氮气在常况下是一种无色无味的气体,占空气体积分数约78%(氧气约21%),1体积水中大约只溶解0.02体积的氮气。氮气是难液化的气体。氮气在极低温下会液化成无色液体,进一步降低温度时,更会形成白色晶状固体。在生产中,通常采用黑色钢瓶盛放氮气。其他物理性质见下表
氮主要用于合成氨,反应式为N2+3H2⇌2NH3( 条件为高压,高温、和催化剂。反应为可逆反应)还是合成纤维(锦纶、腈纶),合成树脂,合成橡胶等的重要原料。 氮是一种营养元素还可以用来制作化肥。例如:碳酸氢铵NH4HCO3,NH4Cl,NH4NO3等等
用途 用于制硝酸、合成氨、氰氨化钙、药等 用于电器、包装充填气、半导体器件制备工艺中热氧化、外延扩散、化学气相沉积等,还可用于气相色谱仪 用于稀有气体的提取冷冻、仪器或机件深冷处理等 可供大规模集成电路作保护气,用作灯泡充填气等 空气和氧气分散剂。 制冷剂,可作为急速冻结的直接冷媒;包装用气体(用以置换包装容器中的残留空气,以延长保存期)。用量均视正常生产需要而定(FAO/WHO,2001)GB 2760-1996列为加工助剂。
化学工业用于合成氨、硝酸、氰氨化钙、、过氧化氢等生产。纯氮气用作防止氧化、挥发、易燃物质的保护气体、灯泡填充气。液氮主要用作冷源,用于仪器或机件的深度冷冻处理及速冻。
变压吸附制氮
变压吸附(Pressure Swing Adsorption,简称PSA)气体分离技术是非低温气体分离技术的重要分支,是人们长期来努力寻找比深冷法更简单的空分方法的结果。七十年代西德埃森矿业公司成功开发了碳分子筛,为PSA空分制氮工业化铺平了道路。三十年来该技术发展很快,技术日趋成熟,在中小型制氮领域已成为深冷空分的强有力的竞争对手。变压吸附制氮是以空气为原料,用碳分子筛作吸附剂,利用碳分子筛对空气中的氧和氮选择吸附的特性,运用变压吸附原理(加压吸附,减压解吸并使分子筛再生)而在常温使氧和氮分离制取氮气。
氮气工作原理变压吸附制氮气机是根据变压吸附原理,采用的碳分子筛作为吸附剂,在一定的力学效应,氧在碳分子筛微孔中扩散速率远大于氮,在吸附未达到平衡时,氮在气相中被富集起来,形成成品氮气。然后减压至常压,吸附剂脱附所吸附的氧气等其它杂质,实现再生。一般在系统中设置两个吸附塔,一塔吸附产氮,另一塔脱附再生,通过PLC程序自动控制,使两塔交替循环工作,以实现连续生产氮气之目的。压力下,经过净化干燥的压缩空气,在中进行加压吸附、减压脱附。
氮气加速系统的工作原理是把N2形成高压的液态后装入钢瓶中,然后在发动机内与空气一道充当助燃剂与燃料混合燃烧(N2O可放出氧气和氮气,其中氧气就是关键的助燃气体,而氮气又可协助降温),N2O高温时产生两个氮原子一个氧原子,氧原子助燃,氮原子给气缸降温。以此增加燃料燃烧的完整度,提升动力。
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