نیتروژن مایع چیست؟
نیتروژن مایع یا Liquid Nitrogen که به اختصار LN2 نامیده می شود فرم مایع گاز نیتروژن خالص می باشد. نیتروژن مایع در اثر تقطیر جزء به جزء هوا بدست می آید و عموما در کارخانه های تولید گازهایی نظیر CO2 و O2 تولید می شود. این مایع بی رنگ، بدون بو و دارای چگالی 807Kg/m3 (حدودا 20% سبکتر از آب در حجم برابر) می باشد.
همانطور که آب در فشار اتمسفریک در دمای 100 درجه سانتی گراد می جوشد و به بخار آب تبدیل می شود، نیتروژن مایع در دمای -196 (تقریبا 77 کلوین در مقیاس مطلق، بطور دقیق تر -195.8 درجه سانتی گراد) درجه سانتی گراد جوشیده و به بخار خود که گاز نیتروژن تبدیل می شود.
پس وقتی از نیتروژن در حالت مایع سخن می گوییم قطعا دمای آن بالاتر از -196 نخواهد بود، زیرا چنانچه دمای آن به -195 برسد بخار شده و به گاز نیتروژن تبدیل شده است. نیتروژن مایع در دمای -210 درجه سانتی گراد نیز منجمد شده و به حالت نیتروژن جامد در می آید، هرچند می توان نیتروژن جامد را در دماهای بسیار پایینتری نیز یافت. جهت اطلاع دوستان، نیتروژن مایع نخستین بار در سال 1883 میلادی تولید شده است.
با توجه به دمای بسیار پایین و اینکه با کمترین تماسی با جسم گرمتر دمای آن از -196 تجاوز خواهد کرد، برای نگهداری و حمل و نقل آن باید از هرگونه تماس آن با اجسام دیگر ممانعت به عمل آورد، این جسم حتی می تواند هوا باشد، هوای عادی تقریبا 220 درجه سانتی گراد گرم تر از نیتروژن مایع می باشد.
با این تفاسیر تنها راه حل استفاده از تانک های مخصوص حمل نیتروژن مایع می باشد که دارای جداره خلاء هستند و برخورد با فضای اطراف را تقریبا به صفر می رسانند. این تانک ها بسیار گران قیمت بوده و بسیار حساس و آسیب پذیر هستند. این تانک ها می توانند بسته به طراحی خود و عوامل دیگر از چند ساعت تا حتی یک سال نیتروژن مایع را نگهداری کنند.
خیلی از افراد با شنیدن نام نیتروژن وحشت می کنند، شخصا با افرادی روبرو شده ام که بدلیل ترس از انفجار حتی جرات نزدیک شدن به آن را ندارند. این افراد تا حدی حق دارند از این مساله وحشت داشته باشند، چرا که نام نیتروژن آنها را به اشتباه انداخته و با هیدروژن یا اکسیژن مقایسه می کنند.
هیدوروژن و اکسیژن بشدت قابلیت انفجار دارند ولی برا خلاف آنها نیتروژن دارای قابلیت انفجاری نیست. البته جهت اطلاع بد نیست بدانید نیتروژن از عناصری است که معمولا در مواد انفجاری نظیر TNT (Tri Nitro Tolouene) کاربرد زیادی دارد.
نیتروژن با توجه به اینکه عنصر خالص می باشد رسانایی الکنریکی چندانی ندارد، پس تماس نیتروژن با قطعات الکترونیکی موجب اتصال کوتاه نخواهد شد. ضریب انبساط نیتروژن مایع در دمای عادی (20درجه سانتی گراد) نزدیک به 700 می باشد و این بدان معنی می باشد که یک لیتر نیتروژن مایع در صورت تبخیر برابر با 694 لیتر گاز نیتروژن خواهد بود.
بدین منظور توصیه می شود از نیتروژن مایع در فضاهای بسته استفاده نشود، زیرا تبخیر حتی چند لیتر نیتروژن مایع باعث افزایش درصد نیتروژن هوا و در نتیجه کاهش اکسیژن خواهد شد که این امر می تواند موجب سردرد، بیهوشی و یا حتی مرگ گردد. تماس با نیتروژن مایع نیز باعث سوختگی شدیدی شده که میتواند موجب از کار افتادن اعضا و یا حتی مرگ شود.
از دیگر کاربردهای نیتروژن مایع می توان به عنوان خنک کننده در صنایع مختلف و همچنین کاربردهای پزشکی (به عنوان مثال حذف ضایعات پوستی) اشاره کرد. از این ماده جهت تولید گاز نیتروژن خالص و نیز به عنوان نگه دارنده نیز استفاده می شود.
