Получение и применение Азота

Получение

В лаборатории Азот легко может быть получен при нагревании концентрированного нитрита аммония: NH4NO2 → N2 + 2H2O. Технический способ получения Азота основан на разделении предварительно сжиженного воздуха, который затем подвергается разгонке.

Основная часть добываемого свободного Азота используется для промышленного производства аммиака, который затем в значительных количествах перерабатывается на Азотную кислоту, удобрения, взрывчатые вещества и т.д. Помимо прямого синтеза аммиака из элементов, промышленное значение для связывания Азота воздуха имеет разработанный в 1905цианамидный метод, основанный на том, что при 10000С карбид кальция(получаемый накаливанием смеси известии угля в электрической печи)реагирует со свободным Азотом: CaC2 + N2 → CaCN2 + C. Образующийся цианамид кальция при действии перегретого водяного пара разлагается с выделением аммиака: CaCN2 + 3H2O → CaCO3 + 2NH3.

Свободный Азот применяют во многих отраслях промышленности: как инертную среду при разнообразных химических и металлургических процессах, для заполнения свободного пространства в ртутных термометрах, при перекачке горючих жидкостей и т.д. Жидкий Азот находит применение в различных холодильных установках. Его хранят и транспортируют в стальных сосудах Дьюара, газообразный Азот в сжатом виде - в баллонах. Широко применяют многие соединения Азота. Производство связанного Азота стало усиленно развиваться после 1-й мировой войны и сейчас достигло огромных масштабов.

Производство Азота

Азот – один из наиболее часто используемых газов в промышленности, производство Азота в промышленности в виде газа или жидкости происходится путем использования нескольких технологий:

Мембранное воздухоразделение – технология, при которой не используются криогенные температуры для разделения газов. Принцип производства Азота из воздуха основан на различной скорости проникновении газов через полимерную мембрану. Мембранный Азотные установки позволяют производить очень дешевый Азот чистотой до 99.9%, они являются экономически лучшим выбором при умеренных объемах потребления.

Адсорбционное воздухоразделение - производство Азота с использованием этой технологии основано на селективном поглощении специальными веществами, адсорбентами, различных компонентов воздуха. Производство Азота установками короткоцикловой адсорбции наиболее предпочтительно, когда требуется большая производительность по Азоту средней чистоты.

Криогенное воздухоразделение – процесс, при котором производство Азота происходит путем сжимания и охлаждения до криогенных температур атмосферного воздуха, и преобразования его жидкость. После этого сжиженный воздух из-за разных точек кипения основных компонентов – Азота, кислорода, аргона и водорода разделяется в дистилляционных колоннах. Производство Азота с помощью этой технологии выгодно только тогда, когда требуются большие объемы Азота очень высокой чистоты.

Применение Азота в пищевой промышленности.

Применение Азота в пищевой промышленности очень велико. Кроме того, что Азот входит в состав различных аминокислот, полезных для человека, также Азот используется в различных холодильных установках, применяемых на пищевых производствах для длительного хранения продуктов.

Замораживание является древнейшим методом хранения продуктов (по крайней мере, в холодном климате). Различные инженерные решения в этой области появились лишь в XVIII-XIX веке.

Замороженные продукты употребляли тысячи лет назад. На протяжении последних двух веков многие пытались усовершенствовать ледодельную машину и деревянные ледники. Первый прототип холодильника был продемонстрирован в Глазго в 1748 году. В конце XIX века началось коммерческое использование заморозки при транспортировке и хранении. В начале XX века американец Кларенс Бирдсей, работая на Лабрадоре, впервые попробовал мороженые продукты эскимосов. Кларенс решил соединить естественный холод и достижения прогресса в виде холодильника. И в 1924 году он основал первую компанию по выпуску свежезамороженной рыбы: замораживали ее тогда в жестяных контейнерах при помощи охлажденного хлорида кальция до температуры минус 40°. В 1920-х годах возникла технология быстрой заморозки. Её появление обусловлено некоторыми особенностями замораживания пищевых продуктов.

При охлаждении воды до 0 °C в объёме начинается образование центров кристаллизации и рост кристаллов льда. В продуктах, ввиду наличия в клеточном соке растворенных веществ, этот процесс происходит при температурах от -1 до -4 °C. Образование крупных кристаллов льда приводит к разрушению клеточных стенок, нарушению фактуры продукта и, при оттаивании, вытеканию клеточного сока, ухудшению вкусовых качеств и потере товарного вида.

Во избежание таких нежелательных эффектов, при замораживании пищевых продуктов необходимо возможно быстро преодолеть диапазон температур от -1 до -4 °C, предотвратив тем самым рост крупных кристаллов льда. Кроме того, быстрое охлаждение препятствует смерзанию отдельных фрагментов продукции в монолитную массу. Собственно, в этом и заключаются основные преимущества методов быстрой заморозки перед традиционными методами.

Существует ряд способов быстрой заморозки, в которых используется охлаждение продукции потоком воздуха, различными соляными растворами, углекислотой, жидким Азотом и т.д. Применяют охлаждение посредством погружения в хладагент, помещения продукта в струю распыленного хладагента, контакта с охлажденными поверхностями (именно этот метод быстрой заморозки был разработан первым). Одним из наиболее эффективных методов является криогенная заморозка с использованием жидкого Азота. Низкая температура кипения (-195.8 °C), химическая инертность и биогенная природа делают Азот идеальным хладагентом для пищевой промышленности.

Воздушные камеры замораживания

Наибольшее распространение, в связи с небольшими капитальными затратами и относительной технической простотой, получили воздушные камеры охлаждения и замораживания. В камере размещается воздухоохладитель с принудительной циркуляцией воздуха, а сама холодильная машина размещается вне камеры.

При конструктивной похожести технических решений камер хранения и охлаждения они отличаются применяемой техникой и технологией. Воздушные камеры замораживания.

Для равномерного распределения воздушных потоков "холодного" воздуха омывающего продукт, более целесообразно производить загрузку камеры продуктом уложенным на многоярусные тележки, которые затем закатываются в камеру, благодаря использованию такой технологии обеспечивается равномерный доступ к продукту воздуха, сокращается время холодильной обработки, упрощаются погрузочно-разгрузочные работы и сокращаются потери холода через открытую дверь. Так же, как вариант, возможна установка в камере многоярусных стеллажей на которых и размещается продукция.