다양한 산업 분야에서의 질소 응용
1. 질소의 사용
질소는 무색, 무독성, 무취의 불활성 기체입니다. 따라서 가스질소는 보호가스로 널리 사용되어 왔다. 액체질소는 공기와 접촉할 수 있는 냉동 매체로 널리 사용되어 왔습니다. 매우 중요한 가스입니다. , 몇 가지 일반적인 용도는 다음과 같습니다.
1. 금속 가공: 광휘 담금질, 광휘 어닐링, 질화, 연질화, 연탄화 등의 열처리를 위한 질소 가스원; 용접 및 분말 야금 소결 공정 중 보호 가스 등
2. 화학적 합성: 질소는 주로 암모니아를 합성하는 데 사용됩니다. 반응식은 N2+3H2=2NH3(조건은 고압, 고온, 촉매. 반응은 가역반응) 또는 합성섬유(나일론, 아크릴), 합성수지, 합성고무 등이 중요한 원료이다. 질소는 비료를 만드는 데에도 사용할 수 있는 영양소입니다. 예: 중탄산암모늄 NH4HCO3, 염화암모늄 NH4Cl, 질산암모늄 NH4NO3 등
3. 전자 산업: 대규모 집적 회로, 컬러 TV 브라운관, 텔레비전 및 라디오 부품, 반도체 부품 처리를 위한 질소원.
4. 야금 산업: 연속 주조, 연속 압연 및 강철 어닐링을 위한 보호 가스; 제강용 전로 상부 및 하부 복합질소 취입, 전로 제강용 실링, 고로 상부 실링, 고로 제철용 미분탄 주입용 가스 등
5. 식품 보존: 곡물, 과일, 채소 등의 질소 충전 저장 및 보존; 고기, 치즈, 겨자, 차, 커피 등의 질소 충전 보존 포장; 과일 주스, 원유 및 잼 등의 질소 충전 및 산소 고갈 보존; 다양한 병 모양의 와인 정화 및 커버링 등
6. 제약 산업: 한약(인삼 등)의 질소 충전 저장 및 보존; 서양 의학의 질소 충전 주사; 질소로 채워진 저장 및 용기; 의약품 등의 공압 이송용 가스원
7. 화학 산업: 보호 가스 교체, 청소, 밀봉, 누출 감지, 건식 코크스 담금질; 촉매재생, 석유분별, 화학섬유 생산 등에 사용되는 가스
8. 비료 산업: 질소 비료 원료; 교체용, 밀봉용, 세척용, 촉매 보호용 가스입니다.
9. 플라스틱 산업: 플라스틱 입자의 공압 전달; 플라스틱 생산 및 보관 등의 항산화
10. 고무 산업: 고무 포장 및 보관; 타이어 생산 등
11. 유리 산업: 플로트 유리 생산 공정의 보호 가스.
12. 석유 산업: 저장소, 용기, 촉매 분해탑, 파이프라인 등의 질소 충전 및 정화; 파이프라인 시스템 등의 공기압 누출 테스트
13. 해양석유개발 해양 석유 추출 플랫폼의 가스 덮음, 석유 추출을 위한 질소의 압력 주입, 저장 탱크, 컨테이너 등의 불활성화
14. 창고 보관 : 지하실, 창고의 가연성 물질에 불이 붙어 폭발하는 것을 방지하기 위해 질소를 채워줍니다.
15. 해상 운송: 유조선 청소 및 보호에 사용되는 가스.
16. 항공우주 기술: 로켓 연료 부스터, 발사대 교체 가스 및 안전 보호 가스, 우주 비행사 제어 가스, 우주 시뮬레이션실, 항공기 연료 파이프라인 청소 가스 등
17. 석유, 가스 및 석탄 채굴 산업에 적용: 유정에 질소를 채우면 유정의 압력을 높이고 석유 생산량을 늘릴 수 있을 뿐만 아니라 드릴 파이프 측정 시 질소를 쿠션으로 사용할 수도 있습니다. , 우물의 진흙 압력을 완전히 피합니다. 하부 튜브 컬럼이 파손될 가능성이 있습니다. 또한 질소는 산성화, 파쇄, 수압식 블로우홀, 유압식 패커 세팅 등의 다운홀 작업에도 사용됩니다. 천연가스에 질소를 채우면 발열량을 줄일 수 있습니다. 파이프라인을 원유로 교체할 때 액체질소를 이용해 물질을 연소하고 양 끝단에 주입해 고체화하고 밀봉할 수 있다.
18. 기타:
A. 페인트 및 코팅제는 오일 건조의 중합을 방지하기 위해 질소와 산소로 채워져 있습니다. 석유 및 천연가스 저장 탱크, 컨테이너, 운송 파이프라인에는 질소와 산소 등이 채워져 있습니다.
B. 자동차 타이어
(1) 타이어 주행 안정성 및 편안함 향상
질소는 극도로 불활성인 화학적 특성을 지닌 거의 불활성인 이원자 가스입니다. 가스 분자는 산소 분자보다 크고 열팽창 및 수축이 발생하지 않으며 변형 범위가 작습니다. 타이어 측벽으로의 침투 속도는 공기보다 약 30~40% 느리며 타이어 압력을 안정화하고 타이어 주행 안정성을 향상시키며 운전 편의성을 보장할 수 있습니다. 질소는 일반 공기의 1/5에 해당하는 낮은 오디오 전도성을 가지고 있습니다. 질소를 사용하면 타이어 소음을 효과적으로 줄이고 운전 정숙성을 향상시킬 수 있습니다.
