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b氧氣的漆成藍(lán)色,。
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,。
先將空氣凈化后,,在加壓、冷卻的環(huán)境下液化,,借由空氣中各組分之沸點(diǎn)不同加以分離,。濰坊氮?dú)庠O(shè)備
氮?dú)夥肿邮絅2,分子量28,,分子結(jié)構(gòu)式N≡N,,單質(zhì)氮在常況下是一種無色無嗅的氣體,在標(biāo)準(zhǔn)情況下的氣體密度是1.25g·dm-3,,熔點(diǎn)63K(-209.8℃),沸點(diǎn)75K(-195.6℃),臨界溫度為126K,,它是難于液化的氣體,,在水中的溶解度很小,在283K時,,一體積水約可溶解0.02體積的氮?dú)?,不能燃燒,也不支持燃燒?
一段簡單的描述,,道出了氮?dú)獾母黜椞匦?。這些特質(zhì)正是氣調(diào)用氣的*****。首先,,先說一下他的分子結(jié)構(gòu),,由于N2分子中存在叁鍵,將它分解為原子需要941.69kJ/mol的能量,,所以N2分子穩(wěn)定性較高,。N2分子是已知的雙原子分子中**穩(wěn)定的,不易與接觸物發(fā)生反應(yīng),。 濰坊官方氮?dú)庵挥性诟邷馗邏翰⒂写呋瘎┐嬖诘臈l件下,,氮?dú)獬煞挚梢院蜌錃夥磻?yīng)生成氨。
氮?dú)庠诖髿庵泻侩m多于氧氣,,但是由于它的性質(zhì)不活潑,,所以人們是在認(rèn)識氧氣之后才認(rèn)識氮?dú)獾摹2贿^它的發(fā)現(xiàn)卻早于氧氣,。1755年英國化學(xué)家布拉克(Black,J.1728-1799)發(fā)現(xiàn)碳酸氣之后不久,,發(fā)現(xiàn)木炭在玻璃罩內(nèi)燃燒后所生成的碳酸氣,,即使用苛性鉀溶液吸收后仍然有較大量的空氣剩下來。后來他的學(xué)生D·盧瑟福繼續(xù)用動物做實驗,,把老鼠放進(jìn)封閉的玻璃罩里直至其死后,,發(fā)現(xiàn)玻璃罩中空氣體積減少1/10;若將剩余的氣體再用苛性鉀溶液吸收,,則會繼續(xù)減少1/11的體積,。D·盧瑟福發(fā)現(xiàn)老鼠不能生存的空氣里燃燒蠟燭,仍然可以見到微弱的燭光,;待蠟燭熄滅后,,往其中放入少量的磷,磷仍能燃燒一會,,對除掉空氣中的助燃?xì)鈦碚f,,效果是好的。把磷燃燒后剩余的氣體進(jìn)行研究,,D·盧瑟福發(fā)現(xiàn)這氣體不能維持生命,,具有滅火性質(zhì),也不溶于苛性鉀溶液,,因此命名為“濁氣”或“毒氣”,。
在同一年,普利斯特里作類似的燃燒實驗,,發(fā)現(xiàn)使1/5的空氣變?yōu)樘妓釟?,用石灰水吸收后的氣體不助燃也不助呼吸。由于他同D·盧瑟福都是深信燃素學(xué)說的,,因此他們把剩下來的氣體叫做“被燃素飽和了的空氣”,。
人類能夠有效利用氮?dú)獾闹饕緩绞呛铣砂保髼l件很高,。近年來,,人們在竭力弄清植物固氮的機(jī)理,爭取用化學(xué)的方法模擬生物固氮,,來實現(xiàn)當(dāng)溫和條件下開發(fā)利用空氣中的氮資源,。氮主要用于合成氨,反應(yīng)式為 ( 條件為高壓,,高溫,、和催化劑。反應(yīng)為可逆反應(yīng))還是合成纖維(錦綸,、腈綸),,合成樹脂,合成橡膠等的重要原料,。 氮是一種營養(yǎng)元素還可以用來制作化肥,。例如:碳酸氫銨NH4HCO3,,氯化銨NH4Cl,硝酸銨NH4NO3等等,。
