一、氮氣的用途有哪些
1、氮主要(yao)用于合成氨(an),也(ye)是合成纖維,合成樹脂(zhi),合成橡(xiang)膠等的重(zhong)要(yao)原料。
2、氮是一(yi)種營養元素,還可(ke)以用來制(zhi)作化肥(fei)。
3、由于(yu)氮的化學惰性,常(chang)用(yong)作保(bao)護氣體(ti),如:瓜果,食品,燈泡(pao)填充氣。以(yi)防止(zhi)某些物體(ti)暴露于(yu)空氣時被氧所氧化。用(yong)氮氣填充糧倉,可使糧食不霉爛、不發芽,長(chang)期保(bao)存(cun)。
4、高(gao)純(chun)(chun)氮氣(qi)用作色譜(pu)儀(yi)等儀(yi)器的載氣(qi)。用作銅管的光亮(liang)退火保(bao)護(hu)氣(qi)體(ti)。跟高(gao)純(chun)(chun)氦氣(qi)、高(gao)純(chun)(chun)二氧化碳一(yi)起用作激(ji)光切(qie)割機的激(ji)光氣(qi)體(ti)。
5、在化工(gong)(gong)行業,氮氣(qi)主要(yao)用(yong)作(zuo)(zuo)保護(hu)(hu)氣(qi)體、置換氣(qi)體、洗(xi)滌氣(qi)體、安全保障氣(qi)體。用(yong)作(zuo)(zuo)鋁制品、鋁型材加工(gong)(gong),鋁薄軋制等保護(hu)(hu)氣(qi)體。用(yong)作(zuo)(zuo)回流焊和波峰焊配套的保護(hu)(hu)氣(qi)體,提(ti)高焊接質量。用(yong)作(zuo)(zuo)浮法(fa)玻(bo)璃生(sheng)產(chan)過程中的保護(hu)(hu)氣(qi)體,防錫(xi)槽氧(yang)化。
二、氮氣的提取方法
1、實驗室方法
實驗室最常用(yong)的是亞硝酸銨的分解,實際上是將亞硝酸鈉飽(bao)和溶液慢慢加到熱的飽(bao)和氯化銨溶液中,具體反應為(wei):NH4Cl+NaNO2=NaCl+N2↑+2H2O。
2、液態空氣分餾法
氮氣主要是從大氣中分離或含氮化合物的分解制(zhi)得的。每年通過(guo)液(ye)化空氣生(sheng)產(chan)超過(guo)3,300萬噸的氮氣,然后使用分餾的方法(fa)在大氣中生(sheng)產(chan)氮氣以及其他氣體。
3、深冷分離法
深冷(leng)(leng)分離(li)法又(you)稱為低溫精(jing)餾法,利(li)用空(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)中(zhong)氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)與(yu)氧氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)沸(fei)點不(bu)一致來(lai)分離(li)氧氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。由于(yu)(yu)氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)沸(fei)點(-196℃) 低于(yu)(yu)氧氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(-183℃),在液態(tai)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)蒸(zheng)(zheng)發(fa)過程中(zhong),液氮(dan)比液氧更容易(yi)(yi)變成氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)態(tai),而(er)在空(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)液化過程中(zhong),氧氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)比氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)更容易(yi)(yi)變成液態(tai)。由于(yu)(yu)氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)與(yu)氧氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)沸(fei)點相差不(bu)大,液態(tai)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)與(yu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)態(tai)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)需(xu)經(jing)過反復多(duo)次的(de)(de)蒸(zheng)(zheng)發(fa)、冷(leng)(leng)凝、再蒸(zheng)(zheng)發(fa)過程(該過程稱為低溫精(jing)餾過程),最終在精(jing)留塔頂部氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)相餾分中(zhong)就可以過得(de)較(jiao)高(gao)高(gao)純度的(de)(de)氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi),氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)純度取決于(yu)(yu)精(jing)餾塔的(de)(de)塔板(ban)級數和精(jing)餾效(xiao)率。
