氮氣用途和制取方法

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上氮氣用途隨著科學技術(shù)的進步和經(jīng)濟的發(fā)展，氮的應(yīng)用范圍日益擴大，并已深入許多工業(yè)部門和日常生活領(lǐng)域。   以氮氣為基本成分的氮其氣氛熱處理，是為了節(jié)能和充分利用自然資源的一種新技術(shù)新工藝，它不僅節(jié)省原料消耗，而且經(jīng)濟、安全、不污染環(huán)境。業(yè)已表明，幾乎所有常規(guī)的熱處理工序，包括淬火、退火、滲碳、碳氮共滲、軟氮化及復(fù)碳等都可采用氮基氣氛來完成，所處理的金屬零件在質(zhì)量上可與傳統(tǒng)的吸熱式氣氛熱處理相媲美。近十多年來，國內(nèi)外的研究、開發(fā)和應(yīng)用萬興未艾，已取得了豐碩的成果。   在電子元件和半導體等生產(chǎn)過程中，需要采用純度達99.999%以上

2、的氮氣作保護氣體。目前，我國已將高純氮作為載氣和保護氣應(yīng)用在彩電顯像管、大規(guī)模集成電路、液晶及半導體硅片等生產(chǎn)過程。   高純氮還是化纖生產(chǎn)中至關(guān)重要的保護氣體，氮氣純度愈高，化纖產(chǎn)品和顏色愈漂亮。如今，我國一些新建化纖廠都設(shè)置生產(chǎn)高純氮的裝置。   氮還有“靈丹炒藥”之稱而受人青睞，它和人民的日常生活密切相關(guān)。   我國已試驗成功“真空充氮”貯藏大米，以及其他糧食包括小麥、大麥、玉米和稻谷等，使之在保管中不蛀蟲、不發(fā)熱、不霉變，以安全渡夏。其方法是將糧食用塑料布嚴密封閉，抽成低真空狀態(tài)，然后充入純度為98%左右的氮氣，并保持商外壓力

3、平衡，使糧堆降氧，壓低糧食的呼吸強度，抑制了微生物繁殖，蛀蟲在36小時內(nèi)因缺氧而全部死亡。據(jù)報道，這種降氧殺蟲的方法不僅節(jié)省費用（約為采用磷化鋅等劇毒藥品熏殺所需費用的百分之一），而且保護糧食的新鮮和營養(yǎng)價值，防止了細菌傳染和藥品污染。   充氮貯藏水果、蔬菜等是一種先進的貯藏、保鮮方法，它使水果、蔬菜在高氮低氧的環(huán)境中，減緩陳代謝，并進入冬眠狀態(tài)，抑制后熟，從而長期保持鮮嫩。據(jù)試驗，充氮貯藏的蘋果，8個月后仍香脆爽口，每公斤蘋果的保鮮費在1角錢左右。充氮貯藏可大大減少水果旺季損耗，又可保證水果淡季市場供應(yīng)，同時提高了出口果品質(zhì)量。   茶葉抽氣充氮包裝

4、，即將茶葉放入雙層鋁箔（或尼龍聚乙烯一鋁復(fù)合箔）的袋內(nèi)，抽除空氣，注入氮氣，封口密封。一年后茶質(zhì)新鮮，茶湯清澈明亮，滋味淳香。   氮在航天技術(shù)和國防工業(yè)方面有重要的用途：   眾所周知，人造衛(wèi)星上天，必須子解太空，而太空是一個“既黑又冷和高真空”的宇宙。人們要在地面上仿造“天堂”就要建造“空間模擬室”，為宇宙空是進行有關(guān)的地面試驗。模擬宇宙空間要采用液氮和液氦，美國的大型空間模擬室每月要耗用氮氣約30萬m來進行大型模擬風洞試驗。為了確保易燃易爆的火箭液氫裝置的安全運行，在適合部位都裝上氮氣滅火器。高壓氮氣是火箭燃料（液氫一液氧）的壓送氣和燃燒管路的清掃

5、氣。   通常，在飛機起飛前和降落后，采用氮氣吹掃發(fā)動機燃燒室，以清除爆炸危險，確保安全。   此外，原子反應(yīng)堆，也采用氮氣作為保護氣體。   隨著工業(yè)發(fā)展，各方面對氮氣的需求日益增長。1989年，日本按氮氣銷售量統(tǒng)計，鋼鐵工業(yè)（包括有色金屬）約占10%，化學工業(yè)（包括 陶瓷）約占50%，汽車、拖拉機及造船工業(yè)約占4%，一般機械工業(yè)約占3%，電子工業(yè)約占20%,其他方面約占13%。近幾年來，美國氮氣消耗量每年以11%的速度遞增。從氮的應(yīng)用情況來看，我國還遠未所及，但隨著國民經(jīng)濟的不斷的發(fā)展和四化建設(shè)的進行，氮在我國的應(yīng)用范圍將日益擴大

