濰坊原裝氮?dú)?/h1>

來(lái)源： 發(fā)布時(shí)間：2021-09-16

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(shí)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(shuō)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(shuō)明N原子的活潑性。問(wèn)題是人們還沒(méi)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(zhǎng)使用。所以固氮的研究一直是一個(gè)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(jià)鍵結(jié)構(gòu)。膜分離空分制氮也是非低溫制氮技術(shù)的新的分支。濰坊原裝氮?dú)?/p>

由氮元素的氧化態(tài)-吉布斯自由能圖也可以看出，除了NH4+離子外，氧化數(shù)為0的N2分子在圖中曲線的比較低點(diǎn)，這表明相對(duì)于其它氧化數(shù)的氮的化合物來(lái)講的話，N2是熱力學(xué)穩(wěn)定狀態(tài)結(jié)構(gòu)。氧化數(shù)為0到+5之間的各種氮的化合物的值都位于HNO3和N2兩點(diǎn)的連線（圖中的虛線）的上方。因此，這些化合物在熱力學(xué)上是不穩(wěn)定的，容易發(fā)生歧化反應(yīng)。在圖中的一個(gè)比N2分子值低的是NH4+離子。

正價(jià)氮呈酸性，負(fù)價(jià)氮呈堿性。

由氮分子中三鍵鍵能很大，不容易被破壞，因此其化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定，只有在高溫高壓并有催化劑存在的條件下，氮?dú)獬煞挚梢院蜌錃夥磻?yīng)生成氨。同時(shí)，由于氮分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，氰根離子CN-和碳化鈣CaC2中的C22-和氮分子結(jié)構(gòu)相似。

氮分子中存在氮氮叁鍵，鍵能很大（941 KJ/mol），以至于加熱到3273K時(shí)*有0.1%離解，氮分子是已知雙原子分子中**穩(wěn)定的。氮?dú)馐荂O的等電子體，在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上有許多相似之處。

不同活性的金屬與氮?dú)獾姆磻?yīng)情況不同。與堿金屬在常溫下直接化合；與堿土金屬 —般需要在髙溫下化合；與其他族元素的單質(zhì)反應(yīng)則需要更高的反應(yīng)條件。

濰坊普通氮?dú)饫酶骺諝獾姆悬c(diǎn)不同使用液態(tài)空氣分離法，將氧氣和氮?dú)夥蛛x。

人類能夠有效利用氮?dú)獾闹饕緩绞呛铣砂?，但要求條件很高。近年來(lái)，人們?cè)诮吡ε逯参锕痰臋C(jī)理，爭(zhēng)取用化學(xué)的方法模擬生物固氮，來(lái)實(shí)現(xiàn)當(dāng)溫和條件下開(kāi)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(shù)脂，合成橡膠等的重要原料。 氮是一種營(yíng)養(yǎng)元素還可以用來(lái)制作化肥。例如：碳酸氫銨NH4HCO3，氯化銨NH4Cl，硝酸銨NH4NO3等等。

現(xiàn)場(chǎng)制氮是指氮?dú)庥脩糇再?gòu)制氮設(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。

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(shí)氧氣之后才認(rèn)識(shí)氮?dú)獾?。不過(guò)它的發(fā)現(xiàn)卻早于氧氣。1755年英國(guó)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(lái)。后來(lái)他的學(xué)生D·盧瑟福繼續(xù)用動(dòng)物做實(shí)驗(yàn)，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(huì)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(jiàn)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(huì)，對(duì)除掉空氣中的助燃?xì)鈦?lái)說(shuō)，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(shí)驗(yàn)，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(shuō)的，因此他們把剩下來(lái)的氣體叫做“被燃素飽和了的空氣”。

在常溫下柔軟的物體在液氮中浸泡一下，就會(huì)脆如玻璃。

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(shí)，等壓線離y=x的對(duì)角錢(qián)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(shí)，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(duì)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(shí)則相反。

用y-x圖了解氣液平衡時(shí)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(guò)程中，分析塔板上氣液濃度變化時(shí)常要用到該圖。

可先充少量液氮介質(zhì)預(yù)冷（60L左右），然后再徐徐滿盈（如許才不容易形成冰堵）。濰坊原裝氮?dú)?/p>

人類能夠有效利用氮?dú)獾闹饕緩绞呛铣砂保髼l件很高。濰坊原裝氮?dú)?/p>

變壓吸附制氮

變壓吸附（Pressure Swing Adsorption，簡(jiǎn)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(zhǎng)期來(lái)努力尋找比深冷法更簡(jiǎn)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(kāi)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(lái)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(jìng)爭(zhēng)對(duì)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(duì)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?

變壓吸附制氮與深冷空分制氮相比，具有的特點(diǎn)：吸附分離是在常溫下進(jìn)行，工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備緊湊，占地面積小，開(kāi)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(wú)須專門(mén)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(guó)空氣用品公司用PSA制氮技術(shù)，無(wú)須后級(jí)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）。

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