گاز نیتروژن چیست؟
تقریبا بیش‌تر افراد تعریف گاز نیتروژن را می‌دانند. نیتروژن یک عنصر غیر فلزی است که در گروه پانزدهم جدول تناوبی قرار دارد. این گاز یکی از گازهای غیرفعال است که دارای 5 الکترون در جو است. و به عنوان گازی شناخته می‌شود که به سختی در آب حل می‌شود، زیرا مشتعل نمی‌شود و نمی‌تواند با سایر گازها یا عناصر برهم کنش داشته باشد. همچنین یکی از گروه‌های گازهای غیر فلزی است. عدد اتمی این عنصر 7 و دارای وزن اتمی 14 است. دمای ذوب این عنصر حدود /209- درجه سلسیوس و نقطه جوش آن 8/195- درجه سلسیوس است.
هزینه گاز نیتروژن
قیمت هر گاز نیتروژن در انواع مختلف صنعتی و آزمایشگاهی به مقدار حجم سیلندر و یا کپسول، نوع نیتروژن به کار رفته، نحوه حمل و نقل، نحوه تحویل گاز نیتروژن، مقدار خالص بودن، کیفیت آن و موارد دیگر بستگی دارد.
کاربرد گاز نیتروژن چیست؟
· نیتروژن در نگهداری ماده‌های غذایی
گاز نیتروژن میتواند با کمک گاز کربن دی اکسید جوی را در محیط اطراف ماده‌های غذایی ایجاد کند که کمتر از قبل با اکسیژن در تماس باشند و ماندگاری آنها را بالاتر برده و از این طریق باعث تازه ماندن آنها شود.
· نیتروژن در غواصی
از بعضی از گازهای تنفسی که از ترکیب اکسیژن و نیتروژن ساخته می‌شوند، می‌توان برای غواصی کردن در آب‌های کم عمق استفاده کرد. برای آب‌های عمیق به جای نیتروژن از ترکیب گاز هلیوم با اکسیژن استفاده می‌کنند.
· نیتروژن در داروسازی
از نیتروژن در صنعت داروسازی به طور گسترده‌ای استفاده می‌شود. در اصل از این ماده در بیش‌تر ماده‌های دارویی استفاده می‌شود.
· کاربرد نیتروژن در صنعت ساخت و ساز
از نیتروژن مایع در ساخت تونل ها و منجمد کردن زمین های مرطوب استفاده می‌شود. ویژگی خنک کنندگی نیتروژن برای ساخت اتصال ها نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.
· کاربرد نیتروژن در صنایع الکترونیک
از نیتروژن در پردازنده‌های کامپیوتری استفاده می‌کنند تا مانع بالا رفتن حرارت و آسیب دیدن آنها شوند. از نیتروژن برای سیستم اطفا حریق در تجهیزات تکنولوژی استفاده می‌شود. همچنین از گاز نیتروژن برای آشکارسازی اشعه ایکس استفاده می‌کنند.
· کاربرد نیتروژن در صنایع فولاد
از نیتروژن در صنعت فولادسازی نیز استفاده می‌کنند. نیتروژن تحت عنوان گاز پاک کننده در این صنعت استفاده می‌شود. کاربردهای مختلف دیگر این گاز در صنعت جلوگیری از اکسایش و گاز محافظت در جوشکاری است. از این گاز برای ساخت جو بی‌اثر در ریخته‌گری فولاد و دیگر فلزهای مذاب استفاده می‌شود.
دیگر کاربردهای گاز نیتروژن:
از گاز نیتروژن در مقدار کم و برای پرکردن بعضی از لامپ های مختلف استفاده می شود، همچنین در لامپ های رشته ای از آرگون به عنوان انتخاب ارزان تر نسبت به نیتروژن استفاده می شود.
- از نیتروژن برای ذخیره کردن ماده های منفجره و ماده های اشتعال پذیر نفتی استفاده می‌شود.
- از گاز نیتروژن در ماده های شیمیایی استفاده می شود، از نیتروژن مایع در انبار کردن استفاده می شود تا به این صورت ماده های اولیه یا محصول های نهایی از مشکلاتی مانند ایجاد پراکسیدها و آلودگی های محیطی به وسیله اکسیژن در امان بمانند.
- از گاز نیتروژن در ساخت کاتالیزورهای مختلف استفاده می شود.
- از گاز نیتروژن برای منتقل کردن پودرهای پلیمری استفاده می شود.
- از گاز نیتروژن در اگزوزها استفاده می شود.
- حرارت ایجاد شده به وسیله راکتورهای بستر سیال با گاز نیتروژن کنترل می‌شود.
