本期導讀：今天，天茂氣體為您介紹氮氣在工農業生產中的應用，氮氣和我們的生活緊密相連。

人類賴以生存的大氣是由氮氣、氧氣、二氧化碳、水蒸汽和固體雜質微粒組成的混合物，其中氮氣佔了78%以上。

自氮氣被發現後，科學家們做了大量實驗，得到了液態氮；同時，他們把氮氣運用到工業、農業、國防以及日常生活中。比如農業上使用最多的便是氮肥；用氮氣填充糧倉，可使糧食不黴爛，不發芽。再如，博物館的貴重字畫，可儲存在充滿氮氣的密封容器中，以防蛀蟲，避免氧化。再如，在醫療上，作為深度製冷劑的液氮，可以凍死病變的細胞。而在工業上，由氮氣製成的硝酸，是炸藥的重要組成部分；鋼經氮化後，鋼的硬度、耐磨性都大大增強。

氮氣是氮肥工業的主要原料,如硝酸銨含氮36%、硫酸銨含氮21%、尿素含氮46.7%。氮氣在氮肥廠開工生產前，或在系統大修後，還用來置換管道和容器內的空氣或煤氣，以確保安全操作。

合成氨

在小型水煤氣制合成氨的工廠中，加氮後氮、氫比例穩定，操作平穩，同時可降低合成氨的電耗。此外還用精氮(99.99%)保護觸媒。用純液氮洗滌精製的氫氮混合氣，使得惰性氣體（甲烷和氫）極微，一氧化碳和氧的含量不超過20PPm。這個氮洗，氮氣的消耗量約為750米3/噸氨左右。

應用

合成氨這個原料氣，就可以製造各種肥料，1噸合成氨可生產硝銨2~2.2噸，硫銨3.8~4噸，尿素1.5~1.7噸。氧氣作粉煤或重油的氣化劑，氮氣參與合成作原料氣，並作裝置的安全保護氣（觸煤保護就要99.99%的純氮氣）。如以粉媒氣化，每噸合成氨耗氧500~900m3；如以重油氣化，每噸合成氨耗250~700m3；以渣油氣化，每噸合成氨耗850~940m3；石灰氮是一種化學氮肥，1噸石灰氮要消耗氮氣300~500m3，現石灰摟主要制雙氰胺，硫脲和氰熔體等化工產品。

液氮是低溫-196℃的液體，是由佔用空氣成分百分之七十多的氮氣得來的。惰性、無色、無毒，易揮發，使用範圍非常廣。液氮低溫易揮發，所以一般儲存在專用容器—液氮罐中。

按照液氮純度用途分類，常分為食品級液氮，工業級液氮。食品級液氮純度較高，因為要考慮到人食用安全，純度達到5個9即99.999%。工業級液氮純度不如食品級液氮純度那麼高，不同的行業對液氮純度的要求不一樣。

化工合成

氮主要用於合成氨，反應式為N2+3H2⇌2NH3( 條件為高壓，高溫、和催化劑。反應為可逆反應）還是合成纖維（錦綸、腈綸），合成樹脂，合成橡膠等的重要原料。 氮是一種營養元素還可以用來製作化肥。例如：碳酸氫銨NH4HCO3，氯化銨NH4Cl，硝酸銨NH4NO3等等。

