۵ ۹۳ ۱۴۲ ۱۵۶ |
۱۴ ۱۵ ۲۴ ۲۵ |
۸.۷ ۱۴ ۴۸.۹ ۶۰.۸ |
۳.۶ ۳.۶ ۵.۷ ۵.۸ |
کاربرد گاز نیتروژن در صنایع مختلف چیست؟
گاز نیتروژن در صنایع مختلف برای بهبود کیفیت محصولات، افزایش ماندگاری و جلوگیری از اکسیداسیون مورد استفاده قرار میگیرد.
نیتروژن در بستهبندی و نگهداری مواد غذایی با جایگزینی اکسیژن، از اکسیداسیون و فساد جلوگیری کرده و تازگی محصولات را حفظ میکند. این روش که به بستهبندی با اتمسفر اصلاح‌شده (MAP) معروف است، ماندگاری محصولات را افزایش میدهد.
در تولید داروها و واکسن‌ها، نیتروژن با ایجاد یک محیط کنترل‌شده، از اکسیداسیون و آلودگی جلوگیری میکند. همچنین در تکنیک‌های کرایوپرزرویشن برای نگهداری نمونه‌های بیولوژیکی در دماهای پایین استفاده میشود.
در تولید نیمه‌رساناها و بردهای مدار چاپی، نیتروژن از اکسیداسیون قطعات حساس جلوگیری کرده و باعث افزایش کیفیت و کاهش نقص در محصولات الکترونیکی میشود.
نیتروژن در فرآیندهای افزایش بازیافت نفت (EOR) با تزریق به مخازن نفتی، فشار را افزایش داده و استخراج را تسهیل میکند. همچنین در پاک‌سازی خطوط لوله و حذف اکسیژن و رطوبت کاربرد دارد.
نیتروژن به عنوان گاز محافظ در جوشکاری، از تماس فلزات با اکسیژن جلوگیری کرده و کیفیت جوش را بهبود میبخشد. همچنین در عملیات حرارتی برای کنترل اتمسفر و دستیابی به خواص مکانیکی مطلوب در فلزات استفاده میشود.
گاز نیتروژن به دلیل خواص بیاثر و محافظتی خود، در بسیاری از صنایع به عنوان یک عنصر کلیدی شناخته شده و نقش مهمی در بهبود کیفیت و کارایی فرآیندهای صنعتی دارد.
قیمت گاز نیتروژن
|
قیمت گاز نیتروژن |
میزان خلوص گاز نیتروژن |
|---|---|
|
تماس بگیرید |
Nitrogen 99.99% |
|
تماس بگیرید |
Nitrogen 99.999% |
|
تماس بگیرید |
Nitrogen 99.9995% |
|
تماس بگیرید |
Nitrogen 99.9999% |
مقالات مرتبط با گاز نیتروژن
کاربرد دی اکسید کربن در صنایع ریخته‌گری
جایگاه گازها در جدول تناوبی و خاصیت هر کدام
فرآیند تولید گاز دی اکسید کربن به روش جذب شیمیایی
آینده گاز هلیوم، آیا منابع رو به کاهش هستند؟
ایمنی گاز استیلن: راهنمای کامل نگهداری و استفاده مطابق با استانداردها
سوالات متداول گاز نیتروژن
گاز آرگون چیست و چه ویژگیهایی دارد؟
یکی از گازهای نجیب و بیاثر در جدول تناوبی است که با نماد Ar شناخته میشود. این گاز بیرنگ، بیبو و غیرقابل اشتعال است و حدود ۰.۹۴٪ از جو زمین را تشکیل میدهد. ویژگی بارز گاز آرگون، واکنشناپذیری بسیار بالای آن با سایر مواد است. همین خاصیت باعث شده تا در صنایعی مانند جوشکاری، تولید لامپ، پزشکی و عایقبندی پنجرههای دوجداره به وفور استفاده شود. گاز آرگون معمولاً به دو شکل گاز فشرده و مایع عرضه میشود و شرکتهایی مانند گاز اردستان در ایران، با تولید آرگون با خلوص بالا، نیازهای صنعتی مختلف را برآورده میکنند. انتخاب گاز آرگون با کیفیت، تاثیر مستقیمی بر نتیجه نهایی پروژههای صنعتی و تحقیقاتی دارد.
گاز آرگون در چه صنایعی بیشترین کاربرد را دارد؟
گاز آرگون به دلیل خاصیت بیاثر بودن و پایداری شیمیاییاش، در طیف وسیعی از صنایع حیاتی کاربرد دارد. در صنعت جوشکاری، گاز آرگون به عنوان یک محافظ برای جلوگیری از اکسیداسیون فلزات به کار میرود و کیفیت اتصالات را به شدت بهبود میبخشد. در صنایع شیشه و ساخت پنجرههای دوجداره نیز، آرگون به عنوان یک گاز عایق استفاده میشود تا تبادل حرارتی را کاهش دهد. در صنعت روشنایی، لامپهای فلورسنت و لامپهای کم مصرف بدون حضور گاز آرگون عملکرد صحیحی نخواهند داشت. همچنین در صنایع پزشکی، آزمایشگاهی و تولید نیمههادیها، این گاز به عنوان یک محیط خنثی و محافظ کاربرد دارد. شرکت گاز اردستان با تامین گاز آرگون با خلوص بالا، نقش مهمی در پیشبرد این صنایع در ایران ایفا میکند.
