Как получают газ азот?

Азот является самым распространенным газом в атмосфере Земли (около 78% по объему), поэтому основным сырьем для его получения служит обычный атмосферный воздух. В зависимости от требуемой чистоты, объема и целей использования применяются несколько основных методов. 1. Криогенная ректификация (Фракционная перегонка) Это основной промышленный способ получения азота высокой чистоты в больших объемах. Процесс основан на разности температур кипения газов, входящих в состав воздуха.

• Сжатие и очистка: Воздух нагнетается компрессором, очищается от пыли, влаги и углекислого газа.
• Охлаждение: Очищенный воздух охлаждается до сверхнизких температур (ниже −180°C) до перехода в жидкое состояние.
• Разделение: Жидкий воздух подается в ректификационную колонну. Поскольку температура кипения азота ( $-195,8$°C) ниже, чем у кислорода ( $-183$°C), азот испаряется первым, поднимается в верхнюю часть колонны и отбирается в газообразном или жидком виде.

2. Адсорбционное разделение (КЦА — Короткоцикловая адсорбция) Метод основан на способности специальных веществ (адсорбентов) поглощать молекулы определенных газов под давлением.

• Процесс: Сжатый воздух пропускается через колонну, заполненную углеродным молекулярным ситом.
• Механизм: Поры сита подобраны таким образом, что молекулы кислорода (которые меньше по размеру) задерживаются в них, а молекулы азота проходят насквозь.
• Регенерация: Когда сито насыщается кислородом, давление сбрасывается, кислород десорбируется (выходит в атмосферу), и цикл повторяется.

3. Мембранное разделение Этот способ эффективен для получения азота средней чистоты (до 95–99%) непосредственно на месте эксплуатации.

• Принцип: Воздух под давлением подается в блок, состоящий из тысяч полых полимерных волокон (мембран).
• Диффузия: Газы проходят через стенки мембран с разной скоростью. Кислород и водяной пар проникают сквозь стенки быстро («быстрые газы»), а азот проходит вдоль волокна до выхода из установки («медленный газ»).

4. Химические методы (Лабораторные) В лабораторных условиях, когда требуется небольшое количество чистого азота без использования сложного оборудования, применяют химические реакции.

• Разложение нитрита аммония: При небольшом нагревании водного раствора смеси хлорида аммония и нитрита натрия происходит реакция:
  $N{H}_{4}Cl+NaN{O}_{2}NaCl+N_2\mathrm{+2}{H}_{2}O$ Разложение азидов металлов: Для получения сверхчистого азота используют термическое разложение азида натрия или бария:
  $2Na{N}_{3}2Na+3N_2$

Сравнение методов

Могу составить для вас сравнительную таблицу стоимости производства азота для каждого из этих методов или подготовить описание мер безопасности при работе с жидким азотом.