汽車輪胎

1.提高輪胎行駛的穩定性和舒適性

2.防止爆胎和缺氣碾行

3.延長輪胎使用壽命

4.減少油耗，保護環境

其他作用

1.由於氮的化學惰性，常用作保護氣體，如：瓜果，食品，燈泡填充氣。

2.以防止某些物體暴露於空氣時被氧所氧化，用氮氣填充糧倉，可使糧食不黴爛、不發芽，長期儲存。

3.液氮還可用作深度冷凍劑。作為冷凍劑在醫院做除斑,包,豆等的手術時常常也使用, 即將斑,包,豆等凍掉,但是容易出現疤痕,並不建議使用。

4.高純氮氣用作色譜儀等儀器的載氣。用作銅管的光亮退火保護氣體。跟高純氦氣、高純二氧化碳一起用作鐳射切割機的鐳射氣體。

5.氮氣也作為食品保鮮保護氣體的用途。

在化工行業，氮氣主要用作保護氣體、置換氣體、洗滌氣體、安全保障氣體。

6.用作鋁製品、鋁型材加工，鋁薄軋製等保護氣體。

7.用作迴流焊和波峰焊配套的保護氣體，提高焊接質量。

8.用作浮法玻璃生產過程中的保護氣體，防錫槽氧化。

一、在畜牧業方面的應用

1、廣泛用於家畜凍配改良技術

牛精液冷凍的冷源普遍應用液氮，需要時可隨時取出。

2、家畜及多種動物的胚胎移植中，製備儲存胚胎;目前多采用胚胎冷凍儀，屬智慧型冷凍儀。該儀器採用微機控制技術，專用軟體，能較準確地控制液氮的施放量，從而保證被凍存的生物製品以適宜的冷凍速率降溫冷凍。

3、液氮超低溫保藏微生物技術

菌種用-196℃的液氮長期

4、農業生物基因儲存

5、儲存液氮疫苗

6、用液氮治療奶牛乳頭乳孔外口閉合、家畜面板瘤子等也較為普通。

7、氮氣氣調技術在糧食儲藏中的應用越來越普遍。相較於傳統的磷化氫燻蒸方式，氮氣儲糧具有安全、經濟、有效等優點。但是在對糧堆進行充氮的過程中，隨著糧堆氧氣濃度的不斷降低，糧堆內氮氧置換效率越來越低，充氮成本和時間也隨之增加。

二、在醫療事業的應用

1、液氮在食品速凍中的應用

在眾多的保藏法中，冷凍保藏法應用最為廣泛，效果也非常顯著。而作為冷凍保藏方法之一的液氮速凍早已被食品加工企業所採用，由於它能實現低溫深冷的超速凍，也有利於實現凍結食品的部分玻璃化，使食品解凍後能最大限度地恢復到原來的新鮮狀態和原有的營養成分，極大提高了冷凍食品的品質，因此在速凍工業中顯示出特有的生命力。

2、液氮在飲料加工中的應用

目前，已有不少飲料生產廠家採用氮或氮與C02的混合物取代傳統的C02，對飲料進行充氣包裝。充了氮的高碳酸型飲料，比僅充填二氧化碳的飲料引起的問題要少；氮對於灌裝無泡飲料，如酒和果汁也是很理想的。在非充氣飲料罐頭中加註液氮的好處是，所注入的少量液氮可排除每隻罐頭頂部空間中的氧氣，使貯罐上部空間的氣體呈惰性，從而延長了易腐品的貯存期限。

3、液氮在果蔬貯存保鮮中的應用

液氮用於果蔬的貯存保鮮具有氣調的優點，可調節農副產品旺季和淡季供需方面的矛盾，減少貯存上的損失。氣調的功能是提高氮氣的濃度，同時控制氮、氧與C02的氣體比例，並使其保持在穩定狀態，降低果蔬的呼吸強度，延緩後熟過程，從而使果品、蔬菜保持採摘時的新鮮狀態和原有營養價值，延長果蔬保鮮期。

4、液氮在肉製品加工中的應用

液氮在對原料肉絞制、斬拌或混合等工序中加入，可有效提高產品質量。如在沙拉米型香腸加工中，液氮的使用可提高肉保水性，阻止脂肪氧化，改善切片性和外觀質量；用於肉制點心、肉脯等再製肉的加工，不僅可使肉糜混合時加速蛋白質溶解和增強保水性，且對保持產品特有形狀尤為有效。另外原料肉經液氮快速冷卻，既可在較長時間內保持熱肉特性，氣又保證了肉品衛生安全；在加工工藝上，無須再擔心溫度上升對肉質的影響，且加工可不受原料溫度、加工時間、季節因素的影響，同時還可使加工過程處於低氧分壓，在一定範圍延長了產品的貨架壽命。

5、液氮在食品低溫粉碎中的應用

低溫粉碎，就是將冷卻到脆化點溫度的物質，在外力作用下破碎成粉體的過程。食品的低溫粉碎是近幾年發展起來的一種食品加工新技術，該技術特別適宜於加工含芳香成分多、含脂量高、含糖量多和含膠狀物質多的食品。用液氮進行低溫粉碎處理，可連原料的骨、皮、肉、殼等一次性全部粉碎，使成品顆料細小並保持其有效營養。如日本將經液氮凍結後的海藻、甲殼素、蔬菜、調味品等，投入粉碎機粉碎，可使成品微細粒度高達100μm以下，且基本保持原有營養價值。此外，用液氮進行低溫粉碎，還可粉碎常溫下難以粉碎的物料、熱敏性及受熱易變質，易分解的物質。另外，液氮可以粉碎如脂肪多的肉類、水分多的蔬菜等在常溫下難以粉碎的食品原料，並可以製造迄今未曾有過的新加工食品。

