氮气在各行业中的应用

氮气在各行业中的应用

一、氮气的用途

氮气是一种无色、无毒、无味的惰性气体，因此，气氮已被广泛地作为保护气体，液氮已被广泛地作为能与空气接触的冷冻介质，它是一种非常重要的气体，一些典型的用途于下：1、金属加工：光亮淬火、光亮退火、渗氮、氮碳共渗、软碳化等热处理的氮气源；焊接及

粉末冶金烧结过程中的保护气等。

2、化工合成：氮主要用于合成氨，反应式为N2+3H2=2NH3( 条件为高压，高温、和催化剂。反应为可逆反应）还是合成纤维（锦纶、腈纶），合成树脂，合成橡胶等的重要原料。氮是一种营养元素还可以用来制作化肥。例如：碳酸氢铵NH4HCO3，氯化铵NH4Cl，硝酸铵NH4NO3等等。

3、电子工业：大规模集成电路、彩电显像管、电视机和收录机元件及半导体元件处理的氮气源。

4、冶金工业：连铸、连轧、钢材退火的保护气；转炉顶底复合吹氮炼钢，转炉炼钢的密

封，高炉炉顶的密封，高炉炼铁煤粉喷吹用气等。

5、食品保鲜：粮食、水果、蔬菜等的充氮贮藏与保鲜；肉类、乳酪、榨菜、茶叶及咖啡

等的充氮保鲜包装；果汁、生油及果酱等的充氮排氧保鲜；各类瓶酒的净化与覆盖等。

6、医药工业：中药（如人参）的充氮贮藏与保鲜；西药针剂充氮；贮藏及容器的充氮；

药料气动输送的气源等。

7、化学工业：置换、清洗、密封、检漏、干法熄焦中的保护气；催化剂再生、石油分馏、

化纤生产等用气。

8、化肥工业：氮肥原料；置换、密封、洗涤、保护触媒等用气。

9、塑料工业：塑料粒子的气动传输；塑料生产及贮藏中的防氧化等。

10、橡胶工业：橡胶的包装、贮存；轮胎生产等。

11、玻璃工业：浮法玻璃生产过程中的保护气。

12、石油工业：贮藏、容器、催化裂化塔、管道等的充氮净化；管路系统的气压试漏等。

13、近海石油开发；近海石油开采中平台的气体复盖、压注氮气开采石油、贮罐、容器等的

惰化。

14、仓储：防止地窖、仓库中易燃物着火爆炸而充以氮气。

15、海运：油轮清洁保护用气。

16、宇航技术：火箭燃料增压剂、发射台置换气和安全保护气，宇航员操纵气、空间模拟室，

飞机燃料管路的清洗气等。

17.、其他：

A、油漆和涂料充氮排氧以防止油干燥的聚合作用；石油及天然气贮罐，容器、输送管线的充氮排氧等。

B、汽车轮胎

1.提高轮胎行驶的稳定性和舒适性

氮气几乎为惰性的双原子气体，化学性质极不活泼，气体分子比氧分子大，不易热胀冷缩，变形幅度小，其渗透轮胎胎壁的速度比空气慢约30～40%，能保持稳定胎压，提高轮胎行驶的稳定性，保证驾驶的舒适性；氮气的音频传导性低，相当于普通空气的1/5，使用氮气能有效减少轮胎的噪音，提高行驶的宁静度。

2.防止爆胎和缺气碾行

爆胎是公路交通事故中的头号杀手。据统计，在高速公路上有46%的交通事故是由于轮胎发生故障引起的，其中爆胎一项就占轮胎事故总量的70%。汽车行驶时，轮胎温度会因与地面磨擦而升高，尤其在高速行驶及紧急刹车时，胎内气体温度会急速上升，胎压骤增，所以会有爆胎的可能。而高温导致轮胎橡胶老化，疲劳强度下降，胎面磨损剧烈，又是可能爆胎的重要因素。而与一般高压空气相比，高纯度氮气因为无氧且几乎不含水份不含油，其热膨胀系数低，热传导性低，升温慢，降低了轮胎聚热的速度，不可燃也不助燃等特性，所以可大大地减少爆胎的几率。

3.延长轮胎使用寿命

使用氮气后，胎压稳定体积变化小，大大降低了轮胎不规则磨擦的可能性，如冠磨、胎肩磨、偏磨，提高了轮胎的使用寿命；橡胶的老化是受空气中的氧分子氧化所致，老化后其强度及弹性下降，且会有龟裂现象，这时造成轮胎使用寿命缩短的原因之一。氮气分离装置能极大限度地排除空气中的氧气、硫、油、水和其它杂质，有效降低了轮胎内衬层的氧化程度和橡胶被腐蚀的现象，不会腐蚀金属轮辋，延长了轮胎的使用寿命，也极大程度减少轮辋生锈的状况。

