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氮气在化学工业行业中的应用

文章出处:责任编辑:作者:人气:-发表时间:2022-07-13 10:58:00【

 氮气是气体工业中最主要的产品之一,分为高纯氮气,纯氮气,液氮,工业氮气。制氧装置的氮气一般作为副产品,而且氮气量比氧气量还大。随着经济的发展,氮气的市场不断扩大,销售量逐年递增。在空气为原料的分离装置中,由于氮气在空气中含量高,分离后有大量的氮气。氮气在化学工业行业主要作为原料气和保护气使用。

      1、氮气在化学工业行业中作为原料气

      (1)用做生产石灰氮的原料石灰(calcium cyanamide),又名氰氨(基)化钙,碳氮化钙,是重要的氮肥。纯净物为白色粉末或颗粒。含氮量约34%。含有杂质的产品一般为灰黑色粉末或小球粒,含氮量20%~22%。与水作用生成氨和碳酸钙。石灰氮是重要的氮肥,但不能直接被植物利用,必须经过水与三氧化碳的的转化作用才能被植物吸收。一般做基肥。适用于酸性土壤。石灰氮对植物亦有毒,能杀死种子,施在成长植物的叶上,能使叶脱落,可用做脱液剂或除草剂。由气体氮和碳化钙在电炉中加热到1000℃左右,结成块状物,冷却后粉碎和研细,再用少量水处理使残留的电石分解而制得。

      (2)用做合成氨的原料

      合成氨是重要的基本化工产品,是氮肥的源头产品。氮是主要原料之一。在合成氨的工艺过程中,除少数情况外,大都不是使用纯氮的,多数是在制造氢过程中引入空气时带入的。

      (3)做合成金属氮化物的原料氮气虽然在通常条件下很稳定,但在一定温度和压力下,却能和大多数元素结合形成相应的氮化物。其中Li3N最受工业界注目,它是当前所能提供最好成绩的固体锂电解质之一。其突出优点是制法简单,在潮湿的气氛中稳定,而且只要温度低于Li3N的熔点,它就能和固体或液体金属锂共存,这就有可能在锂电池中以金属锂为阳极,直接Li3N电解质接触。此外,在常温下,Li3N的离子电导率高,而电子电导率极低,甚至可忽略不计,这些都表明氮化锂是一种性能优良的固体电解质材料。当前,以Li3N做固体电解质的锂电池有Li/Li3/PbI2电池和Li/Li3N/TiS2电池等。Li3还是六方BN转变为立方BN的有效催化剂。

      (4)做合成金属氰化物的原料

      氰化钠是重要的金属氰化物。19世纪20年代中朝,布哈法先后在美国,荷兰等国工业生产。该法以氮气、木炭、碳酸钠的原料,铁为催化剂。反应温度为800~1000℃,反应产物用液氨浸取,再过滤、浓缩、结晶得产品氰化钠。该法原料易得,消耗不太高,但操作非常困难,生产规模较小。1947年以后已停止用该法生产。

      (5)做合成氮化硅的原料

      氮化硅是一种极其重要的类金刚石型氮化物。它具有高强度、高硬度、耐氧化、耐腐蚀和抗热冲击等优良性能。

      制法:粒度小于10μm和纯硅粉在NH3、N2-H2或N2气氛中加热1200~1450℃合成。反应得到的团块经破碎、研细即可。AIN粉末可由金属铝粉和氮气在200℃下合成。