大气中含有丰富的氮； 事实上，它构成了其中的大部分。 虽然氮气不像氧气那样受到生命的欢迎，但它很容易获得并且呈惰性，因此不会与许多其他物质发生反应。 现代工业就这样建立在氮的基础上。 本文将深入探讨氮气的各种应用。 请保持好奇心并继续阅读以了解更多信息。
氮气应用
1. 化学工业
在化工厂等高风险、高爆炸危险环境中，用氮气替代活性氧是理想的选择。 这使得许多工业过程更加安全。 使用氮气置换化学设备中的氧气或净化管道可最大限度地降低自燃风险。 石油和天然气工业尤其依赖氮气。 此外，氮气还可以帮助处理工业废物中的挥发性有机化合物（VOC），帮助企业避免因违反环保法规而受到处罚。
氮是一种广泛使用的合成原料。 它主要用于合成氨，并且由于它是肥料中的必需元素，因此在纤维、树脂、橡胶和肥料的生产中也至关重要。
2. 电子和半导体制造
使用干燥氮气吹扫硅片以保持清洁是电子制造中的常见做法。 在大规模集成电路的生产中，氮气是电子封装中最常用的气体。 在焊接、热处理和清洁过程中，氮气用作保护气体，以防止部件氧化和污染。 制造硅晶圆也需要使用氮气。
3. 食品保鲜
由于其惰性，氮气可用来代替食品包装中的氧气，以延长保质期并保持质地。 这不仅可以防止食物因氧化而变质，还可以起到缓冲作用，防止运输过程中的损坏。 氮气可以减缓谷物的新陈代谢，防止霉菌生长，因此广泛用于谷物筒仓。 在食品加工中，氮气用于消除氧化并保持风味，特别是在酿造产品的充气过程中。
肉制品可以使用液氮快速冷却以长期保存，而不破坏有机组织，即使在重新加热后也能保留新鲜的味道。
4. 医疗的
一氧化氮是一种常见的吸入麻醉剂，特别用于牙科镇静手术。
液氮用于保存动物精液和人体组织。 在外科手术过程中，医生可能会使用“冷刀”（一种用液氮冷却的工具）来减少出血并最大程度地减少手术创伤。 它也常用于引起浅表皮肤损伤的坏死和脱落。
5. 药品
在制药工业中，氮分子几乎存在于所有合成药物中，包括抗生素。 此外，氮气经常用于保护产品在制造过程中免受污染。 某些含有活性成分的药物的包装也利用氮气来保持新鲜度并防止腐败。
6. 冶金
金属的热处理，例如退火，涉及使用氮气来减少高温氧化，从而使产品表面更光滑。 高炉开炉时喷入氮气可以降低焦炭消耗。 熔炼炉通入氮气可以降低氧含量，提高产品纯度。 经过氮处理的钢具有更低的氢含量和更高的强度。 氮气还可通过将其注入等离子电弧炉来制造氮合金高速工具钢。
7. 科学研究
制造超导通常需要超低温，其中液氮作为理想的冷却剂。 在气相色谱中，由于其安全性和可访问性，氮气被用作传输样品气体的载气。 模拟外太空环境时也消耗大量液氮。
8. 激光切割
在激光切割过程中，激光提供热量来熔化金属，同时氮气包围熔融金属，将其与氧气隔离以防止氧化物形成。 如果对切割的精确着色有严格要求，氮气辅助激光切割无疑是最佳选择。
9. 加工
高温合金和钛等材料在传统切削过程中会经历高温和严重的刀具磨损，因此在加工过程中需要使用液氮进行冷却。 将液氮引入切削区域可减少刀具磨损，从而获得更光滑的加工表面，并延长材料的疲劳寿命。
10. 焊接
氮气通常用作金属焊接中的保护气体。 在氮气环境中，与暴露在大气条件下相比，焊料的表面张力降低，使焊料更易流动和润湿，从而产生更清洁、更美观的焊缝。 此外，氮的惰性性质抑制与金属形成化合物。 通过将焊缝与氧反应隔离，可以确保焊缝的韧性和强度。
11. 油田和天然气井开采
油田和天然气井开采
12. 灯泡生产
在富氧环境中，灯泡中的钨丝会氧化并蒸发。 氮气是最具成本效益的惰性气体，可防止钨氧化和挥发，从而保持灯丝的完整性。
13. 用氮气给轮胎充气
与传统充气轮胎相比，用氮气给轮胎充气可以避免空气中的水分和氧气引起的问题。 氧气会导致氧化，缩短轮胎的使用寿命，而氧气的逸出会导致不可避免的压力损失。 氮分子比氧分子大，这使得它们从轮胎壁逸出的速度要慢得多。 因此，充氮轮胎能够更好地保持压力，从而降低燃油消耗。 相反，氮气不易热膨胀，从而降低高速行驶时轮胎爆裂的风险。 氮气还有助于减轻氧化引起的轮胎寿命缩短。 赛车和飞机等以性能为导向的车辆通常使用充氮轮胎来提高性能。