由于單質(zhì)N2在常況下異常穩(wěn)定,,人們常誤認(rèn)為氮是一種化學(xué)性質(zhì)不活潑的元素。實際上相反,,元素氮有很高的化學(xué)活性,。N的電負(fù)性(3.04)僅次于F、O,、Cl和Br,,說明它能和其它元素形成較強(qiáng)的鍵。另外單質(zhì)N2分子的穩(wěn)定性恰好說明N原子的活潑性,。問題是人們還沒有找到在常溫常壓下能使N2分子活化的有利條件,。但在自然界中,植物根瘤上的一些細(xì)菌卻能夠在常溫常壓的低能量條件下,,把空氣中的N2轉(zhuǎn)化為氮化合物,,作為肥料供作物生長使用。所以固氮的研究一直是一個重要的科學(xué)研究課題,。因此我們有必要詳細(xì)了解氮的成鍵特性和價鍵結(jié)構(gòu),。
現(xiàn)場制氮是指氮?dú)庥脩糇再徶频O(shè)備制氮。
深冷空氣分離技術(shù)制備氮?dú)?
壓力-濃度圖和溫度-濃度圖 在工業(yè)生產(chǎn)中,,氣液平衡一般在某一不變條件下進(jìn)行的。
是根據(jù)T=常數(shù),,繪出的氧、氮平衡系的P-X圖,,縱坐標(biāo)為壓力,橫坐標(biāo)取氮的液相及氣相濃度(也可取氧的濃度),。每給定一個壓力就對應(yīng)有一個液相及氣相濃度。分別連接不同壓力下的氣相濃度點(diǎn)及液相濃度點(diǎn),,則可得出圖中所示的飽和蒸汽線(虛線)和飽和液體線(實線)。其余相區(qū)如圖所示,。
在某一壓力P1下,,與液,、汽飽和線的交點(diǎn)分別為點(diǎn)1(X1)和點(diǎn)2(y2),又因為PN20>PO20根據(jù)康諾瓦羅夫定律,,氮組分在氣相中的濃度要大于在液相中的濃度y2>x1。
一般蒸發(fā)(冷凝)過程是在等壓下進(jìn)行的,,所以用T-X圖來研究這一過程更為方便,。
無機(jī)成因氣尤其是非烴氣受到高度重視。濰坊原裝氮?dú)?/p>元素氮有很高的化學(xué)活性,。N的電負(fù)性(3.04)僅次于F,、O、Cl和Br,,說明它能和其它元素形成較強(qiáng)的鍵。濰坊氮?dú)庠O(shè)備
深冷空氣分離技術(shù)制備氮?dú)?
汽液平衡濃度圖(y-x圖) 在一定壓力下,,取二元溶液中低沸點(diǎn)組分(氮)的濃度xN2為橫坐標(biāo),,與其平衡的氣相中氮濃度yN2為縱坐標(biāo),構(gòu)成的圖叫y-x圖
在y-x圖中P3>P2>P1,。當(dāng)壓力愈低時,等壓線離y=x的對角錢就愈遠(yuǎn),,表示組分在汽液中相的濃度差愈大,混合物分離就愈容易,。
當(dāng)壓力一定時,由于采用低沸點(diǎn)組分為坐標(biāo)的,,氣在氣相中的濃度大于液相中的濃度,所以等壓線均在對角線(y=x線)以上,,并為向上凸起曲線,。如以高沸點(diǎn)組分氧為濃度坐標(biāo)時則相反。
用y-x圖了解氣液平衡時氣液相濃度的關(guān)系非常清楚和方便,,所以在二元溶液精餾過程中,,分析塔板上氣液濃度變化時常要用到該圖,。
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