‏الاكسجين والنتروجين 

‏الاستخدامات والاقتصاديات :

بلغ انتاج الاكسجين ، عام ١981 ‏في الولايات المتحدة 11.75 × ⁹10 م3 . وهذا يمثل هبوطاً بالنسبة لإنتاج عامي 1979 ‏و 1980 ‏، وبالنسبة للسنة التالية في انتاج النتروجين الخام الذي تجاوز انتاج الاكسجين . ويجري انتاج الاكسجين بإسالة الهواء او تكريره في وحدات متراصة ، ومعزولة جيدا ، ذات فعالية عالية ، او مجموعة الامتزاز بالضغط الاهتزازي . الامداد بالمادة الخام لا يمثل مشكلة ، ولكن الوحدات تقام عادة قريباً من مناطق الاستهلاك ، لان نقل الناتج يرفع من كلفته بشكل ملحوظ . يمكن لوحدة فصل الهواء ان تقام على ارض المستهلك ، وتعرف الوحدة من هذا النوع بالوحدة القريبة on-site . وقد يمتلكها ويقوم بتشغيلها مالكها بعيدا عن الموقع off-site وينقل الناتج بخطوط قصيرة من الانابيب . وبسبب بعض من تعقيدات فصل الهواء ، يتم نقله بأنابيب طويلة لعدة كيلومترات لتقديم الخدمة لعدة زبائن ، وفي مثل هذه الحالات ، يكتسب الاكسجين منافع كثيرة .

تتفاوت وحدات فصل الهواء في حجمها من وحدات صغيرة مولدة للبرودة وتنتج اقل من طن واحد يوميا الى المصانع العملاقة التي تنتج اكثر من 1800 ‏طناً يومياً (الصورة 1 ‏- 1‏) .

تعمل مصانع المعالجة الامتزازية ذات الضغط الامتزازي بحجم يتراوح من 13 ‏كغ - 27 ‏طناً يومياً . وينتج معظم الاكسجين بنقاوة عالية (99.5 ‏%‏) . وتشير النقاوة الادنى عادة الى نسبة نقاوة تتراوح من 95 ‏- 99 ‏% . يحتوي الاكسجين ذو النقاوة العالية على الشوائب التالية : الارغون ، واثار قليلة من غازات نادرة ، والهيدروكربونات ، وثاني اكسيد الكريون .

‏الصورة 1 ‏- 1 ‏وحدة انتاج 1800 ‏طن / يوم من الاكسجين

‏يستخدم الاكسجين بصورة رئيسية في انتاج الفولاذ في افران المجمرة المكشوفة او افران الاكسجين الاساسية . وتستخدم صناعة الفولاذ الاكسجين ايضا لإزالة القشرة من الكتل الحديدية بلهب الاسيتيلين والاكسجين وفي مقصات الاكسجين لاستئصال العيوب . كما ان الصناعة الكيميائية هي اكبر مستهلك للأكسجين ، وتستخدمه في طبيقات عديدة كإنتاج الاسيتيلين واكسيد الاثيلين وفي انتاج الامونيا والميثانول بالأكسدة الجزئية للهيدروكربونات .

‏وهناك استخدامات اخرى تتضمن صنع الادوات المدنية ، والتغويز تحت الارض ، وتعزيز عمليات الاحتراق في المعالجات المعدنية اللاحديدية ، ولأغراض طبية في المستشفيات ، وفي الاكسجين الذي يتنفسه الطيارون . وفي التطبيق الفضائي ، احتاج الصاروخ زجل v الى 1.5 × ⁶10 كغ من الاكسجين السائل لتأكسد الوقود . وارتفع لهذا الغرض استهلاك ناسا (وكالة الفضاء الامريكية) في منتصف الستينات الى حوالي 280×⁶10 م3 / سنة ثم راح ينخفض منذ اكتمال برنامج ابولو Apollo ‏. يستخدم الاكسجين اليوم على اوسع نطاق في انتاج الوقود التركيبي : تغويز الفحم وإسالته . ويتوقع لهذه الصناعة ان تتفوق على صناعة الفولاذ في استخدامه .

‏تنشأ من مشاكل البيئة والطاقة تطبيقات جديدة للأكسجين . فتقوم البلديات اضافة الى الصناعة بتهوية تيارات مياه الصرف بالأكسجين بدلا من الهواء في المعالجة بالحمأة المنشطة في المعالجة الثانوية . ويستخدم ايضا للتخلص من النفاية وتحويلها الى ناتج ثانوي صالح للاستخدام .

‏كان النتروجين اكبر غاز صناعي من حيث الحجم عام 1981 فقد وصل انتاجه الى 13.6×⁹10م3 . ويستخدم بصورة رئيسية كدثار غازي لاستبعاد الاكسجين والرطوبة . ومن اجل هذا ، يجب ان يكون جافاً وان يكون محتواه من الاكسجين منخفضا جدا (اقل من ppm 10) . ويستخدم النتروجين ايضا للحصول على درجات منخفضة جدا من الحرارة ، نزولاً الى - 210 ‏مئوية . ويستهلك اكثر في تصنيع الامونيا . ولكن الارقام الاحصائية لا تتضمن عادة هذا الاستخدام لان النتروجين يتولد عادة من خامات التغذية والهواء اكثر مما يتولد من النتروجين التجاري .

‏الجدول 1 ‏- 1 ‏. خواص الهواء والمقومات الثابتة .

وفي الصناعات الكيميائية ، يستخدم لأغراض أخرى كما في استبعاد الأوكسجين ‏والرطوبة ، او كما في تثبيط معالجات البلمرة ، او كمخفف في ضبط سرعات التفاعلات مثلاً . ويستخدم ايضا بدلا من عوامل التثبيط التقليدية ، كالغاز الطبيعي في تصنيع المنتجات الالكترونية .

‏ويستخدم في صناعة الفولاذ على نطاق واسع في التغطية والتلدين الناصع . يستخدم للصناعات الغذائية بوصفه مادة مبردة في المعالجة والنقل المبرد للمواد الغذائية المجمدة . وله استخدامات اخرى : معالجة المعادن عند درجات حرارة منخفضة ، واجزاء توافق الانكماش shrink fitting ، ونزع الوميض من الاجزاء البلاستيكية والمطاطية المشكلة ، وفي الحيويات القرّية cryobiology لتخزين المواد البيولوجية كالدم الكامل ومني الثيران ، وكمادة مبردة في الاجراءات الجراحية القرّية.

‏وتطور بسرعة استخدام حديث للنتروجين هو استرجاع الزيت من حقول الزيت القديمة . فيستخدم الغاز للمحافظة على الضغط في الآبار . استخدم سابقاً الغاز الطبيعي لهذا الغرض . يستخدم النتروجين التجاري عادة في الاجراء المذكور الى ان يبرهن كفايته . وعندئذ يصار الى بناء وحدة في الموقع .

مواضيع ذات صلة

صناعة حمض الكبريتيك

تركيب حامض الكبريتوز

كلوريد الثيونيل Thionyl Chloride

حامض الكبريتوز: Sulphureous Acid

مركبات الكبريت مع الأكسجين

مركبات الكبريت مع الهيدروجين

الكبريت الغروي

الحصول على الكبريت من المناجم Sulphur Mining

الأشكال التأصلية للكبريت

الاختبارات الخاصة للورق

تحويل اللب إلى ورق

صناعة الورق