Azot nedir? Nerede kullanılmaktadır?

Az sayıda insan azot elementinin, oksijen ve hidrojenden sonra insanlar için en önemli üçüncü madde olduğunu bilmektedir. Birincisi, gaz atmosferik havanın ana bileşeni olduğundan, toplam hacmin %75’i içindedir. İkincisi azot, tıptan patlayıcı cihazların üretimine kadar insan faaliyetinin birçok alanında yaygın olarak kullanılmaktadır. 1992’de yetkili yayın Science’ın nitrik oksite (NO) “Yılın Molekülü” onursal ödülü vermesi de tesadüf değildir.

Sınırsız bir üretim kaynağına sahip olmak ve teknolojik süreçlerin sürekliliğini sağlamak için, bu gazı gerekli saflıkta elde etmeyi mümkün kılan özel ekipman gerekmektedir. Ayrıca bu işlem için azot jeneratörleri kullanılmaktadır.

Azot nedir?

Azot, renk, tat veya kokusu olmayan inert iki atomlu bir gazdır. Bu gaz dondurulup sıvılaştırılmadıkça görülememektedir. Azotu keşfedenler, maddeyi ilk başta boğucu, bozulmuş ve flojistikize edilmiş hava veya “atmosferik mofet” olarak adlandırmaktalardır. Bu ve diğer isimler, yazarları “azot” kelimesi üzerinde durmaya karar veren yeni bir kimyasal isimlendirmenin yayınlanmasına kadar kullanılmıştır. Bu onların görüşüne göre maddenin ana özelliğini, nefes alma ve yaşam için uygunsuzluk olarak tam yansıtmaya çalışılmıştır.

Azot gazı üretimi

Endüstriyel ölçekte nitrojen, sıvı havanın düşük sıcaklıkta damıtılmasıyla elde edilmektedir. Bir kimya laboratuvarında, sulu bir amonyum klorür çözeltisinin sodyum nitrit ile işlenmesiyle elde edilmektedir. Gerekli formül aşağıdaki gibidir;

• NH4Cl (sulu) + NaNO2 → N2 (g) + NaCl (sulu) + 2H2O

Baryum azid veya sodyum azidin termal ayrışmasıyla çok saf nitrojen elde edilebilmektedir. Bu formül ise, şu şekildedir;

• 2NaN3 → 2Na + 3N2

Genel özellikleri

Normal koşullar altında, nitrojen renksiz bir gazdır. Kokusuzdur ve suda az çözünmektedir.

N2’yi diğer bileşiklere dönüştürmenin zorluğu ve azot bileşiklerini temel N2’ye dönüştürmenin kolaylığı azotun hem doğada, hem de insan ekonomik faaliyetlerindeki önemli rolünü belirlemektedir.

• Kaynama noktası – eksi 195.8 0C
• Erime noktası – eksi 210.0 0С
• Sıvı halde – renksiz, hareketli, su gibi sıvı.
• Sıvı nitrojenin yoğunluğu 808 kg/m³’tür. Hava ile temas ettiğinde içindeki oksijeni emmektedir.
• Fizikokimyasal parametreler açısından, gaz ve sıvı nitrojen GOST 9293-74 standartlarına uygundur.

Azot uygulaması

Oksijenden farklı olarak azot, diğer gaz halindeki maddelerle reaksiyona girmemektedir. Ayrıca atomlarını parçalamak daha zordur. Bu sebeple parçalanmak ve diğer maddelerle etkileşime girmek için daha fazla enerjiye ihtiyaç duymaktalardır. Bu nedenle birçok işlem için gerekli olan inert bir ortamı kendileri sağlamaktadır. Bu kaliteden dolayı azot, hızlı ve yavaş oksidasyon reaksiyonlarının dışlanmasının gerekli olduğu alanlarda kullanılmaktadır. Örneğin elektronik devre kartlarının ve yarı iletkenlerin imalatında oksidasyon süreçleri oluşabilmekte ve korozyon şeklinde kendini gösterebilmektedir. Yavaş oksidasyonun bir başka örneği de içecek ve gıda endüstrileridir. Bu durumda ürünlerin görünümünü korumak ve raf ömürlerini artırmak için azot kullanılmaktadır.

