กรณีศึกษาทางวิศวกรรมอุปกรณ์ผลิตไนโตรเจนและออกซิเจนในอุตสาหกรรมอื่นๆ

เครื่องไนโตรเจนเป็นอุปกรณ์แยกอากาศที่สามารถแยกก๊าซไนโตรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูงออกจากอากาศได้ เนื่องจากไนโตรเจนเป็นก๊าซเฉื่อย จึงมักใช้เป็นก๊าซป้องกัน ไนโตรเจนสามารถป้องกันการออกซิเดชันในสภาพแวดล้อมของไนโตรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ ประเภทอุตสาหกรรมหรือสาขาต่อไปนี้จำเป็นต้องใช้หรือใช้ความเสถียรทางเคมี:

1. การทำเหมืองและการเก็บรักษาถ่านหิน

ในเหมืองถ่านหิน ภัยพิบัติที่ใหญ่ที่สุดคือการระเบิดของก๊าซผสมภายในเมื่อเกิดไฟไหม้ในพื้นที่ออกซิไดซ์ของถ่านหิน การชาร์จไนโตรเจนสามารถควบคุมปริมาณออกซิเจนในส่วนผสมของก๊าซให้อยู่ต่ำกว่า 12% ซึ่งไม่เพียงแต่ช่วยลดความน่าจะเป็นที่จะระเบิดได้เท่านั้น แต่ยังป้องกันการเผาไหม้ถ่านหินโดยไม่ได้ตั้งใจอีกด้วย ทำให้สภาพแวดล้อมการทำงานปลอดภัยมากขึ้น

2. การสกัดน้ำมันและก๊าซ

ไนโตรเจนเป็นก๊าซมาตรฐานที่ใช้ในการเพิ่มแรงดันให้กับน้ำมันและก๊าซจากแหล่งน้ำมันขนาดใหญ่/แหล่งก๊าซธรรมชาติ การใช้ลักษณะของไนโตรเจนในการรักษาแรงดันในแหล่งกักเก็บ เทคโนโลยีการแทนที่น้ำมันแบบเฟสผสมและไม่ผสมกัน รวมไปถึงการระบายแรงโน้มถ่วงสามารถปรับปรุงอัตราการกู้คืนน้ำมันได้อย่างมาก ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในการรักษาเสถียรภาพของการผลิตน้ำมันและเพิ่มปริมาณการผลิตน้ำมัน

ปิโตรเลียมและปิโตรเคมี

ไนโตรเจนสามารถสร้างบรรยากาศเฉื่อยได้ระหว่างการแปรรูป การจัดเก็บ และการถ่ายโอนวัสดุไวไฟ โดยไม่จำเป็นต้องทดแทนด้วยก๊าซพิษและก๊าซไวไฟที่เป็นอันตราย

4. อุตสาหกรรมเคมี

ไนโตรเจนเป็นวัตถุดิบสำคัญสำหรับเส้นใยสังเคราะห์ (ไนลอน อะคริลิก) เรซินสังเคราะห์ ยางสังเคราะห์ เป็นต้น นอกจากนี้ยังสามารถใช้ทำปุ๋ย เช่น แอมโมเนียมไบคาร์บอเนต แอมโมเนียมคลอไรด์ เป็นต้น ได้อีกด้วย

5. เภสัชกรรม

ในอุตสาหกรรมยา กระบวนการเติมไนโตรเจนสามารถปรับปรุงคุณภาพของยาได้อย่างมีประสิทธิภาพ ไม่ว่าจะเป็นการให้ยาทางเส้นเลือด การฉีดน้ำ การฉีดผง การทำไลโอฟิไลเซอร์ หรือการผลิตของเหลวที่รับประทานทางปาก

6. อุปกรณ์อิเล็คทรอนิกส์, ไฟฟ้า, สายไฟ

หลอดไฟเติมไนโตรเจน หลอดไฟเติมไนโตรเจนเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันของไส้ทังสเตน และชะลออัตราการระเหย จึงช่วยยืดอายุการใช้งานของหลอดไฟ