6、液氮在食品包裝中的應用

英國倫敦一家公司開發出一種簡單實用的食品保鮮包裝方法，就是在給食品進行包裝時，往包裝袋內加入幾滴液氮。當液氮蒸發轉化成氣體時它的體積迅速擴大，在包裝袋內快速取代原有的大部分氣體，減少食品因氧化而造成的變質，從而大大延長食品的保鮮期。

7、液氮在食品冷藏運輸中的應用

冷藏運輸是食品工業中很重要的一部分。開發液氮製冷技術，發展液氮冷藏火車、冷藏汽車及冷藏集裝箱是現今國際上的共同發展趨勢。經濟發達國家多年的應用實踐表明，液氮製冷系統是唯一在商業上可與機械製冷系統相競爭的冷藏保鮮技術，也是食品冷藏運輸的發展方向。

8、液氮在食品工業中的其它應用

由於液氮的製冷作用，蛋汁、液體調味品、醬油能夠加工成可自由流動並能倒出的顆粒狀冷凍食品，這些食品可隨時使用並且很容易配製。在研磨香料和吸水的食物新增劑，如糖的替代品和卵磷脂時，液氮被注入到研磨機中來保護有價值的成分，同時也增加了研磨產量。周順華等人研究證明，利用液氮淬冷協同高溫解凍進行花粉破壁具有效果好、破壁率高、速度快及花粉生理活性保持穩定、不受汙染等特點。

氮氣啤酒

氮氣的小氣泡會在接觸舌尖的同時賦予你無比的絲滑感，而二氧化碳則會提供一種沙口的觸感，彷彿啤酒在你的喉嚨後彈來跳去。除了喝起來的區別，外觀的區別也十分明顯。如果把一款氮氣啤酒與一款普通啤酒，區別將非常明顯。普通啤酒只有稀薄的消散迅速的泡沫層，而氮氣啤酒則佈滿了濃厚細膩的泡沫。二氧化碳的氣泡的尺寸很大，質感也十分粗糙，而氮氣氣泡更小、更順滑。因此氮氣在創造絕佳體驗與特立的造型中功不可沒。氮氣代替二氧化碳的位置，創造出更絲滑、緊實和豐滿的啤酒。

氮氣冰淇淋

冰淇淋，是用飲用水、牛奶、奶粉、奶油（或植物油脂）、食糖等為主要原料混合後，放入冰箱之類的環境進行冷卻。 液氮冰淇淋就是把冰箱換成液氮來進行製作，液氮處理的東西當然是可以吃的，很健康，而且更好吃，這種液氮處理後的食物叫做分子美食。 液氮冰淇淋的口味絕對媲美哈根達斯，因為液氮的低溫使冰淇淋原材料能夠得到很好的分解至分子狀態，所以叫分子美食！

分子茶

飲品加氮技術是咖啡行業巨頭星巴克最早應用到咖啡調製中的，在低溫和高壓時，將氮氣注入水果茶中，在回到常壓後，氮氣就會釋放出大量細小的氣泡飄在水果茶上，形成奶蓋般的綿密泡沫。既能去除茶的苦澀，又能讓茶味更香醇，口感綿密、細膩順滑且不影響本質口味!香味十足!因為和分子料理原理相同，所以叫它分子茶，無咖啡因，喝多少都能睡得著！

氮氣“奶蓋”

在飲品中充入氮氣，可以增加液體的表面張力，所以產生的氣泡非常細膩，口感濃郁，同時讓飲品變得更加順滑、滋潤、綿密，而且神奇的是可以減少酸味和澀味，產生類似濃濃奶油的口感。氮氣能很神奇地在飲品表面形成3-4 cm厚的氮氣“奶蓋”，這形似奶蓋的其實是包裹著氮氣的細密的微氣泡，不是牛奶但口感勝似牛奶，細膩柔滑。

