산업 현장에서 액체 질소를 많이 사용하고 있습니다.

Question

산업 현장에서 액체 질소를 많이 사용하고 있습니다. 이 질소는 공기중에 많이 있는데 어떻게 분리하며 또 어떻게 액체로 만드는지 궁금합니다.

아테나 · Accepted Answer

안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.대기 압력 하에서 -196℃에서 액체로 존재한다. 임계온도는 -147.21℃이며, 임계압력은 33.5atm이다. 끓는점은 latm 하에서 -196℃이다. 질소는 2원자 분자로서 공기 부피의 80%를 차지하는 기체 원소로서 공업적으로는 공기의 분별액화(分別液化)로 얻을 수 있으며, 화학적으로는 염화암모늄과 아질산나트륨의 혼합액을 70℃로 가열하여 분별증류로 얻는다. 이렇게 하여 얻은 질소를 -196℃까지 냉각하여 액체질소를 제조한다. 액체질소는 무색 투명하며 유동성이 크다. 또한 기본적인 용도인 암모니아의 합성 원료 이외에도 그 비활성과 저온액체라는 점 등의 성질이 주목되어 화학·철강·전자공업 분야 등에서 그 수요가 증가하고 있다. 또 식품공업에서는 안전한 냉동용 액체로서도 사용된다액체질소를 낮추는 방법은 이산화탄소를 넣으면 액체질소가 기체로 변해서 온도가 점점 빠진다

느긋한칼새269 · Answer

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다. 질소를 분리하는 과정은 대체로 공기를 냉각하고 압력을 줄이는 것입니다. 이렇게 하면 공기는 수소와 질소가 녹아있는 액체와 나머지 산소 성분의 가스로 분리됩니다. 이후 수소와 질소의 끓는 점 차이를 이용하여 분리를 합니다. 액체상태의 수소와 질소 혼합물을 저온에서 단계적으로 가열하면 수소가 먼저 기체로 변하는데, 이때 수소를 수거하고, 나머지 액체에서 질소를 수거하면 됩니다. 액체질소를 그대로 사용하기 위해선 매우 저온에서 유지되어야 합니다. 일반적으로 질소는 -196℃ 이하에서 액체로 유지됩니다.

xcute4 · Answer

안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.물질의 분리방법 중 액화법이라는 것이 있습니다.기체를 엑체로 분리하는 것입니다.질소의 끓는점은 -196도이고 대기중의 약 78%를 차지합니다.공기를 액화시키면 산소는 -183도 그쯤에서 액화가 되고이런 식으로 분리가 가능합니다.이 질소만 모아서-196도 이하로 온도를 내려서 말 그대로 액체 상태의 질소가 됩니다.

화학공학

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산업 현장에서 액체 질소를 많이 사용하고 있습니다.