Hızlı oksidasyona bir örnek de yanma işlemidir. Bildiğiniz gibi, ateşin yayılması için oksijene ihtiyacı vardır. Yangın durumlarının olasılığını ortadan kaldırmak için, endüstriyel işletmelerde tanklardan oksijen azot yardımıyla uzaklaştırılmaktadır. Ayrıca patlayıcı bileşiklerin taşınmasında da kullanılmaktadır. Sabit veya mobil nitrojen jeneratörleri, saatte 5 ila 5 bin nm3 hacmindeki bu gazın %99,95’e varan saflıkta elde edilmesini ve yangınların etkin bir şekilde söndürülmesini mümkün kılmaktadır.

Azot kaynakları

Azotun fiziko-kimyasal özellikleri, insan yaşamının birçok alanında yaygın kullanımını belirlemektedir. Teknolojik süreçlerin sürekli akışı, gerekli saflık derecesine sahip bir soy gazın sürekli varlığını gerektirmektedir. Bu amaçla, makbuzunun üç ana kaynağı kullanılmaktadır. Bunlar;

• Jeneratör setlerinde kendi gaz üretimi;
• Yerinde tank kiralama ve nitrojen temini;
• Sıvı nitrojenli silindirlerin satın alınması.

Endüstriyel ihtiyaçlar için bağımsız azot üretimi, teknolojik süreçlerinde bu gazın sürekli kullanılması gereken birçok şirkette, bu çözüme gelmektedir. Kendi jeneratörlerimizin çalışmasıyla nitrojen elde etmek en uygun maliyetli yoldur. Bunun başlıca nedenleri şu şekildedir;

• Gerekli saflıkta inert gaz elde edilmesi,
• Teslimatı için nakliye maliyetinin olmaması,
• Silindirleri değiştirirken buharlaşmanın neden olduğu atıkları ortadan kaldırması,
• Kendi ekipmanınızı kullanmak, yüksek basınçlı silindirlerden çok daha güvenlidir,
• Gerekli hacimde sabit bir azot kaynağı,
• Teknolojik süreçlerin sürekliliği sağlanması ve arıza süresi hariç tutulması.

Ayrıca iki tür azot üreten set vardır. Bunlar;

• Basınç salınımlı adsorpsiyon yöntemini kullanan ekipmandır. Elde edilen nitrojen, %99,999’a varan çok yüksek bir saflık derecesine sahiptir.
• Membran tipi jeneratörlerin, saflaştırma derecesi %90’dan azdır.

Bu gaz elde etme yöntemlerinin her birinin kendi avantajları vardır. Bu nedenle azot jeneratörlerinin seçimi, belirli bir işletmenin ihtiyaçlarına bağlı olarak gerçekleştirilmektedir.

Azot gazının endüstriye göre pratik uygulamaları nelerdir?

