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，可使糧食不霉?fàn)€、不發(fā)芽，長期保存。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)過程中的保護(hù)氣體，防錫槽氧化。

現(xiàn)有的制氮工藝：
現(xiàn)場制氮是指氮?dú)庥脩糇再徶频O(shè)備制氮，工業(yè)規(guī)模制氮有三類：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?，裝氧氣的漆成藍(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?。?br />(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，需專門的維修力量，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，簡稱PSA）氣體分離技術(shù)是非低溫氣體分離技術(shù)的重要分支，是人們長期來努力尋找比深冷法更簡單的空分方法的結(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)有力的競爭對手。
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，工藝簡單，設(shè)備緊湊，占地面積小，開停方便，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，無須專門基礎(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，除美國空氣用品公司用PSA制氮技術(shù)，無須后級純化能工業(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年代國外迅速發(fā)展起來的一種新的制氮方法，在國內(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使氧、氮分離制取氮?dú)?。它與上述兩種制氮方法相比，具有設(shè)備結(jié)構(gòu)更簡單、體積更小、無切換閥門、操作維護(hù)也更為簡便、產(chǎn)氣更快（3min以內(nèi)）、增容更方便等特點(diǎn)，但中空纖維膜對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，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，再通過后級干燥除去水份，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，一級加氫除氧，第二級除氫，第三級除水，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)過后級除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量過高滿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)量完全可滿足磁性材料的用氣要求，工藝中不使用H2，無加氫法帶來的問題，氮中無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?，氮?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>