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氣體

氮氣在化學工業行業中的應用

星之球激光 來源:科的氣體(ti) 2011-10-28 我要評論(0 )   

氮氣是氣體(ti) 工業(ye) 中最主要的產(chan) 品之一,分為(wei) 高純氮氣,純氮氣,液氮,工業(ye) 氮氣。製氧裝置的氮氣一般作為(wei) 副產(chan) 品,而且氮氣量比氧氣量還大。隨著經濟的發展,氮氣的市場不斷...

氮氣是氣體(ti) 工業(ye) 中最主要的產(chan) 品之一,分為(wei) 高純氮氣,純氮氣,液氮,工業(ye) 氮氣。製氧裝置的氮氣一般作為(wei) 副產(chan) 品,而且氮氣量比氧氣量還大。隨著經濟的發展,氮氣的市場不斷擴大,銷售量逐年遞增。在空氣為(wei) 原料的分離裝置中,由於(yu) 氮氣在空氣中含量高,分離後有大量的氮氣。氮氣在化學工業(ye) 行業(ye) 主要作為(wei) 原料氣和保護氣氛使用。

1、氮氣在化學工業(ye) 行業(ye) 中作為(wei) 原料氣

(1)用做生產(chan) 石灰氮的原料石灰(calcium cyanamide),又名氰氨(基)化鈣,碳氮化鈣,是重要的氮肥。純淨物為(wei) 白色粉末或顆粒。含氮量約34%。含有雜質的產(chan) 品一般為(wei) 灰黑色粉末或小球粒,含氮量20%~22%。與(yu) 水作用生成氨和碳酸鈣。石灰氮是重要的氮肥,但不能直接被植物利用,必須經過水與(yu) 三氧化碳的的轉化作用才能被植物吸收。一般做基肥。適用於(yu) 酸性土壤。石灰氮對植物亦有毒,能殺死種子,施在成長植物的葉上,能使葉脫落,可用做脫液劑或除草劑。由氣體(ti) 氮和碳化鈣在電爐中加熱到1000℃左右,結成塊狀物,冷卻後粉碎和研細,再用少量水處理使殘留的電石分解而製得。

 

(2)用做合成氨的原料

合成氨是重要的基本化工產(chan) 品,是氮肥的源頭產(chan) 品。氮是主要原料之一。在合成氨的工藝過程中,除少數情況外,大都不是使用純氮的,多數是在製造氫過程中引入空氣時帶入的。

 

(3)做合成金屬氮化物的原料氮氣雖然在通常條件下很穩定,但在一定溫度和壓力下,卻能和大多數元素結合形成相應的氮化物。其中Li3N最受工業(ye) 界注目,它是當前所能提供最好成績的固體(ti) 鋰電解質之一。其突出優(you) 點是製法簡單,在潮濕的氣氛中穩定,而且隻要溫度低於(yu) Li3N的熔點,它就能和固體(ti) 或液體(ti) 金屬鋰共存,這就有可能在鋰電池中以金屬鋰為(wei) 陽極,直接Li3N電解質接觸。此外,在常溫下,Li3N的離子電導率高,而電子電導率極低,甚至可忽略不計,這些都表明氮化鋰是一種性能優(you) 良的固體(ti) 電解質材料。當前,以Li3N做固體(ti) 電解質的鋰電池有Li/Li3/PbI2電池和Li/Li3N/TiS2電池等。Li3還是六方BN轉變為(wei) 立方BN的有效催化劑。

 

(4)做合成金屬氰化物的原料

氰化鈉是重要的金屬氰化物。19世紀20年代中朝,布哈法先後在美國,荷蘭(lan) 等國工業(ye) 生產(chan) 。該法以氮氣、木炭、碳酸鈉的原料,鐵為(wei) 催化劑。

反應溫度為(wei) 800~1000℃,反應產(chan) 物用液氨浸取,再過濾、濃縮、結晶得產(chan) 品氰化鈉。該法原料易得,消耗不太高,但操作非常困難,生產(chan) 規模較小。1947年以後已停止用該法生產(chan) 。

 

(5)做合成氮化矽的原料

氮化矽是一種極其重要的類金剛石型氮化物。它具有高強度、高硬度、耐氧化、耐腐蝕和抗熱衝(chong) 擊等優(you) 良性能。

製法:粒度小於(yu) 10μm和純矽粉在NH3、N2-H2或N2氣氛中加熱1200~1450℃合成。反應得到的團塊經破碎、研細即可。

AIN粉末可由金屬鋁粉和氮氣在200℃下合成。

(6)用做包裹TiN塗層的載氣

工業(ye) 上廣泛采用CVD法在鋼鐵、硬質合金或燒結碳化部件表麵包裹TiN塗層。TiN塗層呈金黃色,具有金屬光澤。塗層的生成就是氫氣還原TiCl4中和Ti,Ti與(yu) N2反應生成TiN。如在軟鋼上的化學沉積條件是,反應所用TiCl4-N2-H2混合氣中載氣N2=2:1,流速為(wei) 0.3dm3/min;溫度為(wei) 1000~1200℃。所用氣體(ti) 要求較高的純度,氣體(ti) 中含有微量的氧或水都會(hui) 使塗層破壞。

2、氮氣在化學工業(ye) 行業(ye) 中作為(wei) 保護氣氛

由於(yu) 氮氣有很好的化學穩定性,價(jia) 格便宜,作為(wei) 無氧、幹燥的惰性介質,廣泛用做保護、吹除、充填等氣體(ti) ,以使化學性質活潑的物質不受氧化,減少設備的腐蝕。

如在許多易燃物質的反應器、貯罐中充入氮氣,不但可以保護物料不受氧化,保持產(chan) 品質量,還能保證安全,防止燃燒、爆炸事故發生。在聚合反應中充入氮氣能保持催化劑的活性。在鋼材軋製和金屬熱處理時充入氮氣,可以減少金屬在高溫下的氧化,使表麵光潔。在等離子電弧爐中充入氮氣,生產(chan) 氮化高速工具鋼。在浮法玻璃生產(chan) 過程中充入高純氮氣減少水汽汙染,使表麵光亮、蔬菜的代謝,使保存期增長。

在有色金屬冶煉爐內(nei) 充入氮氣,可除低含氧量和濕度,減入氧化,提高產(chan) 品質量。

在幹燥劑與(yu) 吸附劑再生時,用氮氣作為(wei) 吹除氣可以在較高溫度下再生,且省時、效果好。在電子工業(ye) 中用氮氣吹洗矽片,可保持矽片的幹燥和清潔。氮氣還用於(yu) 吹掃易燃物流過的管道和貯存設備。用氮氣吹除鋼水,使鋼中的氫含量除低,使鋼強度大大提高。在高爐開工時吹入氮氣(86%),可降低焦炭消耗,延長使用壽命。

(2)用做生產(chan) 石灰氮的原料

石灰(calcium cyanamide),又名氰氨(基)化鈣,碳氮化鈣,是重要的氮肥。純淨物為(wei) 白色粉末或顆粒。含氮量約34%。含有雜質的產(chan) 品一般為(wei) 灰黑色粉末或小球粒,含氮量20%~22%。

與(yu) 水作用生成氨和碳酸鈣。

石灰氮是重要的氮肥,但不能直接被植物利用,必須經過水與(yu) 三氧化碳的的轉化作用才能被植物吸收。一般做基肥。適用於(yu) 酸性土壤。

石灰氮對植物亦有毒,能殺死種子,施在成長植物的葉上,能使葉脫落,可用做脫液劑或除草劑。

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