14. 一氧化二氮系统 (NOS)
更准确地称为一氧化二氮加速系统，NOS。 这项技术在二战期间首先被德国空军使用，并在战后逐渐融入到飙车中。 它将液态一氧化二氮添加到钢瓶中，然后在需要时作为氧化剂注入发动机。 在高温下，一氧化二氮产生氧和氮原子，用于辅助燃烧和气缸冷却，从而提高发动机功率。 当燃油喷射量同时增加时，会产生令人兴奋的加速体验。
15. 充氮饮料
充氮饮料最初是由酒精饮料制造商开发的。 用氮气而不是二氧化碳对啤酒进行碳酸化，可产生致密的奶油状泡沫，而不会改变饮料的酸度，从而保留其风味。 随后，咖啡和茶饮料制造商推出了罐装充氮饮料。 最近，注入氮气的可乐甚至有望彻底改变整个汽水行业。
16. 金属涂层
当用于金属电镀时，氮气可以产生更坚固、更耐腐蚀的表面。 离子真空沉积 (PVD) 技术利用氩气、氮气和乙炔产生不同的化学反应，形成具有不同化学键和晶格结构的薄膜表面，从而产生不同的颜色。
- 浮法玻璃制造
浮法玻璃是一种生产平板玻璃的工艺。 玻璃在充满液态锡和保护气体的罐中成型。 锡在高温下极易氧化，造成玻璃表面不必要的损失和缺陷。 因此，需要注入由氮气和氢气组成的保护气体，以将氧化的锡还原回锡。
18.航空航天
为了确保火箭上液氢系统的安全运行，氮气灭火器是一种常见的固定装置。 高压氮气还用于运输火箭燃料和净化燃烧管道。
- 灭火
氮气不支持燃烧。 使用氮气来窒息火焰是一个可行的选择。 采矿业经常使用氮气来有效安全地灭火或抑制易燃环境中的爆炸。
20.建筑业
液氮可用于降低混凝土浇注和凝固过程中的温度，从而减慢凝固速度，从而产生更坚固的结构。 其安全快速的冷却特性可用于冻结地下工程中的基材，确保地基稳定。 利用热膨胀和收缩的原理，氮气擅长将金属部件紧密地装配在一起。
- 低温研磨
在实际应用中，许多材料需要研磨才能更好地分析其性能。 液氮可以将材料快速冷却至极低的温度，使它们更脆且更容易研磨，确保材料的成分不会受到损害或降解。
- 暖通空调系统
无论是在工业环境还是住宅中，暖通空调系统都被广泛使用。 HVAC 系统的制造、测试和维护始终需要氮气。 氮气用于清除管道内的杂质和碎片，防止氧气引起部件生锈。 如果系统发生泄漏，氮气可以迅速识别泄漏点。 氮气吹扫也用于消除空调系统内的湿气。
按纯度划分的氮气用途
通常，纯度在 90% 至 99% 之间的氮气被视为低纯氮气，而纯度水平高于 99.9% 的氮气则被归类为高纯氮气。 超高纯氮气通常是指浓度超过99.999%的氮气。 不同的行业和流程需要不同浓度的氮气。 以下是一些简单的例子：
应用纯度食品/饮料生产98%-99.5%制药99.95%-99.999%电子及半导体制造99.99%-99.999%塑料制造95%-99.5%热处理95%-99%激光切割99%-99.999%化工行业≥98%
| Application | Purity |
| Food/Beverage Production | 98%-99.5% |
| Pharmaceuticals | 99.95%-99.999% |
| Electronics and Semiconductor Manufacturing | 99.99%-99.999% |
| Plastics Manufacturing | 95%-99.5% |
| Heat Treatment | 95%-99% |
| Laser Cutting | 99%-99.999% |
| Chemical Industry | ≥98% |
如何获取氮气？
如果您需要大规模工业氮气并且有足够的可用空间，您可以考虑低温蒸馏制氮。 这种传统方法利用空气中氧气和氮气的不同沸点来分离它们，从而达到最高的纯度水平。 对于中小型氮气应用，您可以探索变压吸附 (PSA) 技术或膜制氮技术。 这些方法依赖于不同的空气分离介质。 PSA 氮气发生器消耗更多能量，但可以实现较高的纯度，而膜制氮适合高氮气纯度并不重要的应用，尽管需要较少的能源和维护。 无论您的氮气企业如何，请随时联系我们的工程师，他们随时准备解决您的所有疑问。
