一、氮氣的用途有哪些
1、氮主(zhu)要用于合成氨(an),也是合成纖(xian)維,合成樹(shu)脂,合成橡膠等的(de)重要原料。
2、氮是一種營養元素,還可以用來制作化肥(fei)。
3、由于氮(dan)的化(hua)學(xue)惰性,常用(yong)作保(bao)護(hu)氣(qi)體,如:瓜(gua)果(guo),食(shi)品,燈泡填充氣(qi)。以(yi)防止某些(xie)物體暴(bao)露于空氣(qi)時被(bei)氧所(suo)氧化(hua)。用(yong)氮(dan)氣(qi)填充糧(liang)(liang)倉,可使糧(liang)(liang)食(shi)不霉爛(lan)、不發芽,長期(qi)保(bao)存。
4、高純氮氣(qi)用作色譜(pu)儀等儀器的(de)載氣(qi)。用作銅管(guan)的(de)光(guang)(guang)(guang)亮退火保護氣(qi)體。跟高純氦(hai)氣(qi)、高純二氧化碳一起用作激光(guang)(guang)(guang)切割(ge)機的(de)激光(guang)(guang)(guang)氣(qi)體。
5、在(zai)化工行(xing)業(ye),氮氣(qi)(qi)主要用(yong)作保(bao)護氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)、置換氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)、洗滌氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)、安全保(bao)障氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)。用(yong)作鋁制品(pin)、鋁型材加工,鋁薄(bo)軋制等保(bao)護氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)。用(yong)作回流焊和波峰焊配套(tao)的(de)保(bao)護氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti),提高焊接質量。用(yong)作浮法玻璃生產過程中的(de)保(bao)護氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti),防錫槽氧化。
二、氮氣的提取方法
1、實驗室方法
實驗室最常用的是亞硝酸銨的分解(jie),實際上(shang)是將亞硝酸鈉飽(bao)和(he)溶(rong)液(ye)慢慢加到熱的飽(bao)和(he)氯化銨溶(rong)液(ye)中(zhong),具(ju)體反(fan)應為:NH4Cl+NaNO2=NaCl+N2↑+2H2O。
2、液態空氣分餾法
氮(dan)(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)主要(yao)是從大(da)氣(qi)(qi)(qi)(qi)中分離或含氮(dan)(dan)化(hua)合(he)物(wu)的(de)分解制得的(de)。每年通過(guo)(guo)液化(hua)空氣(qi)(qi)(qi)(qi)生產(chan)超過(guo)(guo)3,300萬噸的(de)氮(dan)(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi),然(ran)后(hou)使用分餾的(de)方法在(zai)大(da)氣(qi)(qi)(qi)(qi)中生產(chan)氮(dan)(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)以及其他氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)。
3、深冷分離法
深冷分離(li)(li)法又(you)稱為(wei)(wei)低(di)溫(wen)精餾(liu)法,利(li)用空氣(qi)中(zhong)氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)與(yu)氧(yang)氣(qi)的沸點不一致來分離(li)(li)氧(yang)氣(qi)和(he)氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)。由于氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)的沸點(-196℃) 低(di)于氧(yang)氣(qi)(-183℃),在(zai)液(ye)態空氣(qi)的蒸(zheng)發(fa)(fa)過(guo)(guo)(guo)程中(zhong),液(ye)氮(dan)(dan)(dan)比液(ye)氧(yang)更容易變成氣(qi)態,而在(zai)空氣(qi)液(ye)化過(guo)(guo)(guo)程中(zhong),氧(yang)氣(qi)比氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)更容易變成液(ye)態。由于氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)與(yu)氧(yang)氣(qi)的沸點相差不大,液(ye)態空氣(qi)與(yu)氣(qi)態空氣(qi)需經(jing)過(guo)(guo)(guo)反復多次的蒸(zheng)發(fa)(fa)、冷凝(ning)、再蒸(zheng)發(fa)(fa)過(guo)(guo)(guo)程(該過(guo)(guo)(guo)程稱為(wei)(wei)低(di)溫(wen)精餾(liu)過(guo)(guo)(guo)程),最終(zhong)在(zai)精留(liu)塔(ta)(ta)頂部氣(qi)相餾(liu)分中(zhong)就(jiu)可以過(guo)(guo)(guo)得較高高純(chun)度(du)(du)的氮(dan)(dan)(dan)氣(qi),氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)的純(chun)度(du)(du)取決于精餾(liu)塔(ta)(ta)的塔(ta)(ta)板級數和(he)精餾(liu)效率。
