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氮?dú)獾挠猛炯暗獨(dú)庵圃旆椒?/h1>
發(fā)布日期: 2016-10-18

氮?dú)獾某R?guī)用途:

由于氮的化學(xué)惰性,常用作保護(hù)氣體,如:瓜果,食品,燈泡填充氣。以防止某些物體暴露于空氣時(shí)被氧所氧化,用氮?dú)馓畛浼Z倉(cāng),可使糧食不霉?fàn)€、不發(fā)芽,長(zhǎng)期保存。液氮還可用作深度冷凍劑。作為冷凍劑在醫(yī)院做除斑,包,豆等的手術(shù)時(shí)常常也使用,即將斑,包,豆等凍掉,但是容易出現(xiàn)疤痕,并不建議使用。高純氮?dú)庥米魃V儀等儀器的載氣。用作銅管的光亮退火保護(hù)氣體。跟高純氦氣、高純二氧化碳一起用作激光切割機(jī)的激光氣體。氮?dú)庖沧鳛槭称繁ur保護(hù)氣體的用途。在化工行業(yè),氮?dú)庵饕米鞅Wo(hù)氣體、置換氣體、洗滌氣體、安全保障氣體。用作鋁制品、鋁型材加工,鋁薄軋制等保護(hù)氣體。用作回流焊和波峰焊配套的保護(hù)氣體,提高焊接質(zhì)量。用作浮法玻璃生產(chǎn)過(guò)程中的保護(hù)氣體,防錫槽氧化。

氮?dú)鈶?yīng)用糧食氮?dú)鈨?chǔ)存

現(xiàn)有的制氮工藝:
現(xiàn)場(chǎng)制氮是指氮?dú)庥脩?hù)自購(gòu)制氮設(shè)備制氮,工業(yè)規(guī)模制氮有三類(lèi):即深冷空分制氮、變壓吸附制氮和膜分離制氮。利用各空氣的沸點(diǎn)不同使用液態(tài)空氣分離法,將氧氣和氮?dú)夥蛛x。將裝氮?dú)獾钠孔悠岢珊谏b氧氣的漆成藍(lán)色。


實(shí)驗(yàn)室制法
制備少量氮?dú)獾幕驹硎怯眠m當(dāng)?shù)难趸瘎被蜾@鹽氧化,最常用的是如下幾種方法:(以下dilute代表極稀)
(1)加熱亞硝酸銨的濃溶液:(69.85℃)

(2)亞硝酸鈉的飽和溶液與氯化銨的飽和溶液相互作用:

(3)將氨氣通過(guò)紅熱的氧化銅:

(4)氨水與溴水反應(yīng):

(5)重鉻酸銨加熱分解:

(6)加熱疊氮化鈉,使其受熱分解,可得到很純的氮?dú)猓?/p>

(7)鐵與濃度極稀的硝酸反應(yīng):

深冷空分制氮
它是一種傳統(tǒng)的空分技術(shù),已有九十余年的歷史,它的特點(diǎn)是產(chǎn)氣量大,產(chǎn)品氮純度高,無(wú)須再純化便可直接應(yīng)用于磁性材料,但它工藝流程復(fù)雜,占地面積大,基建費(fèi)用高,需專(zhuān)門(mén)的維修力量,操作人員較多,產(chǎn)氣慢(18~24h),它適宜于大規(guī)模工業(yè)制氮,氮?dú)獬杀驹?.7元/m³左右。


變壓吸附制氮
變壓吸附(Pressure Swing Adsorption,簡(jiǎn)稱(chēng)PSA)氣體分離技術(shù)是非低溫氣體分離技術(shù)的重要分支,是人們長(zhǎng)期來(lái)努力尋找比深冷法更簡(jiǎn)單的空分方法的結(jié)果。七十年代西德埃森礦業(yè)公司成功開(kāi)發(fā)了碳分子篩,為PSA空分制氮工業(yè)化鋪平了道路。三十年來(lái)該技術(shù)發(fā)展很快,技術(shù)日趨成熟,在中小型制氮領(lǐng)域已成為深冷空分的強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。
變壓吸附制氮是以空氣為原料,用碳分子篩作吸附劑,利用碳分子篩對(duì)空氣中的氧和氮選擇吸附的特性,運(yùn)用變壓吸附原理(加壓吸附,減壓解吸并使分子篩再生)而在常溫使氧和氮分離制取氮?dú)狻?br />變壓吸附制氮與深冷空分制氮相比,具有顯著的特點(diǎn):吸附分離是在常溫下進(jìn)行,工藝簡(jiǎn)單,設(shè)備緊湊,占地面積小,開(kāi)停方便,啟動(dòng)迅速,產(chǎn)氣快(一般在30min左右),能耗小,運(yùn)行成本低,自動(dòng)化程度高,操作維護(hù)方便,撬裝方便,無(wú)須專(zhuān)門(mén)基礎(chǔ),產(chǎn)品氮純度可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié),產(chǎn)氮量≤2000Nm³/h。但到2017年為止,除美國(guó)空氣用品公司用PSA制氮技術(shù),無(wú)須后級(jí)純化能工業(yè)化生產(chǎn)純度≥99.999%的高純氮外(進(jìn)口價(jià)格很高),國(guó)內(nèi)外同行一般用PSA制氮技術(shù)只能制取氮?dú)饧兌葹?9.9%的普氮(即O2≤0.1%),個(gè)別企業(yè)可制取99.99%的純氮(O2≤0.01%),純度更高從PSA制氮技術(shù)上是可能的,但制作成本太高,用戶(hù)也很難接受,所以用非低溫制氮技術(shù)制取高純氮還必須加后級(jí)純化裝置。