(2) 타이어 파열 및 공기 부족 방지
펑크난 타이어는 도로 교통사고의 가장 큰 원인입니다. 통계에 따르면 고속도로 교통사고의 46%가 타이어 고장으로 인해 발생하며, 그 중 타이어 파열이 전체 타이어 사고의 70%를 차지합니다. 자동차 주행 중에는 지면과의 마찰로 인해 타이어 온도가 상승합니다. 특히 고속 주행 및 긴급 제동 시에는 타이어 내부의 가스 온도가 급격하게 상승하고 타이어 공기압도 급격하게 상승하여 타이어 파열 가능성이 있습니다. 고온은 타이어 고무의 노화를 유발하고, 피로강도를 감소시키며, 심각한 트레드 마모를 유발하며, 이는 타이어 파열의 중요한 요인이기도 합니다. 고순도 질소는 일반 고압 공기에 비해 산소가 없고 물이나 기름이 거의 포함되어 있지 않습니다. 열팽창 계수가 낮고 열전도율이 낮으며 온도 상승이 느려 타이어 열 축적 속도를 줄이고 불연성이며 연소를 지원하지 않습니다. , 타이어 파열 가능성을 크게 줄일 수 있습니다.
(3) 타이어 수명 연장
질소를 사용한 후에는 타이어 압력이 안정적이고 부피 변화가 작아 크라운 마모, 타이어 숄더 마모, 편심 마모 등 불규칙한 타이어 마찰 가능성이 크게 줄어들고 타이어의 수명이 늘어납니다. 고무의 노화는 공기 중의 산소 분자의 영향을 받습니다. 산화로 인해 고무의 강도와 탄성이 감소하고 균열이 발생합니다. 이는 타이어의 수명을 단축시키는 원인 중 하나입니다. 질소 분리 장치는 공기 중의 산소, 황, 오일, 물 및 기타 불순물을 최대한 제거하여 타이어 내부 라이닝의 산화 정도와 고무 부식을 효과적으로 줄이고 금속 림을 부식시키지 않아 타이어 수명을 연장합니다. . 서비스 수명은 또한 림의 녹을 크게 줄입니다.
(4) 연료 소비를 줄이고 환경을 보호합니다.
타이어 공기압이 부족하고 난방 후 구름 저항이 증가하면 주행 시 연료 소비가 증가합니다. 질소는 타이어 공기압을 안정적으로 유지하고 타이어 공기압 감소를 지연시키는 것 외에도 건조하고 기름이나 물을 함유하지 않으며 열전도율이 낮습니다. , 완속히팅 기능은 타이어 주행시 온도상승을 감소시키며, 타이어 변형이 적고 그립력이 향상되는 등의 효과가 있으며 구름저항이 감소되어 연료소비 절감이라는 목적을 달성합니다.
2. 액체질소 냉동 적용
1. 극저온의학 : 수술, 극저온치료, 혈액냉동, 약물동결, 극저온파쇄 등
2. 생명공학: 귀중한 식물, 식물세포, 유전적 생식질 등의 냉동보존 및 운송
3. 금속 가공 : 금속의 동결 처리, 동결 주조 굽힘, 압출 및 연삭 등
4. 식품 가공 : 급속 냉동 장비, 식품 냉동 및 운송 등
5. 항공우주 기술: 발사 장치, 우주 시뮬레이션실의 냉원 등
3. 과학기술의 진보와 경제건설의 발전으로 질소의 응용범위가 점점 더 넓어지고 많은 산업분야와 일상생활영역에 침투하고 있다.
1. 금속 열처리에 적용 : 질소 냄새를 기본 구성 요소로하는 질소 기반 대기 열처리는 에너지 절약, 안전, 환경 오염 방지 및 천연 자원의 완전한 활용을위한 새로운 기술 및 공정입니다. 담금질, 어닐링, 침탄, 침탄질화, 연질화, 재탄화를 포함한 거의 모든 열처리 공정은 질소계 가스 분위기를 사용하여 완료할 수 있는 것으로 나타났습니다. 처리된 금속 부품의 품질은 전통적인 흡열 분위기 처리와 비교할 수 있습니다. 최근 몇 년 동안 국내외에서 이 새로운 공정의 개발, 연구 및 적용이 증가하고 있으며 유익한 결과를 얻었습니다.
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2. 전자 산업에서의 적용: 전자 부품 및 반도체 부품의 생산 공정에서는 순도 99.999% 이상의 질소를 보호 가스로 사용해야 합니다. 현재 우리나라에서는 컬러 TV 브라운관, 대형 집적 회로, 액정 및 반도체 실리콘 웨이퍼 생산 공정에서 고순도 질소를 운반 가스 및 보호 가스로 사용하고 있습니다.