4、膜分離法
膜(mo)(mo)(mo)分(fen)(fen)離技(ji)術是基于薄膜(mo)(mo)(mo)對氣體(ti)(ti)組(zu)分(fen)(fen)具有(you)選擇性滲(shen)透(tou)和(he)擴散(san)的(de)特(te)性,以達到氣體(ti)(ti)分(fen)(fen)離和(he)純(chun)(chun)化的(de)目的(de)。氣體(ti)(ti)中各種(zhong)組(zu)分(fen)(fen)透(tou)過膜(mo)(mo)(mo)的(de)速度(du)(du)不同,每種(zhong)組(zu)分(fen)(fen)透(tou)過膜(mo)(mo)(mo)的(de)速度(du)(du)與該氣體(ti)(ti)的(de)性質(zhi)、膜(mo)(mo)(mo)的(de)特(te)性和(he)膜(mo)(mo)(mo)兩(liang)面的(de)分(fen)(fen)壓差有(you)關。透(tou)過膜(mo)(mo)(mo)的(de)氣體(ti)(ti)組(zu)分(fen)(fen)不可能達到 100%的(de)純(chun)(chun)度(du)(du)。氣體(ti)(ti)分(fen)(fen)離膜(mo)(mo)(mo)通常可分(fen)(fen)為多(duo)孔材(cai)質(zhi)和(he)非多(duo)孔材(cai)質(zhi),它們無機物(多(duo)孔玻璃、陶瓷、金(jin)屬(shu)、電子(zi)導電性固體(ti)(ti)和(he)鈀合金(jin)等)或有(you)機高分(fen)(fen)子(zi)(微(wei)孔聚乙烯、多(duo)孔醋酸(suan)纖(xian)維、均(jun)質(zhi)醋酸(suan)纖(xian)維、聚硅氧烷橡膠和(he)聚碳酸(suan)脂)組(zu)成。
凈(jing)化后的(de)壓(ya)(ya)縮空氣(qi)經(jing)過(guo)(guo)(guo)緩沖罐(guan),聯(lian)合(he)(he)過(guo)(guo)(guo)濾器后由膜(mo)(mo)(mo)組一端(duan)進入(ru),氣(qi)體(ti)(ti)分(fen)(fen)子在(zai)壓(ya)(ya)力作用(yong)下首先在(zai)膜(mo)(mo)(mo)的(de)高壓(ya)(ya)側(ce)接觸。混合(he)(he)氣(qi)體(ti)(ti)在(zai)膜(mo)(mo)(mo)的(de)高壓(ya)(ya)側(ce)表(biao)面以不同(tong)的(de)溶(rong)(rong)解度(du)溶(rong)(rong)于膜(mo)(mo)(mo)內(nei),然后在(zai)膜(mo)(mo)(mo)兩側(ce)壓(ya)(ya)力差的(de)推動(dong)下,混合(he)(he)氣(qi)體(ti)(ti)的(de)分(fen)(fen)子以不同(tong)的(de)速度(du)向膜(mo)(mo)(mo)的(de)低壓(ya)(ya)側(ce)擴散。經(jing)過(guo)(guo)(guo)溶(rong)(rong)解和擴散兩個(ge)過(guo)(guo)(guo)程的(de)選擇,最終混合(he)(he)氣(qi)體(ti)(ti)被分(fen)(fen)離成各個(ge)組分(fen)(fen)。例(li)如(ru):空氣(qi)、氧氣(qi)的(de)透(tou)過(guo)(guo)(guo)速度(du)大于氮(dan)氣(qi),經(jing)過(guo)(guo)(guo)膜(mo)(mo)(mo)分(fen)(fen)離之后,高壓(ya)(ya)側(ce)留下的(de)氣(qi)體(ti)(ti)富氮(dan),而透(tou)過(guo)(guo)(guo)去的(de)氣(qi)體(ti)(ti)富氧。
5、變壓吸附法(PSA法)
該(gai)方(fang)法是以壓縮空(kong)氣為原料,一(yi)般以分(fen)子(zi)(zi)篩為吸(xi)(xi)附劑(ji),在(zai)一(yi)定的(de)壓力下,利用空(kong)氣中氧氣和氮氣分(fen)子(zi)(zi)在(zai)不同(tong)分(fen)子(zi)(zi)篩表面吸(xi)(xi)附量的(de)差異,在(zai)一(yi)定時(shi)間內氧在(zai)吸(xi)(xi)附相富(fu)集(ji),氮在(zai)氣體相富(fu)集(ji),實現氧、氮分(fen)離;而卸壓后分(fen)子(zi)(zi)篩吸(xi)(xi)附劑(ji)解析再生,循環使用。吸(xi)(xi)附劑(ji)除(chu)了分(fen)子(zi)(zi)篩之外,還可應(ying)用活性(xing)氧化鋁、硅膠等(deng)。
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(xu)兩(liang)個吸附塔交替工(gong)作。