إنتاج النتروجين

2011 اللافلزات

آلان بي گوب

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الكيمياء

يستخدم النتروجين في الصناعة على نطاق واسع، ويتم إنتاج النتروجين

صناعياً من خلال إحدى عمليات ثلاث، هي نظام الامتزاز بالضغط المتأرجح، وعملية الفصل بالانتشار؛ وعملية التقطير بالتبريد الفائق. يستخدم نظام الامتزاز بالضغط المتأرجح المواد الماصة، التي تتكوّن من أجسام صلبة تجذب الجزيئات نحو السطح، ويتم دفع الهواء المضغوط في هذا النظام بواسطة أوعية تفاعل تحتوي على مواد ماصة

مختلفة. وترتبط كل مادة ماصة بقابلية امتزاز (امتصاص) لنوع محدد من المواد الكيميائية في الهواء، مثل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون وغاز الأرغون.

تجري بعدها إزالة الغازات ويبقى غاز النتروجين فقط. تستخدم طريقة الفصل بالانتشار أسلوباً مشابهاً. يجري خلال هذه العملية ضخ الهواء تحت الضغط إلى وعاء تفاعل وأغشية مرنة (أنسجة تشبه الألواح) تسمح فقط بمرور غازات محددة، ويمكن من خلال هذه الطريقة ترشيح الغازات غير المرغوبة، وإبقاء غاز النتروجين فقط. وتستخدم هاتان الطريقتان بشكل

واسع، مع أن النتروجين الناتج يظل محتوياً على بعض الشوائب. أما أسلوب التقطير بالتبريد الفائق فينتج نوعاً نقياً جداً من النتروجين. ويحتاج هذا النظام إلى كميات كبيرة من الطاقة، لكنه ينتج نتروجيناً سائلاً.

يجري تبريد الهواء والتخلص من كامل بخار الماء وثاني أكسيد الكربون، ثم يضغط الهواء المتبقي ويبرّد عبر عدة خطوات إلى أن يتحول إلى سائل، ويتم تقطير الغازات المختلفة من الهواء السائل. يسخن الهواء السائل أثناء عملية التقطير تدريجياً، حيث تغلي الغازات التي يتكوّن منها الهواء عند درجات حرارة محددة. يمكن بعدئذٍ تجميع كل غاز على حدة. وتعمل هذه الطريقة على إنتاج النتروجين السائل والأكسجين والأرغون السائلين.