4、膜分離法
膜分(fen)離技術(shu)是基于薄(bo)膜對氣體(ti)(ti)組分(fen)具有選擇性(xing)(xing)(xing)(xing)滲透(tou)和(he)擴散的(de)(de)特性(xing)(xing)(xing)(xing),以達到氣體(ti)(ti)分(fen)離和(he)純化的(de)(de)目的(de)(de)。氣體(ti)(ti)中各(ge)種(zhong)組分(fen)透(tou)過膜的(de)(de)速度(du)不同,每種(zhong)組分(fen)透(tou)過膜的(de)(de)速度(du)與該氣體(ti)(ti)的(de)(de)性(xing)(xing)(xing)(xing)質(zhi)、膜的(de)(de)特性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)膜兩面的(de)(de)分(fen)壓差有關。透(tou)過膜的(de)(de)氣體(ti)(ti)組分(fen)不可(ke)能達到 100%的(de)(de)純度(du)。氣體(ti)(ti)分(fen)離膜通常可(ke)分(fen)為多孔(kong)材(cai)質(zhi)和(he)非多孔(kong)材(cai)質(zhi),它(ta)們無機物(多孔(kong)玻璃(li)、陶瓷、金(jin)屬、電子(zi)導電性(xing)(xing)(xing)(xing)固體(ti)(ti)和(he)鈀合金(jin)等)或有機高分(fen)子(zi)(微孔(kong)聚(ju)乙烯、多孔(kong)醋酸(suan)纖維(wei)、均質(zhi)醋酸(suan)纖維(wei)、聚(ju)硅(gui)氧(yang)烷橡膠和(he)聚(ju)碳(tan)酸(suan)脂(zhi))組成(cheng)。
凈化后的(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)縮空氣經過(guo)緩沖罐,聯合(he)(he)過(guo)濾(lv)器(qi)后由膜(mo)(mo)組(zu)一端進入,氣體(ti)(ti)分(fen)子在壓(ya)力作用下(xia)首先(xian)在膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高壓(ya)側接觸。混合(he)(he)氣體(ti)(ti)在膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高壓(ya)側表面以(yi)不同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溶解(jie)度溶于(yu)(yu)膜(mo)(mo)內,然(ran)后在膜(mo)(mo)兩側壓(ya)力差的(de)(de)(de)(de)(de)(de)推動下(xia),混合(he)(he)氣體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)子以(yi)不同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)速度向膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低壓(ya)側擴散。經過(guo)溶解(jie)和擴散兩個(ge)過(guo)程的(de)(de)(de)(de)(de)(de)選(xuan)擇,最終(zhong)混合(he)(he)氣體(ti)(ti)被分(fen)離成各個(ge)組(zu)分(fen)。例(li)如:空氣、氧(yang)氣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)透過(guo)速度大于(yu)(yu)氮氣,經過(guo)膜(mo)(mo)分(fen)離之后,高壓(ya)側留下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣體(ti)(ti)富氮,而透過(guo)去的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣體(ti)(ti)富氧(yang)。
5、變壓吸附法(PSA法)
該方法是以壓(ya)縮空(kong)氣(qi)為原料,一般以分(fen)(fen)(fen)子篩為吸附劑(ji)(ji),在一定的壓(ya)力(li)下,利用空(kong)氣(qi)中氧(yang)氣(qi)和(he)氮(dan)氣(qi)分(fen)(fen)(fen)子在不同分(fen)(fen)(fen)子篩表(biao)面吸附量(liang)的差異,在一定時(shi)間內氧(yang)在吸附相富集,氮(dan)在氣(qi)體(ti)相富集,實現氧(yang)、氮(dan)分(fen)(fen)(fen)離;而卸壓(ya)后分(fen)(fen)(fen)子篩吸附劑(ji)(ji)解析(xi)再生(sheng),循環使用。吸附劑(ji)(ji)除了分(fen)(fen)(fen)子篩之外,還可應用活(huo)性氧(yang)化鋁、硅膠等。
目前,常用變壓吸附制氮裝置是以壓縮空氣為原料,碳分子篩為吸附劑,利用氧和氮在碳分子篩上的吸附容量、吸附速率、吸附力等方面的差異及分子篩對氧和氮隨壓力不同具有不同的吸附容量的特性來實現氧、氮分離。首先,空氣中的氧被碳分子篩優先吸附,從而在氣相中富集氮氣。為連續獲得氮氣,需兩個吸附塔交(jiao)替工(gong)作。