کاربرد نیتروژن مایع در صنعت
نیتروژن مایع یکی از کاربردی ترین گازهای مورد استفاده در دنیا است. در متن زیر به بعضی از کاربردهای این محصول اشاره می کنیم:
- صنعت هوایی و هوافضا
- انرژی
- نوشیدنی و خوراکی ها
- سلامت و پزشکی
- تولید کردن فلزها
- صنعت نفتی و گازی
- داروسازی و بیوتکنولوژی
- خالص سازی
- جوشکاری و ساختن فلزها
قیمت نیتروژن مایع به چه عواملی بستگی دارد؟
نیتروژن مایع دارای مخزن‌های مختلفی است و قبل از خرید باید در نظر بگیرید که می‌خواهید برای چه کاری از آن استفاده کنید. برای این که مخزن مورد نیازتان را مشخص کنید باید هدف خود از خرید این محصول را تعیین کنید، زیرا انتخاب کردن حجم مخزن بسته به هدف شما، تاثیر بالایی بر روی قیمت گاز نیتروژن مایع می‌گذارد. حجم این مخزن‌ها از نیم لیتر الی 300 لیتر است و در صنایع مختلفی استفاده می‌شود.
همان طور که واضح است هرچه مخزن بزرگ‌تر باشد قیمت گاز نیتروژن مایع نیز بیش‌تر است. علاوه بر حجم مخزن، قطر دهانه مخزن نیز، بر روی قیمت این محصول تاثیر می گذارد، چرا که مخزن‌ها با دهانه بزرگ‌تر سریع‌تر احتیاج به پر شدن پیدا می کنند و به همین علت قیمت های پایینی را دارند.
در کنار خصوصیات دیگر، کاربرد مخزن نیز تاثیر زیادی بر روی قیمت آن دارد و بسته به کاربرد و هدفی که دارید ممکن است قیمت های مختلفی به شما ارائه شود.
نیتروژن مایع چه کاربردی دارد؟
نیتروژن مایع کاربردهای بسیار زیاد و متنوعی را دارد که این کاربردها به علت دمای سرد و میزان واکنش پذیری پایین در آن به وجود آمده اند. از جمله مهم ترین کاربردهای نیتروژن مایع می توان به موارد پایین اشاره کرد:
- منجمد کردن و استفاده در حمل و نقل ماده‌های غذایی مختلف
- منجمد کردن نمونه های بیولوژیکی، مانند تخمک، اسپرم و نمونه های ژنتیک حیوان های مختلف
- کاربرد خنک کنندگی در ابررساناها، پمپ های خلا، و دیگر ماده ها و ابزارهای مختلف
- درمان مشکلات پوستی به وسیله سرمادرمانی
- حفاظت کردن از ماده هایی که در معرض اکسیژن مایع قرار دارند.
- به عنوان منبع گاز نیتروژن بسیار خشک مورد استفاده قرار می گیرد.
- تهیه گاستروونومی مولکولی غذاها و نوشیدنی های غیرمعمولی
- خنک سازی مواد برای ماشین کاری یا شکستن آسان آن ها
- پروژه های آموزشی، مانند ساختن بستنی ازت مایع، ایجاد مه نیتروژن و موارد مشابه
قدرت نیتروژن مایع
قدرت نیتروژن مایع بسیار زیاد است و اگر موارد احتیاطی را رعایت نکنید ممکن است باعث ایجاد خسارت و آسیب های زیادی شوید. برای مثال به علت اینکه سریعا به جوش می‌آید در هنگام منتقل شدن مرحله مایع به گاز میتواند سریعا فشار زیادی را به وجود بیاورید. همچنین ازت را در ظروف سربسته نباید قرار دهید چرا که ممکن است باعث ترکیدن و یا منفجر شدن آن شود. همچنین با اضافه کردن مقدار زیادی نیتروژن به هوا مقدار اکسیژن هوا کم شده و ممکن است باعث خفگی و در نهایت مرگ فرد شود. از این نوع گاز در مکان هایی با تهویه مناسب استفاده کنید.
کاربردهای نیتروژن مایع در پزشکی
نیتروژن مایع در پزشکی کاربردهای زیادی دارد و بسیار مهم است از جمله این کاربردها می توان به صورت مختصر به موارد پایین اشاره کرد:
- برای عکس گرفتن از بافت‌های بدن در دماهای کمتر از صفر درجه تا منفی 50 درجه سیلسیوس
- برای درآوردن زگیل با تزریق سریع نیتروژن مایع با خاصیت بدون درد، سریع و بدون عارضه جانبی
- برای نگه داشتن اسپرم و ژن های مختلف در دماهای منفی 100درجه سیلسیوس
- برای از بین بردن محیط آزمایشگاه‌های شناسایی از وجود اکسیژن و احتمال ایجاد واکنش
- از اکسید نیتروژن به عنوان داروی بیهوشی استفاده می شود.