تفاوت گاز آرگون با سایر گازهای بیاثر چیست؟
گازهای بیاثر شامل عناصر نجیب مانند هلیوم، نئون، آرگون، کریپتون و زنون هستند که همگی در شرایط عادی واکنشپذیری بسیار کمی دارند. اما گاز آرگون به دلایلی در بسیاری از صنایع کاربردیتر از سایر گازهای مشابه است. اول اینکه آرگون به دلیل فراوانی بیشتر در جو زمین، نسبت به گازهایی مثل کریپتون یا زنون، مقرون به صرفهتر است. دوم اینکه چگالی و نقطه جوش آرگون، آن را برای استفاده در جوشکاری، عایقسازی و فرایندهای حرارتی ایدهآل میکند. در مقابل، هلیوم بسیار سبکتر است و در جوشکاری تنها در شرایط خاص و هزینه بالا استفاده میشود. گاز آرگون همچنین در لامپها و پنجرههای دوجداره عملکرد پایدارتری نسبت به سایر گازها دارد. گاز اردستان با عرضه انواع گاز آرگون صنعتی و آزمایشگاهی، گزینهای مطمئن برای خرید این گاز کلیدی در کشور به شمار میرود.
چه نوع گاز آرگونی برای جوشکاری مناسبتر است؟
برای جوشکاری با کیفیت بالا، انتخاب نوع مناسب گاز آرگون اهمیت زیادی دارد. در بیشتر موارد، از آرگون با خلوص بالا (۹۹.۹٪ یا بیشتر) به عنوان گاز محافظ در فرآیندهای جوشکاری TIG و MIG استفاده میشود. این گاز از تماس اکسیژن و نیتروژن هوا با حوضچه جوش جلوگیری کرده و از اکسید شدن و کاهش کیفیت جوش ممانعت میکند. در جوشکاری فلزاتی مانند آلومینیوم، فولاد ضد زنگ و منیزیم، آرگون خالص یا ترکیب آن با درصد کمی هلیوم یا CO₂ استفاده میشود تا نفوذ و پایداری قوس الکتریکی بهتر شود. شرکت گاز اردستان آرگون صنعتی با خلوصهای مختلف، مناسب برای انواع عملیات جوشکاری، تولید و عرضه میکند. توجه به استانداردهای خلوص و منبع تأمین، کیفیت نهایی جوش را بهطور مستقیم تحت تأثیر قرار میدهد.
گاز آرگون چگونه ذخیره و حمل میشود؟
اطلاعات بیشتر درباره گاز نیتروژن
تاریخچه کشف نیتروژن
در قرن ۱۸ میلادی، دانشمندان می‌دانستند که هوا ترکیبی از چندین گاز است. با پیشرفت آزمایش‌ها، آنها شروع به بررسی ترکیبات مختلف هوا کردند. تا آن زمان، اکسیژن و دی‌اکسید کربن شناخته شده بودند، اما یک بخش از هوا که در احتراق و تنفس نقش نداشت، ناشناخته مانده بود.
مزیت های گاز نیتروژن
گاز نیتروژن به دلیل ویژگیهای منحصربه‌فرد خود در صنایع مختلف مورد استفاده قرار میگیرد و مزایای بسیاری را ارائه میدهد.
بیاثر بودن: نیتروژن به عنوان یک گاز بیاثر، از واکنش‌های شیمیایی ناخواسته و اکسیداسیون جلوگیری میکند، که این ویژگی در صنایع غذایی، دارویی و الکترونیکی بسیار حائز اهمیت است.
افزایش ماندگاری مواد غذایی: در بستهبندی با اتمسفر اصلاح‌شده (MAP)، نیتروژن جایگزین اکسیژن شده و از رشد میکروارگانیسم‌ها و فساد مواد غذایی جلوگیری میکند، که منجر به افزایش ماندگاری محصولات میشود.
جلوگیری از آلودگی و اکسیداسیون: در صنایع دارویی و الکترونیکی، استفاده از نیتروژن به کاهش خطر آلودگی و جلوگیری از اکسیداسیون کمک میکند، که باعث افزایش کیفیت و دوام محصولات میشود.
کمک به بازیابی نفت: در صنعت نفت و گاز، تزریق نیتروژن به مخازن نفتی موجب افزایش فشار و بهبود فرآیند استخراج میشود، که بهره‌وری تولید را افزایش میدهد.
حفاظت در جوشکاری و متالورژی: نیتروژن به عنوان یک گاز محافظ در فرآیندهای جوشکاری و عملیات حرارتی به کار میرود و از تغییرات ناخواسته در ساختار فلزات جلوگیری میکند، که موجب افزایش کیفیت و دوام آنها میشود.
نگهداری نمونه‌های بیولوژیکی: نیتروژن مایع در کرایوپرزرویشن برای نگهداری نمونه‌های بیولوژیکی و پزشکی در دماهای بسیار پایین استفاده میشود، که امکان حفظ و ذخیرهسازی طولانی‌مدت سلول‌ها و بافت‌ها را فراهم میکند.
به دلیل این مزایا، گاز نیتروژن نقش مهمی در بهبود فرآیندهای صنعتی، افزایش کیفیت محصولات و کاهش ضایعات ایفا میکند.