三、在醫療事業的應用

1、低溫醫學

我國臨床低溫醫學工作發展迅速，促進了移植醫學的發展，特別是在骨髓、造血幹細胞、面板、角膜、內分泌腺體、以及血管和瓣膜等的冷凍儲存和移植應用取得了顯著成績。成功的造血幹細胞移植依賴於造血幹細胞活力的儲存。

生物樣品在降溫冷凍過程中，當由液態向固態變化的相變期內會釋放一定熱量，使其溫度回升，不控制降溫速率的冷凍過程將會導致組織細胞死亡。準確地測定生物樣品的相變點，用微機編制降溫程式，以便在樣品相變時加大液氮輸入量，克服相變樣品溫度的回升，使細胞安全而迅速地度過相變期，這是提高被凍樣品成活率的關鍵環節。

2、臨床醫學

液氮是目前冷凍外科中應用最廣泛的冷凍劑。是目前為止發現的一種最好的製冷劑，把它注入低溫醫療器內，就像手術刀一樣，可以做任何手術。冷凍是用低溫來破壞病灶組織的一種治療方法。細胞由於溫度的急劇變化，組織內外水晶形成，使細胞脫水、皺縮，以致電解質等發生變化，冷凍還可使區域性血流速度變慢，微血管血液瘀滯或栓塞造成細胞缺氧死亡。

採用液氮冰凍配合中藥治療尖銳溼疣，無毒副作用，痛苦小，治癒率高，複發率低，術後不留疤痕，併發症少，治療時間短，經濟，是治療尖銳溼疣的理想方法之一。

液氮冷凍療法治療結節性癢診、粘液囊腫、多發性尋常疣及神經性皮炎採用的液氮直接噴射法治療慢性咽炎，將液氮直接噴射在病變表面，降溫快、深、面廣，並能消滅中間地帶，收到滿意的近期效果。每個凍融週期掌握在1min左右，連續4～5個凍融週期。每週僅1次。

四、在電子工業的應用

1、超導技術

超導體得天獨厚的特性，使它可能在各種領域得到廣泛的應用。以液態氮代替液態氦作超導製冷劑獲得超導體，使超導技術走向大規模開發應用，認為是20世紀科學上最偉大的發現之一

2、電子元件製造與檢測

液氮是一種更快和更有效的遮蔽和測試電子元器、電路板的方法。

3、低溫球磨技術

低溫行星式球磨機是將液氮氣體源源不斷地輸入裝有保溫罩的行星式球磨機中，這些冷氣將高速旋轉的球磨罐產生的熱量及時吸收，使裝有物料、磨球的球磨罐始終處於一定的低溫環境中。在低溫環境中混合、細磨、新產品研製和小批次生產高新技術材料的必備裝置。該產品體積小、功能全、效率高、噪聲低，廣泛應用於醫藥、化工、環保、輕工、建材、冶金、陶瓷、礦產等部門。

4、綠色切削加工技術

低溫切削是利用低溫流體如液態氮、液態二氧化碳和冷風等噴向加工系統的切削區域，造成切削區的區域性低溫或超低溫狀態，利用工件在低溫條件下產生的低溫脆性，提高工件的切削加工性、刀具壽命和工件表面質量。液氮冷卻切削主要有兩種應用形式，一種是利用瓶裝壓力將液氮像切削液一樣直接噴射到切削區；另一種是利用液氮受熱蒸發迴圈來間接冷卻刀具或工件。目前低溫切削加工主要應用於鈦合金、高錳鋼、淬硬鋼等難加工材料的加工中。

氮氣浮法玻璃

錫槽在浮法玻璃生產中是玻璃成型的關鍵熱工裝置,因為玻璃液是在熔融的錫液表面攤薄或堆厚成各種厚度的產品的。所以，錫槽工況的好壞對玻璃的質量、產量都起到至關重要的作用。而氮基氣氛既是錫槽的惰性保護氣，又是還原氣，它對錫槽的正常執行工況起著決定性的作用。對錫槽內輸送氮氣時，必須要求連續、穩定，儘量少含氧含量。一旦供氣產生波動（或供氣中斷）都將使得外界的氧分大量滲入錫槽內部，引起錫氧化，生成的氧化錫和氧化亞錫大量揮發，造成槽內一片混濁，生產無法進行。純度為99.9995%，無氫。

