Phương pháp chủ yếu sản xuất n2 trong công nghiệp

Khí nitơ (N2) là thành phần quan trọng chiếm 78% tổng khí quyển và có ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực cuộc sống, từ công nghiệp, nông nghiệp, lĩnh vực hàn, luyện kim và thậm chí cả y tế. Do lượng khí nitơ cần sử dụng thường rất lớn, việc sản xuất nitơ yêu cầu phải sử dụng các phương pháp điều chế phù hợp. Cùng Khí Tinh Khiết tìm hiểu về phương pháp chủ yếu sản xuất nN2 trong công nghiệp.

Các thông tin về khí nitơ

Khí nitơ (N2) là một khí không màu, không mùi, không vị và không độc, chiếm khoảng 78% khí quyển của Trái Đất. Nitơ được tạo thành từ hai nguyên tố nitơ (N) kết nối bởi liên kết đôi (N≡N), tạo thành phân tử N2.

Tóm lại, khí nitơ là một chất khí không độc, không màu và không mùi, có tính chất vật lý đa dạng và có nhiều ứng dụng quan trọng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Ngoài ra, khí nitơ có tính trơ cao - không phản ứng với hầu hết các nguyên tố và hợp chất. Điều này làm cho nó trở thành một môi trường không tác động đến nhiều quá trình hóa học và vật lý.

khí nito

Khí nitơ không độc, không màu, không mùi và có tính trơ khá cao

Ứng dụng chính của khí nitơ

Khí nitơ (N2) có rất nhiều ứng dụng quan trọng trong nhiều lĩnh vực khác nhau do tính không phản ứng, không độc, không màu và tạo môi trường không có oxi. Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến của khí nitơ:

Công nghiệp thực phẩm: Khí Nitơ là một loại khí tương đối trơ ở nhiệt độ phòng, do đó nó được sử dụng để ngăn chặn quá trình oxy hóa - làm chậm quá trình phân hủy của thực phẩm, giúp thực phẩm tươi lâu (kể cả thực phẩm tươi sống và thực phẩm đã qua chế biến).

Công nghiệp thực phẩm: Khí Nitơ là một loại khí tương đối trơ ở nhiệt độ phòng, do đó nó được sử dụng để ngăn chặn quá trình oxy hóa - làm chậm quá trình phân hủy của thực phẩm, giúp thực phẩm tươi lâu (kể cả thực phẩm tươi sống và thực phẩm đã qua chế biến).
Trong y học, khí Nitơ được sử dụng để bảo quản các bộ phận, tế bào của cơ thể, bảo quản trứng và tinh trùng.
Khí nitơ thường được sử dụng trong quá trình hàn để bảo vệ điểm hàn khỏi sự tác động của oxi trong không khí. Điều này giúp ngăn tạo thành các cấu trúc oxit không mong muốn và tạo ra các đường hàn chất lượng cao.
Luyện kim và chế tạo thép: Khí nitơ được sử dụng trong các quá trình luyện kim và chế tạo thép để ngăn chặn sự oxy hóa của kim loại trong quá trình nung nóng, giúp cải thiện chất lượng và tính đồng nhất của sản phẩm.
Sản xuất đá khô: Khí nitơ được sử dụng để ngưng tụ khí CO2 trong quá trình sản xuất đá khô, tạo ra sản phẩm đá khô rắn
Làm sạch kim loại, sản xuất thép không gỉ, linh kiện điện tử.
Khí nitơ có khả năng tản nhiệt tốt, nên nó có thể được sử dụng để làm lạnh và làm nguội các thiết bị điện tử, máy móc và quá trình công nghiệp khác

Khí Nitơ được sử dụng trong công nghệ hàn ống đồng

Phương pháp sản xuất N2 trong công nghiệp

Do nhu cầu sử dụng khí nitơ là rất lớn vì thế đây là một trong những loại khí được sản xuất rộng rãi trong công nghiệp. Phương pháp chủ yếu sản xuất N2 trong công nghiệp như thế nào? cũng là thắc mắc của nhiều người.

Để điều chế nitơ trong công nghiệp, phương pháp phổ biến nhất là Quá trình tách chất (Cryogenic Air Separation). Quá trình này dựa trên sự tách chất dựa vào sự đáng kể về điểm sôi và đặc tính lỏng của các thành phần khác nhau trong không khí ở nhiệt độ rất thấp. Trong thực tế, người ta thường điều chế N2 từ không khí.