7. น้ำมันพืช

อ่างเก็บน้ำมันที่เติมไนโตรเจนนั้นทำหน้าที่เติมไนโตรเจนเข้าไปในถังและระบายอากาศออกจากถังเพื่อป้องกันไม่ให้น้ำมันถูกออกซิไดซ์ เพื่อให้มั่นใจได้ว่าจะจัดเก็บน้ำมันได้อย่างปลอดภัย ยิ่งไนโตรเจนมีปริมาณมากเท่าใด ปริมาณออกซิเจนก็จะยิ่งต่ำลงเท่านั้น จึงยิ่งดีต่อการจัดเก็บมากขึ้นเท่านั้น อาจกล่าวได้ว่าปริมาณไนโตรเจนส่งผลกระทบอย่างมากต่อการจัดเก็บน้ำมันปรุงอาหารและไขมัน

8. อาหารและเครื่องดื่ม

เมล็ดพืช กระป๋อง ผลไม้ เครื่องดื่ม ฯลฯ มักบรรจุในไนโตรเจนเพื่อป้องกันการกัดกร่อนเพื่อให้จัดเก็บได้ง่าย

9.อุตสาหกรรมเคมีพลาสติก

ไนโตรเจนถูกนำมาใช้ในกระบวนการขึ้นรูปและระบายความร้อนของชิ้นส่วนพลาสติก ไนโตรเจนถูกนำมาใช้เพื่อลดการเสียรูปที่เกิดจากแรงกดบนชิ้นส่วนพลาสติก ส่งผลให้ชิ้นส่วนพลาสติกมีขนาดที่เสถียรและแม่นยำ การฉีดไนโตรเจนสามารถปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์ฉีดและความยืดหยุ่นในการออกแบบได้ ตามเงื่อนไขกระบวนการที่แตกต่างกัน ความบริสุทธิ์ของไนโตรเจนที่จำเป็นสำหรับการฉีดพลาสติกจะแตกต่างกัน ดังนั้นจึงไม่เหมาะที่จะใช้ไนโตรเจนในขวด และควรใช้เครื่องดูดไนโตรเจนแบบสวิงแรงดันในสถานที่เพื่อจ่ายไนโตรเจนโดยตรง

10. การผลิตยาง,เรซิน

กระบวนการวัลคาไนเซชันยางด้วยไนโตรเจน กล่าวคือ ในกระบวนการวัลคาไนเซชันยาง จะมีการเติมไนโตรเจนลงไปเพื่อให้เป็นก๊าซป้องกัน

12. การผลิตยางรถยนต์

การเติมไนโตรเจนในยางสามารถปรับปรุงเสถียรภาพและความสบายของยางได้ และยังป้องกันการเจาะและยืดอายุการใช้งานของยางได้อีกด้วย การนำเสียงของไนโตรเจนสามารถลดเสียงรบกวนจากยางและเพิ่มความสบายในการขับขี่

13. โลหะวิทยาและการอบชุบด้วยความร้อน

การหล่อต่อเนื่อง การรีด ก๊าซป้องกันการอบเหล็ก ด้านบนและด้านล่างของตัวแปลงอยู่ในแนวเดียวกับการปิดผนึกของไนโตรเจนเป่าสำหรับการผลิตเหล็กกล้า การปิดผนึกตัวแปลงสำหรับการผลิตเหล็กกล้า การปิดผนึกด้านบนของเตาเผาเหล็ก และก๊าซสำหรับการฉีดถ่านหินบดสำหรับการผลิตเหล็กในเตาเผาเหล็ก

