گاز نیتروژن

گزارشی از  گاز نیتروژن

در ماه فوریه تماشاگران آسمان شب در سرتاسر بریتانیا، با یک منظره بصری کمیاب مواجه شدند؛ آسمان صاف و شرایط مطلوب برای ساکنان مناطقی در جنوب کورنوال، منظره ای از شفق قطبی ایجاد کرد.

این پدیده ماورایی که به عنوان شفق شمالی نیز شناخته می شود، زمانی رخ می دهد که ذرات باردار الکتریکی از فضا با سرعت زیادی وارد جو فوقانی زمین می شوند.

ذرات به سمت پایین و به سمت قطب های مغناطیسی شمال و جنوب زمین سرازیر شده و سپس به اتم های اکسیژن و نیتروژن در بالای جو برخورد می کنند.

رنگ سبز متفاوت نورها زمانی ایجاد می شود که اتم های اکسیژن برانگیخته شده و به حالت اولیه خود باز می گردند. در نمایشگرهای فعال ( ارائه اطلاعات بصری با انتشار نور )، می توان نور آبی مایل به بنفش جذاب و دیدنی ای را مشاهده کرد که ناشی از برخورد ذرات بادهای خورشیدی با اتم های نیتروژن قبل از فروپاشی است.

این اثر به دلیل ساختار منحصر به فرد این گاز است. تک اتم‌های نیتروژن نورهای شمالی آبی را می‌سازند، در حالی که دو مولکول به هم پیوند خورده‌اند و رنگ ارغوانی ایجاد می‌کنند. با این حال بجز زیبایی، ساختار اتمی نیتروژن آن را برای اهداف عملی تر دیگری نیز قابل استفاده می کند.

نیتروژن در شکل گازی خود، گازی بی رنگ، بی بو و بی مزه است که ۷۸درصد از جو زمین را تشکیل می دهد. این گاز در شکل صنعتی خود، در طیف وسیعی از کاربردها از جمله فرآوری مواد غذایی، تولید نفت و گاز، تولید لوازم الکترونیکی و تولید دارو استفاده می شود.

کاربردهای نیتروژن صنعتی

یکی از رایج ترین کاربردهای نیتروژن صنعتی در فرآوری مواد غذایی است. از این گاز برای حفظ تازگی غذا با کاهش غلظت اکسیژن استفاده می شود که به جلوگیری از رشد باکتری ها و سایر میکروارگانیسم ها که باعث فساد می شوند کمک می کند.

همچنین در تولید موادغذایی منجمد مانند بستنی و شام منجمد بمنظور جلوگیری از تشکیل کریستال های یخی و بهبود بافت غذا استفاده می شود.

در صنعت نفت و گاز از نیتروژن برای افزایش تولید با تحریک جریان نفت و گاز از چاه های زیرزمینی استفاده می شود. همچنین برای جلوگیری از انفجار و آتش سوزی در عملیات های حفاری و تولیدی استفاده می شود.

همچنین در صنعت الکترونیک برای ایجاد یک جو کنترل شده در طول فرآیند تولید استفاده می شود. این گاز به جلوگیری از آلایندگی و اکسیداسیون قطعات الکترونیکی حساس کمک می کند.

در صنعت داروسازی از این گاز برای حفظ کیفیت و پایداری داروها و محافظت از آنها در برابر نور و رطوبت استفاده می شود.

با ترکیب نیتروژن و گاز طبیعی، مخصوصاً متان، امکان تشکیل کود نیتروژن نیز وجود دارد. نتیجه این فرآیند دو محصول نهایی اصلی یعنی نیترات آمونیوم و اوره است.

اما چه چیزی آن را بسیار مفید می کند؟ یکی از مزایای اصلی نیتروژن صنعتی بی اثر بودن آن است. نیتروژن یک گاز غیر واکنشی است به این معنی که با سایر مواد شیمیایی یا مواد دیگر واکنش نمی دهد.

این مهم، گاز نیتروژن را برای استفاده در فرآیندهایی که به یک محیط پایدار و غیر واکنشی نیاز است ایده آل می کند.

یکی دیگر از مزایای نیتروژن صنعتی در دسترس بودن آن است. نیتروژن در جو زمین فراوان است، بنابراین به راحتی می توان آن را تولید و در اختیار کاربران صنعتی قرار داد. این امر سبب می شود که این گاز را به یک منبع گازی مقرون به صرفه و قابل اعتماد برای طیف گسترده ای از کاربردها تبدیل می کند.

تولید

نیتروژن صنعتی معمولاً با تقطیر جزء به جزء هوا تولید می شود. هوا خنک شده و فشرده می شود تا اجزای مختلف از جمله نیتروژن، اکسیژن و سایر گازهای کمیاب به مایع تبدیل شود. سپس هوای مایع از یک ستون تقطیر عبور می کند، جایی که اجزای مختلف بر اساس نقطه جوششان از هم جدا می شوند. این گاز نقطه جوش کمتری نسبت به اکسیژن دارد. پس ابتدا می جوشد و به صورت گاز جمع آوری می شود.

سپس نیتروژن جمع آوری شده برای استفاده در کاربردهای مختلف صنعتی، خالص و فشرده می شود.

علاوه بر تقطیر جزء به جزء، نیتروژن صنعتی نیز می تواند با فرآیند جذب نوسان فشار (PSA) تولید شود. این فرآیند شامل عبور هوا از بستری از مواد جاذب مانند زئولیت ( این ماده در کشاورزی و در فرایند های تصفیه ی آب به وفور مورد استفاده قرار می گیرد ) است که به طور انتخابی نیتروژن را جذب کرده و به گازهای دیگر اجازه عبور می دهد.

سپس نیتروژن جذب شده با کاهش فشار آزاد می شود و گاز تصفیه شده برای استفاده جمع آوری می شود. در نتیجه، نیتروژن صنعتی گاز مهمی است که در طیف وسیعی از کاربردها، از فرآوری مواد غذایی گرفته تا تولیدات لوازم الکترونیکی، استفاده می شود. بی اثر بودن و در دسترس بودن، آن را به یک منبع گاز مقرون به صرفه و قابل اعتماد برای بسیاری از صنایع تبدیل کرده است.