6、，各方面對氮氣的需要也將不斷增加。 氮的一些典型用途   金屬熱加工 光亮淬火、光亮退火、滲碳、碳氮共滲、軟氮化等氮基氣氛熱處理的氮源,焊接及粉末冶金燒結(jié)過程保護氣等   電子工業(yè) 大規(guī)模集成電路、彩電顯像管、電視機和收錄機元件及半導體處理的氮源, 焊接及粉末冶金燒結(jié)過程保護氣等   冶金工業(yè) 連鑄、連軋、鋼材退火保護氣氛,轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹氮煉鋼,煉鋼轉(zhuǎn)爐密封,高爐煉鐵煤粉噴吹等工藝   食品保鮮 糧食、水果(果品) 、蔬菜等的氣調(diào)貯藏與保鮮,肉類、乳酪、榨菜、茶葉及咖啡等的充氮保鮮包裝，果汁、生油及果醬等

7、的充氮排氧保鮮，各類瓶灑的凈化和覆蓋等   醫(yī)藥工業(yè) 中藥（人參）的充氮貯藏與保鮮，西藥針劑充氮，貯罐及容器的充氮，藥料氣動傳送的氣源等   化工工業(yè) 置換、清洗、密封、檢漏及保護的氣體干法熄焦，催化劑再生，石油分餾，化纖生產(chǎn)等   化肥工業(yè) 氮肥原料，觸媒保護，洗滌氣等   塑料工業(yè) 塑料粒子的氣動傳輸，塑料生產(chǎn)及貯藏防氧化等   橡膠工業(yè) 橡膠的包裝與貯存，輪胎生產(chǎn)等   玻璃工業(yè) 浮法玻璃生產(chǎn)過程的保護氣   石油工業(yè) 貯罐、容器、催化塔及管道等的充

8、氮凈化，管路系統(tǒng)的壓力檢漏等   煤炭工業(yè) 煤礦防滅火   石油開發(fā) 近海石油平臺的氣體覆蓋，氮氣壓注開采石油，貯罐及容器惰化等   倉儲 防止地窖、谷倉等倉庫可燃粉塵的著火爆炸等   海運 油輪清潔氣等   航天技術(shù) 火箭燃料增壓劑，發(fā)射臺置換氣和安全保護氣，宇航員操縱氣，空間模擬室、飛機燃料管路的清洗氣等   其他 油漆和涂料充氮排氧以防止油干燥的聚合作用，石油及天然氣貯罐及容器的充氮排氧等。氮氣的制取方法及供氮方式 N2在自然界中分布很廣，是空氣的主要成分，主

9、要以單質(zhì)分子氮的形式存在于大氣之中。在干燥空氣中，N2的體積占空氣的78.03%。因此，空氣是制取氮氣的最大原料庫，它取之不盡，用之不竭。   工業(yè)用氮氣的制取總是以空氣為原料，將其中的O2和N2分離而獲得，其方法主要有：低溫精餾法（深冷法）；變壓吸附法；薄膜滲透法；化學吸收法。低溫精餾法已有近90年歷史，工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)氧、氮以此法最為經(jīng)濟，在空氣分離方法中占有牢固統(tǒng)治地位。70年代初，變壓吸附法的產(chǎn)品開始在市場上出現(xiàn)，經(jīng)不斷完善和改進，近年來在中小型空分設(shè)備中采用變壓吸附法已可與低溫精餾法競爭。薄膜滲透法的空分設(shè)備正從實驗科研成果過渡到產(chǎn)品開發(fā)過程中，其制氮設(shè)備已有商品供應(yīng)。化學吸收法現(xiàn)正處中間試驗階段，此法用于大規(guī)模的空氣分離制氮有很大前途，但有不少技術(shù)問題需要解決。   目前國內(nèi)外供氮的方式，一般有以下幾種：   制氮裝置供氮鋼瓶供氮管線供氮貯液槽供氮   我國現(xiàn)制氮裝置大多采用深冷法，深冷空分作為一種傳統(tǒng)的制氮方法，已為人類服務(wù)了幾十年，至今它