中國市場需求

現有浮法玻璃生產線約100餘條，每條生產線的氮氣需求量約為1500m3/h。所配置的空分裝置大部分為低壓返流膨脹的單塔流程，每套裝置正常執行時的供氣量為800~1600m3/h N2。

氮氣工廠

氮氣用於化學與化肥工業上，在氮、尿素、已內醯胺、乙烯、丙烯、聚氯乙烯、人造纖維、合成纖維、矽橡膠製品、電纜合成革等生產中，氮作為工藝氣體已廣泛應用與研究開拓。特別是乙烯裝置在石油化工中具有特殊重要的地位。

氮氣在化工廠，主要用作保護氣、置換氣、洗滌氣，以保障安全生產。如聚丙烯生產，要用純氮（99.99%）作保護氣、置換氣。高純氮氣是化纖生產至關重要的氣體。

五、在其他領域

酒泉衛星發射中心特燃站生產液氮，它是火箭燃料的推送劑，大量的液氮用高壓把火箭燃料推向燃燒室。應用於高溫超導電力電纜開發；應用於緊急維修中對液體管道進行凍結；應用於物質的低溫穩定和低溫淬火；液氮冷裝配技術(熱脹冷縮現象在工業中的應用)也廣泛使用；液氮人工增雨技術；液氮排液技術及時降液誘噴，正在不斷深入研究。

採用氮氣井下滅火，火勢被迅速撲滅，同時又消除了瓦斯爆炸危險等。 為什麼選擇液氮：因為比其它方法冷卻得更快，並且不與其它物質起化學反應，大大地節省空間，提供了乾燥的氣氛，它是環保的（液氮使用後直接揮發成氣體返回大氣中，不會留下任何汙染），它用起來簡單方便。

氮氣在其它行業

醫藥

易於氧化的水針（青黴素等）和大輸液（如氨基酸等）都需要衝氮保護，否則藥液在儲存期裡很容易氧化，亦即變質。一般是在封裝之前，採用前衝氮後衝氮的方式（或單一衝氮），使得安瓿瓶或輸液瓶裡的氧氣濃度降到0.5%以下，藥液可長時間保質。就目前來講，一般廠家購買的裝置大約是5-20 m3 /h，純度為99.99%。

其他還有原料藥製造廠，也需要氮氣保護，其用氮工藝更象精細化工廠的用氮方式。通常純度為99-99.9%。

輪胎

充氮硫化是指輪胎的定型使用低壓氮氣（0.4-0.5MPa），輪胎的正硫化過程中，膠囊內充介質為高壓蒸汽與高壓氮氣（2.5MPa）的混合氣體，外溫採用低壓蒸汽來進行硫化，利用高溫，將天然橡膠鏈狀的分子結構改變成網狀結構，同時將一層層帶束層緊密結合起來，並在胎面形成花紋。氮氣硫化，輪胎的效能指標如里程數、耐久性、均勻性、壓穿能力較高。

一般工廠採用氮氣回收節約用氮成本，通常考慮40-50%的氮氣回收量。

食品

應用於食品保鮮、冷藏等方面，瑞氣空分裝置有限公司專利設計的後淨化系統,保證產品氣無菌、無塵、無異味，減除了食品廠家使用氮氣的後顧之優。

看過《速度與激情》或者玩過《極品飛車》的人對氮氣加速這個專業名詞肯定不陌生，它能瞬間使得發動機爆發出巨大的能量，提升極速！實在沒聽說過它的人可以把它理解為運動員服用的興奮劑，在比賽中可以幫你拿金牌。

而氮氣加速的原理是將N2O（一氧化二氮）形成高壓液態後裝入鋼瓶，與發動機中的空氣一起充當助燃劑，N2O在高溫時分解出兩個氮原子和一個氧原子，氮原子給氣缸降溫，氧原子助燃，從而使得動力得以提升。說人話就是其原理和渦輪增壓差不多，都是儘可能多的提供氧氣送入氣缸，但氮氣加速要猛得多。正因為猛，所以持續使用超過1分鐘的話，引擎會承受過大負荷而受損，這種看似存在安全隱患的操作常用於美式直線加速的競賽中。反過來看911的Sport Response按鈕就安全許多，它甚至可以連續無限一鍵放大招，沒有冷卻時間。