• İlaç olarak tıpta kullanımı, inert gazın en büyük kullanımı operasyonlar (ciltteki neoplazmların çıkarılması, yara izleri), gençleştirme prosedürleri, biyomateryallerin depolanması, bilimsel deneyler, ilaçların taşınması için alınmıştır. Tıp ve farmakolojide nitrojen özel kaplarda depolanmaktadır. Bu depolama cihazlarına Dewar silindirleri denmektedir.
• Maden endüstrisi. Azot, madenlerdeki ve derin tünellerdeki yangınları söndürmek, atıl bir “yastık” oluşturmak ve madencilik sürecinde yerinde basıncı korumak için kullanılmaktadır.
• Metallerin lazer kesimi. Pürüzsüz ve hassas bir kesim elde etmek ve malzemeleri oksidasyondan korumak için nitrojen kullanılara, lazer kesim yapılmaktadır. Bu yöntem, malzeme ve ekipmanın aşırı ısınmasını ve malzemeler üzerinde ölçek görünümünü ortadan kaldırmaktadır. Ayrıca işlemin hızı, diğer kesme türlerinden çok daha yüksektir. Azot yardımı ile seramik, titanyum, plastik, alüminyum ve çeşitli çelik türleri kesilebilmektedir.
• Petrol ve gaz ve kimya endüstrisi. Bu gaz, örneğin amonyak sentezi, kimyasal reaksiyonlar sırasında inert bir ortamın yaratılması, yüksek oktanlı bileşenlerin işlenmesi ve metanın dönüştürülmesi gibi kimyasal işletmelerdeki birçok teknolojik süreçte yaygın olarak kullanılmaktadır.
• Metalurjide, toz metal sinterleme, nötr sertleştirme, karbonlama işlemlerinde, tavlama sırasında demir ve demir dışı metalleri korumak için gereklidir. Azot, hızlı ve güvenli basınç düşürme, gerekli mineral akışını sağlama, hızlı kuyu boşaltma, yangın söndürme, gaz veya petrol tanklarında gerekli basıncı koruma, proses tanklarını temizleme, soğutma elektrotları vb. için kuyu geliştirmede vazgeçilmezdir.
• Kağıt hamuru ve kağıt endüstrisi. İnert gaz, vernik kaplamaların polimerizasyonunda, karton ve kağıdın işlenmesinde ve işlenen hammaddelerin kalitesinin iyileştirilmesinde kullanılmaktadır. Kullanımı, atmosfere uçucu bileşiklerin emisyon seviyesini düşürmeyi ve foto başlatıcı kullanma maliyetini düşürmeyi mümkün kılmaktadır.
• Yemek üretimi. Azot, gıda paketleme, gazsız içeceklerin şişelenmesi, bitkisel yağlar, yağ içeren ürünlerin hızlı oksidasyondan korunması, kap içinde inert bir ortam oluşturmak ve raf ömrünü artırmak için kullanılmaktadır. Bununla birlikte sebze depolarında bozulmayı, patojenlerin gelişimini ve ürünlerin uzun süreli depolanmasını önlemek için değiştirilmiş bir atmosfer yaratmak için de kullanılmaktadır.
• Yüz. Araba servislerinde, lastiklere pompalamak için gaz kullanılmaktadır. Bu yöntem, lastiklerin hizmet ömrünü artırmanıza, performansını artırmanıza, metal elemanlarda korozyonu önlemenize, lastiklerin kendiliğinden yanmasını ortadan kaldırmanıza, pompalama ihtiyacını azaltmanıza ve lastiklerin içindeki basıncı kontrol etmenize olanak tanımaktadır.
• Elektronik. Bu soy gaz, karmaşık bileşenleri, mikro devreleri ve ekipmanı oksidasyondan korumak, üretim süreçlerinde hava sıcaklığını düşürmek, boru hatlarını ve proses ekipman sistemlerini temizlemek içinde kullanılmaktadır. Ayrıca baskılı devre kartlarını lehimlemek ve üretmek için de kullanılmaktadır.
• Tarımsal sanayi sektörü. Azot, bitkiler için değerli balast gübresinin üretiminde yer almaktadır. Aynı zamanda hayvan yemi için bir bileşen olarak kullanılan karbamid de bu gazın yardımıyla üretilmektedir. Ayrıca Azot gazı, amonyak ve buna dayalı ürünler, potasyum nitrat üretimi için de kullanılmaktadır.

Güvenlik düzeni

Kapalı bir alanda Azot gazının hızlı salınımı oksijenin yerini alabilmektedir. Bu nedenle boğulma riskini de artırmaktadır. Bunun içinde “Zehirlenme” belirtileri ve hipoksi nedeniyle oluşan uyuşukluk yaratması da yer almaktadır. Azot gazı, yüksek kısmi basınçlarda solunursa, nitrojen anestezik olarak hareket etmeye başlayacaktır. Bu durum da, nitrojen narkozuna ve geçici ışık zehirlenmesine yol açabilmektedir. Örneğin nitröz oksit, ve “gülme gazı” da benzer bir etkiye sahiptir.

Azot kanda ve vücut yağlarında çözünmektedir. Hızlı dekompresyon, kanda, sinirlerde, eklemlerde ve diğer hassas veya kritik alanlarda nitrojen kabarcıklarının oluştuğu dekompresyon hastalığına yol açabilmektedir. Diğer “atıl” gazların kabarcıkları (karbon dioksit hariç) benzer bir etkiye sahiptir. Bu nedenle solunum gazlarındaki nitrojen değişimi nitrojen narkozunu önleyebilmektedir. Ancak dekompresyon hastalığının gelişmesini engellememektedir.

Sıvı nitrojenle doğrudan cilt temasında, şiddetli donmalara (kriyojenik “yanıklar”) neden olmaktadır. Ayrıca Azot, Dünya’daki yaşam için gerekli olan amino asitlerin ve nükleik asitlerin temel yapı taşımaktadır. Bununla birlikte atmosferik havanın %78’ini oluşturmaktadır. Oksijen sadece %21’ini kaplar ve geri kalanı diğer gazlardır.

Organizmaların çürümesi ve atık ürünleri az miktarda nitrat üretebilmesi ile de ortaya çıkmaktadır. Ancak nitrojenin çoğu sonunda atmosfere geri dönecektir. Bu nedenle Azotun atmosferden organik bileşiklere ve sonra tekrar atmosfere dolaşımına azot döngüsü denmektedir.