- نگه داشتن انواع نمونه های بیولوژیکی، نمونه های ژنتیکی حیوانات، نگهداری نمونه‌های تخمک، اسپرم و خون تا سالیان طولانی به طور سالم و بدون تغییر
نحوه تولید نیتروژن مایع چگونه است؟
نیتروژن مایع در حجم های زیاد به کمک فشرده کردن، سرمایش و منبسط سازی هوا تولید می شود. این روند به این صورت است که حرارت موجود در هوا را می گیرد و تا موقعی که هوا به مایع تبدیل شود آن را تکرار می کنند و بعد از آن از گازهای تراکم شده در هوا از تقطیر جز به جز نیتروژن مایع را تولید می کنند.
نیتروژن مایع از کجا بخریم؟
شما می توانید نیتروژن مایع را از کارخانه ها، شرکت های تولید کننده نیتروژن مایع، که شرکت پرستلی نیز از بهترین این شرکت ها می‌باشد به صورت حضوری، تلفنی و یا ثبت سفارش در سایت در مقدار مورد نظر خود بخرید. همچنین حتما هنگام خرید نیتروژن مایع تجهیزات جانبی مانند دستکش های برودتی را نیز تهیه کنید.
دیگر کاربردهای گاز نیتروژن
- نیتروژن در صنعت هوافضا و هواپیمایی یک جزء ضروری می باشد. در این صنعت، نیتروژن در تونل های بادی، کوره های حرارتی و اتوکلاوها برای کمک به ایجاد مواد و مصالح محکم اما سبک استفاده می شود. نیتروژن همچنین به عنوان گاز کمکی در برش لیزری کاربرد دارد.
- بخاطر قابلیت نیتروژن در ایجاد جو لازم برای ایجاد جوش های کافی روی هر نوع از ماده ای، در کارخانه های مونتاژ ماشین آلات از نیتروژن همراه با سایر گازهای جوشکاری برای جوش دادن بخش های اتوماتیک، قاب ها و فریم ها، صدا خفه کن ها و بخش های دیگر استفاده می شود. علاوه بر این نیتروژن یک جزء ایمنی مهم در ایربگ یا کیسه های هوا است.
- نیتروژن به عنوان گاز تحت فشار استفاده می شود و می تواند به مایعات کمک کند تا در خطوط لوله ها به پیش بروند. علاوه بر این نیتروژن برای محافظت از مواد حساس به اکسیژن و حذف مواد آلی فرار در جریان فرآیند های شیمیایی استفاده می شود.
- از آنجایی که نیتروژن یک گاز بی اثر می باشد به عنوان یک جزء پوشش برای جدا سازی محصولات و محیط فرایندهای حساس از هوا استفاده می شود. علاوه بر این از نیتروژن به عنوان یک جزء تصفیه کننده و برای جلوگیری از آلودگی در لوله کشی ها و سایر تجهیزات استفاده می شود.
- نیتروژن NF به عنوان یک مخلوط سرمازا برای فریز کردن و حفظ خون، بافت و سایر نمونه های زیستی استفاده می شود.علاوه بر این نیتروژن حین جراحی ها برای از بین بردن بافت آسیب دیده نیز استفاده می شود. نیتروژن در دستگاه های پزشکی نیز به عنوان منبع انرژی استفاده می شود.
- نیتروژن عامل اصلی برودتی برای خنک سازی و انجماد مواد غذایی است.از آنجایی که نیتروژن مایع دمای بسیار پایینی دارد، سریع ترین روش انجمادی شناخته شده برای تولید غذاهای منجمد سریع(IQF) است. نیتروژن همچنین نقش کلیدی در کاهش فساد و تغییر رنگ و طعم دارد و در بسته بندی مواد غذایی به کار می رود.
- نیتروژن گاز حامل و تصفیه کننده در تولید فولاد است که برای جلوگیری از اکسیداسیون در این فرایند به کار میرود. علاوه بر این نیتروژن یک جزء کلیدی در فرآیندهای حرارتی است.
- نیتروژن یک گاز صنعتی است که به عنوان پوشش برای مخازن ذخیره و تصفیه کننده برای خطوط لوله استفاده می شود. علاوه بر این نیتروژن می تواند ترکیبات آلی فرار (VOC) را از جریان فرآیندهای شیمیایی و فاضلاب خارج کند و انتشار آنها را کاهش دهد.
- در جوشکاری لوله های فولادی زنگ، نیتروژن به عنوان گاز تصفیه کننده استفاده می شود. همچنین به عنوان گاز کمکی در برش لیزر استفاده می شود و برش پلاسما را نیز ارتقا می دهد.