4.减少油耗，保护环境

轮胎胎压的不足与受热后滚动阻力的增加，会造成汽车行驶时的油耗增加；而氮气除了可以维持稳定的胎压，延缓胎压降低之外，其干燥且不含油不含水，热传导性低，升温慢的

特性，减低了轮胎行走时温度的升高，以及轮胎变形小抓地力提高等，降低了滚动阻力，从而达到减少油耗的目的。

二、液氮冷冻应用

1、低温医学：外科、低温冷冻治疗、血液冷藏、药物冷冻与低温粉碎等。

2、生物工程：冷冻贮藏珍贵植物、植物细胞、遗传种质的冷冻保存和运输等。

3、金属加工：金属的冷冻处理、冷冻铸型弯管、挤压及磨削等。

4、食品加工：速冻仪器，食品的额冷冻与运输等。

5、航天技术：发射装置、空间模拟室的冷源等。

三、随着科学技术的进步和经济建设的发展，氮的应用范围日益广泛，并已深入到许多工业部门和日常生活领域。

1、在金属热处理中的应用：以氮气味基本成份的氮基气氛热处理，是为了节能、安全、

不污染环境和充分利用自然资源的一种新科技、新工艺。业已表明，几乎所有的热处理工艺，包括淬火、退火，渗碳、碳氮共渗、软氮化及复碳等工艺都可以采用氮基气气氛来完成，所处理的金属零件在质量上可与传统的吸热式气氛处理相媲美。近几年来，国内外对此项新工艺的开发研究和应用正方兴未艾，已取得了丰硕的成果。

2、在电子工业中的应用：在电子元件和半导体元件的生产过程中，需要采用纯度达99.999%

以上的氮气作为保护气体。目前，我国已将高纯氮作为载气和保护气应用于彩电显像管、大规模集成电路、液晶及半导体硅片等生产过程。

3、在化纤生产过程中的应用：在化纤生产中常将高纯氮作为保护气体，以防止化纤产品

在生产中被氧化而影响色泽。氮气纯度愈高，化纤产品的颜色愈漂亮。如今，我国一些新建的化纤厂都设置了高纯氮的装置。

4、在住贮藏和保鲜方面的应用：目前，国外已广泛的采用封仓充氮排除空气的方法，来

贮藏粮食。我国也已对此法、试验成功，进入实际推广应用阶段。用氮气排空气对大米、小麦、大麦、玉米和稻谷等粮食进行保管可以防止虫蛀、不发热、不霉变，以便保质渡夏。此法是将粮食用塑料布严密封闭，先抽成低真空状态，然后再充入纯度为98%左右的氮气，直到内外压力平衡为止。这样可使粮堆中缺氧，降低粮食的呼吸强度，抑制微生物的繁殖，蛀虫在36小时内因缺氧而全部死亡。这种降氧杀虫的方法不仅可节省大量的费用（约为采用磷化锌等剧毒药物熏杀所需要费用的百分之一），而且能保持粮食的新鲜和营养价值，防止细菌传染和药物污染。

对水果、蔬菜、茶叶等进行充氮贮藏、保鲜也是一种最先进的方法。此法可使水果、蔬菜、菜叶等在高氮低氧的环境中，减缓新陈代谢，好似进入冬眠状态，抑制后熟，从而可长期保鲜。据试验，充氮贮藏的苹果，8个月后仍香脆爽口，每公斤苹果的保鲜费在1角钱左右。充氮贮藏可大大减少水果旺季损耗，并能确保水果淡季市场的供应，提高了出口果品的质量，增加了创汇收入。

茶叶抽气充氮包装，即将茶叶放入双层铝铂（或尼龙聚乙烯一铝复合箔）的袋内，抽除空气，注入氮气，封口密封。一年后茶质新鲜，茶汤清澈明亮，滋味淳香。显然，用此法保鲜茶叶比用真空包装、冷冻包装好得多。

目前，有不少食品仍用真空包装、冷冻包装、真空包装易漏气，冷冻包装易变质，都没有真空充氮包装好。

5、在宇航技术方面的应用

宇宙空间又冷又黑且为高真空，人类上天，就必须先在地面上进行空间模拟试验。模拟宇宙空间必须采用液氮和液氦。美国的大型空间模拟室每月需耗30万立方米的氮气阿里进行大型风洞模拟试验。在火箭上，为了确保易燃易爆的液氢装置能安全运行，都在适当的部位安装了氮气灭火器。高压氮气还是火箭燃料（液氢-液氧）的压送气和燃烧管路的清扫气。

飞机在起飞前或降落后，为确保安全，防止发动机燃烧室产生爆炸危险，通常都必需要氮气对发动机燃烧室进行清扫。

另外，在原子反应堆上也采用氮气作为保护气。

总之，氮气在保护和保险方面日益受到青睐，氮气的需求量随着工业的发展和重视正在日益增长,随着我国经济建设的迅速发展，我国氮气的用量亦将会迅速增加。