14. วัสดุใหม่

การปกป้องบรรยากาศการอบชุบด้วยความร้อนของวัสดุใหม่และวัสดุคอมโพสิต

การบิน,อวกาศ

ก๊าซไนโตรเจนอุณหภูมิปกติใช้เพื่อป้องกันเครื่องบิน จรวดและส่วนประกอบอื่นๆ ป้องกันการระเบิด ซูเปอร์ชาร์จเจอร์เชื้อเพลิงจรวด ก๊าซทดแทนแท่นปล่อยและก๊าซป้องกันความปลอดภัย ก๊าซควบคุมนักบินอวกาศ ห้องจำลองอวกาศ ก๊าซทำความสะอาดท่อเชื้อเพลิงเครื่องบิน ฯลฯ

16. เชื้อเพลิงชีวภาพ

ตัวอย่างเช่น ไนโตรเจนเป็นสิ่งจำเป็นในการผลิตเอธานอลจากข้าวโพด

17. การเก็บผลไม้และผัก

ในเชิงพาณิชย์ การจัดเก็บผลไม้และผักแบบปรับอากาศมีมายาวนานกว่า 70 ปีทั่วโลก ไนโตรเจนเป็นโรงเก็บผลไม้และผักสดที่ทันสมัยกว่า ผลไม้และผักจะได้รับการบำบัดด้วยอากาศ ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพในการเก็บรักษาและยืดอายุการเก็บรักษา อีกทั้งยังเป็นไปตามมาตรฐานการจัดเก็บแบบเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมที่ปราศจากมลพิษทั้งหมด

18. การเก็บรักษาอาหาร

ในการเก็บรักษาเมล็ดพืช จะมีการใส่ไนโตรเจนเข้าไปเพื่อป้องกันการเน่าเสียจากกิจกรรมของจุลินทรีย์และแมลงหรือการหายใจของเมล็ดพืชเอง ไนโตรเจนไม่เพียงแต่ลดปริมาณออกซิเจนในอากาศ ทำลายกิจกรรมทางสรีรวิทยาของจุลินทรีย์ ทำลายการอยู่รอดของแมลง แต่ยังยับยั้งการหายใจของอาหารอีกด้วย

19. การตัดด้วยเลเซอร์

การตัดสแตนเลสด้วยเลเซอร์ด้วยไนโตรเจนสามารถป้องกันชิ้นส่วนเชื่อมที่สัมผัสกับอากาศจากการออกซิเดชันของออกซิเจนได้ แต่ยังป้องกันการเกิดรูพรุนในรอยเชื่อมได้อีกด้วย

20. การป้องกันการเชื่อม

ไนโตรเจนสามารถนำมาใช้เพื่อปกป้องโลหะจากการออกซิเดชันเมื่อทำการเชื่อมได้

อนุรักษ์โบราณวัตถุ

ในพิพิธภัณฑ์ หน้าภาพวาดและหนังสือที่ล้ำค่าและหายากมักถูกเติมไนโตรเจนซึ่งสามารถฆ่าไรได้ เพื่อปกป้องหนังสือโบราณ

การป้องกันอัคคีภัยและการดับเพลิง

ไนโตรเจนไม่มีผลในการเผาไหม้ การฉีดไนโตรเจนอย่างเหมาะสมสามารถป้องกันและดับไฟได้

ยา,ความงาม

ไนโตรเจนสามารถนำมาใช้ในการผ่าตัด การบำบัดด้วยความเย็น การแช่เย็นเลือด การแช่แข็งยา และการทำลายเนื้อเยื่อ เช่น เป็นสารทำความเย็นเพื่อการกำจัดคราบพลัคในโรงพยาบาล รวมถึงการผ่าตัด

ด้วยความก้าวหน้าของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีและการพัฒนาโครงสร้างทางเศรษฐกิจ ไนโตรเจนได้รับการใช้กันอย่างแพร่หลายในองค์กรอุตสาหกรรมและชีวิตประจำวันมากมาย ด้วยการพัฒนาที่ครบถ้วนของเทคโนโลยีเครื่องดูดซับไนโตรเจนแบบแกว่งแรงดัน เครื่องผลิตไนโตรเจนในสถานที่จึงประหยัดและสะดวกมากกว่าแหล่งจ่ายไนโตรเจนอื่นๆ