3. 화학 섬유 생산 공정에서의 적용 : 고순도 질소는 종종 화학 섬유 생산에서 보호 가스로 사용되어 화학 섬유 제품이 생산 중에 산화되어 색상에 영향을 미치는 것을 방지합니다. 질소의 순도가 높을수록 화섬제품의 색상이 더욱 아름답습니다. 요즘 우리 나라의 일부 새로운 화섬 공장에는 고순도 질소 장치가 설치되어 있습니다.
4. 주택 저장 및 보존에 적용: 현재 외국에서는 창고를 밀봉하고 질소를 채우고 공기를 제거하는 방법이 곡물을 저장하는 데 널리 사용되고 있습니다. 우리나라도 이 방법을 성공적으로 시험해 실제적인 홍보와 적용 단계에 들어섰다. 질소 배출을 이용하여 쌀, 밀, 보리, 옥수수, 쌀 등의 곡물을 저장하면 해충, 열, 곰팡이를 예방하여 여름 내내 좋은 품질을 유지할 수 있습니다. 이 방법은 곡물을 플라스틱 천으로 단단히 밀봉한 후, 먼저 저진공 상태로 배기한 후, 내부와 외부의 압력이 균형을 이룰 때까지 순도 약 98%의 질소를 채워 넣는 방법입니다. 이는 곡물 더미의 산소를 빼앗아 곡물의 호흡 강도를 감소시키고 미생물의 번식을 억제할 수 있습니다. 모든 천공충은 36시간 이내에 산소 부족으로 사망합니다. 산소를 줄이고 해충을 죽이는 이 방법은 많은 비용을 절감할 뿐만 아니라(인화아연과 같은 독성이 강한 약품을 훈증하는 데 드는 비용의 약 1%) 식품의 신선도와 영양가를 유지하고 세균 감염을 예방합니다. 그리고 약물 오염.
과일, 야채, 차 등을 질소 충전하여 보관하고 보존하는 것도 가장 진보된 방법입니다. 이 방법은 과일, 채소, 잎 등의 고질소, 저산소 환경에서 마치 동면상태에 들어간 것처럼 신진대사를 늦춰 후숙을 억제해 신선함을 오랫동안 유지할 수 있다. 테스트에 따르면, 질소와 함께 저장된 사과는 8개월 후에도 여전히 바삭하고 맛있으며, 킬로그램당 사과의 보존 비용은 약 1다임입니다. 질소 충전 저장은 성수기 과일 손실을 크게 줄이고 비수기 시장에서 과일 공급을 보장하며 수출 과일의 품질을 향상시키고 외화 수입을 늘릴 수 있습니다.
차를 진공청소하고 질소를 충전합니다. 즉, 이중 알루미늄-백금(또는 나일론 폴리에틸렌-알루미늄 복합 호일) 백에 차를 넣고 공기를 추출한 후 질소를 주입하고 백을 밀봉합니다. 1년이 지나면 차의 질이 신선해지고, 차의 국물이 맑고 밝아지며, 맛이 순수하고 향긋해집니다. 분명히 이 방법을 사용하여 신선한 차를 보존하는 것이 진공 포장이나 냉동 포장보다 훨씬 좋습니다.
현재 많은 식품이 여전히 진공 포장이나 냉동 포장으로 포장되어 있습니다. 진공 포장은 공기가 새기 쉽고, 냉동 포장은 변질되기 쉽습니다. 그 중 진공 질소 충전 포장만큼 좋은 것은 없습니다.
5. 항공우주기술의 응용
우주는 차갑고 어두우며 고진공 상태입니다. 인간이 천국에 가면 먼저 지상에서 우주 시뮬레이션 실험을 해야 한다. 우주를 시뮬레이션하려면 액체질소와 액체헬륨을 사용해야 합니다. 미국의 대규모 우주 시뮬레이션 챔버에서는 대규모 풍동 시뮬레이션 테스트를 수행하기 위해 매월 300,000m3의 질소 가스를 소비합니다. 로켓에는 가연성, 폭발성 액체수소 장치의 안전한 작동을 보장하기 위해 질소소화기가 적절한 위치에 설치되어 있습니다. 고압질소는 로켓 연료(액체 수소-액체 산소)의 압력 공급 가스이자 연소 파이프라인의 세척 가스이기도 합니다.
항공기 이륙 전이나 착륙 후에는 엔진 연소실의 안전을 보장하고 폭발 위험을 방지하기 위해 일반적으로 엔진 연소실을 질소로 청소해야 합니다.
또한 질소는 원자로의 보호 가스로도 사용됩니다.
즉, 질소는 보호 및 보험 측면에서 점점 더 선호되고 있습니다. 산업의 발전과 중요성이 강조됨에 따라 질소에 대한 수요는 증가하고 있습니다. 우리나라의 경제건설이 급속히 발전함에 따라 우리나라에서 사용되는 질소의 양도 급속히 증가할 것이다.
게시 시간: 2024년 2월 27일