膜分離制氮
膜分離空分制氮也是非低溫制氮技術(shù)的新的分支,是80年代國(guó)外迅速發(fā)展起來(lái)的一種新的制氮方法,在國(guó)內(nèi)推廣應(yīng)用還是2010-2017年的事。
膜分離制氮是以空氣為原料,在一定的壓力下,利用氧和氮在中空纖維膜中的不同滲透速率來(lái)使氧、氮分離制取氮?dú)狻Kc上述兩種制氮方法相比,具有設(shè)備結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、體積更小、無(wú)切換閥門(mén)、操作維護(hù)也更為簡(jiǎn)便、產(chǎn)氣更快(3min以?xún)?nèi))、增容更方便等特點(diǎn),但中空纖維膜對(duì)壓縮空氣清潔度要求更嚴(yán),膜易老化而失效,難以修復(fù),需要換新膜,膜分離制氮比較適合氮?dú)饧兌纫笤?le;98%左右的中小型用戶(hù),此時(shí)具有較好功能價(jià)格比;當(dāng)要求氮?dú)饧兌雀哂?8%時(shí),它與同規(guī)格的變壓吸附制氮裝置相比,價(jià)格要高出30%左右,故由膜分離制氮和氮純化裝置相組合制取高純氮時(shí),普氮純度一般為98%,因而會(huì)增加純化裝置的制作成本和運(yùn)行成本。


氮?dú)饧兓椒?/strong>
1) 加氫除氧法
在催化劑作用下,普氮中殘余氧和加入的氫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成水,其反應(yīng)式:2H2+O2=2H2O,再通過(guò)后級(jí)干燥除去水份,而獲得下列主要成份的高純氮:N2≥99.999 %,O2≤5×10-6H2≤1500×10-6,H2O≤10.7×10-6。制氮成本在0.5元/m³左右。
2) 加氫除氧、除氫法
此法分三級(jí),一級(jí)加氫除氧,第二級(jí)除氫,第三級(jí)除水,獲得下列組成的高純氮:N2≥99.999%,O2≤5×1010-6,H2≤5×1010-6,H2O≤10.7×10-6。制氮成本在0.6元/m³左右。
3)碳脫氧法
在碳載型催化劑作用下(在一定溫度下),普氮中之殘氧和催化劑本身提供的碳發(fā)生反應(yīng),生成CO2。反應(yīng)式:C+O2=CO2。再經(jīng)過(guò)后級(jí)除CO2和H2O獲得下列組成的高純氮?dú)猓篘2≥99.999%,O2≤5×10-6,CO2≤5×10-6,H2O≤10.7×10-6。制氮成本在0.6元/m³左右。
但上述三種氮?dú)饧兓椒ㄖ校椒ǎ?)因成品氮中H2量過(guò)高滿(mǎn)足不了磁性材料的要求,故不采用;方法(2)成品氮純度符合磁性材料用戶(hù)的要求,但需氫源,而且氫氣在運(yùn)輸、貯存、使用中都存在不安全因素;方法(3)成品氮的質(zhì)量完全可滿(mǎn)足磁性材料的用氣要求,工藝中不使用H2,無(wú)加氫法帶來(lái)的問(wèn)題,氮中無(wú)H2且成品氮的質(zhì)量不受普氮波動(dòng)的影響,故和其他氮?dú)饧兎ㄏ啾龋獨(dú)赓|(zhì)量更加穩(wěn)定,是較適合磁性材料行業(yè)中一種氮?dú)饧兓椒ā?/p>

 

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