Đầu tiên là loại bỏ hơi nước H2O ra khỏi không khí.
Tiếp theo là loại bỏ khí CO2. Hợp chất thu được sau khi đã loại bỏ hơi nước và CO2 sẽ được hóa lỏng dưới áp suất cao và nhiệt độ thấp.
Sau đó sẽ tăng dần nhiệt độ của khối khí đã hóa lỏng ở nhiệt độ rất thấp lên đến -196 độ C, lúc này sẽ xảy ra hiện tượng khí nitơ bị sôi và tách hẳn ra khỏi oxy.
Sau cùng, ta sẽ thu được khí N2 – nitơ tinh khiết.

phương pháp chủ yếu sản xuất n2 trong công nghiệp

Phương pháp chủ yếu sản xuất n2 trong công nghiệp

Một phương pháp chủ yếu sản xuất N2 trong công nghiệp nữa là: quá trình khí hóa (Ammonia Cracking).

Đây là phương pháp sản xuất khí nitơ bằng cách sử dụng khí amoniac (NH3). Trong quá trình này, khí amoniac được đưa qua một lớp chất xúc tác ở nhiệt độ cao, làm cho amoniac phân hủy thành khí nitơ (N2) và khí hydro (H2). Công thức hóa học của phản ứng là: 2NH3 → N2 + 3H2

Khí nitơ tạo thành sau đó được tách ra và sử dụng cho các ứng dụng công nghiệp khác nhau.

>>> Xem thêm: Địa chỉ đổi bình khí Nito tại Hà Nội

Khí N2 có nguy hiểm không?

Khí nitơ (N2) là một khí không độc và không gây hại cho con người ở nồng độ thông thường trong không khí. Tuy nhiên, trong một số trường hợp nhất định, khí nitơ cũng có thể những nguy hiểm, rủi ro như sau:

Gây ngạt thở: Trong môi trường thiếu oxy, nito có thể gây nguy hiểm vì nó có khả năng lấy đi oxi từ không khí, gây ảnh hưởng đến sự hô hấp của con người.
Gây bỏng lạnh: Ngoài ra, khí nitơ ở nhiệt độ thấp (Nhiệt độ của khí Nitơ lỏng khoảng -196 độ C) có thể làm đông cứng và tác động đến da và mô mềm, gây ra bỏng lạnh. Đây cũng là tai nạn thường gặp nhất tại các trạm sản xuất, sang chiết Nito lỏng.
Nổ và cháy: Mặc dù khí nitơ không cháy, nhưng nó có thể tạo điều kiện tạo sự hỗn hợp khí dễ cháy. Khi nito kết hợp với các chất khác có khả năng gây cháy hoặc nổ, nó có thể tăng khả năng xảy ra tai nạn.
Tác động đến vật liệu: Vì nhiệt độ của Nitơ lỏng là rất thấp nên trong một số trường hợp, vật liệu khi tiếp xúc với Nitơ lỏng có thể bị nứt vỡ, biến dạng do ứng suất biến dạng không đồng đều.

phương pháp chủ yếu sản xuất n2 trong công nghiệp

Sử dụng khí nitơ không đúng cách có thể gây ra bỏng lạnh hoặc thiếu hụt oxy

Các biện pháp an toàn khi sử dụng nitơ

Khi sử dụng khí nitơ, cần tuân theo các biện pháp an toàn như:

Sử dụng trong môi trường có đủ oxi và thông gió tốt.
Đảm bảo không có nguy cơ đông cứng khi làm việc với khí nitơ ở nhiệt độ thấp.
Tránh tạo sự hỗn hợp khí với các chất dễ cháy hoặc nổ.
Tuân thủ các quy tắc an toàn và hướng dẫn của nhà sản xuất.

Trên đây là một số thông tin liên quan đến khí Nitơ và phương pháp chủ yếu sản xuất N2 trong công nghiệp. Hy vọng những thông tin này sẽ đem đến cho bạn thêm nhiều thông tin hữu ích.

CÔNG TY CỔ PHẦN KHÍ TINH KHIẾT VIỆT NAM