1、氮主要用于合成氨,也是合成纖維,合成樹脂,合成橡膠等的重要原料。
2、氮是一種營養(yǎng)元素,還可以用來制作化肥。
3、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。
4、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。
5、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。
二、氮?dú)獾奶崛》椒?/strong>
1、實(shí)驗(yàn)室方法
實(shí)驗(yàn)室最常用的是亞硝酸銨的分解,實(shí)際上是將亞硝酸鈉飽和溶液慢慢加到熱的飽和氯化銨溶液中,具體反應(yīng)為:NH4Cl NaNO2=NaCl N2↑ 2H2O。
2、液態(tài)空氣分餾法
氮?dú)庵饕菑拇髿庵蟹蛛x或含氮化合物的分解制得的。每年通過液化空氣生產(chǎn)超過3,300萬噸的氮?dú)?,然后使用分餾的方法在大氣中生產(chǎn)氮?dú)庖约捌渌麣怏w。
3、深冷分離法
深冷分離法又稱為低溫精餾法,利用空氣中氮?dú)馀c氧氣的沸點(diǎn)不一致來分離氧氣和氮?dú)?。由于氮?dú)獾姆悬c(diǎn)(-196℃) 低于氧氣(-183℃),在液態(tài)空氣的蒸發(fā)過程中,液氮比液氧更容易變成氣態(tài),而在空氣液化過程中,氧氣比氮?dú)飧菀鬃兂梢簯B(tài)。由于氮?dú)馀c氧氣的沸點(diǎn)相差不大,液態(tài)空氣與氣態(tài)空氣需經(jīng)過反復(fù)多次的蒸發(fā)、冷凝、再蒸發(fā)過程(該過程稱為低溫精餾過程),最終在精留塔頂部氣相餾分中就可以過得較高高純度的氮?dú)?,氮?dú)獾募兌热Q于精餾塔的塔板級(jí)數(shù)和精餾效率。
4、膜分離法
膜分離技術(shù)是基于薄膜對(duì)氣體組分具有選擇性滲透和擴(kuò)散的特性,以達(dá)到氣體分離和純化的目的。氣體中各種組分透過膜的速度不同,每種組分透過膜的速度與該氣體的性質(zhì)、膜的特性和膜兩面的分壓差有關(guān)。透過膜的氣體組分不可能達(dá)到 100%的純度。氣體分離膜通??煞譃槎嗫撞馁|(zhì)和非多孔材質(zhì),它們無機(jī)物(多孔玻璃、陶瓷、金屬、電子導(dǎo)電性固體和鈀合金等)或有機(jī)高分子(微孔聚乙烯、多孔醋酸纖維、均質(zhì)醋酸纖維、聚硅氧烷橡膠和聚碳酸脂)組成。
凈化后的壓縮空氣經(jīng)過緩沖罐,聯(lián)合過濾器后由膜組一端進(jìn)入,氣體分子在壓力作用下首先在膜的高壓側(cè)接觸。混合氣體在膜的高壓側(cè)表面以不同的溶解度溶于膜內(nèi),然后在膜兩側(cè)壓力差的推動(dòng)下,混合氣體的分子以不同的速度向膜的低壓側(cè)擴(kuò)散。經(jīng)過溶解和擴(kuò)散兩個(gè)過程的選擇,最終混合氣體被分離成各個(gè)組分。例如:空氣、氧氣的透過速度大于氮?dú)?,?jīng)過膜分離之后,高壓側(cè)留下的氣體富氮,而透過去的氣體富氧。
5、變壓吸附法(PSA法)
該方法是以壓縮空氣為原料,一般以分子篩為吸附劑,在一定的壓力下,利用空氣中氧氣和氮?dú)夥肿釉诓煌肿雍Y表面吸附量的差異,在一定時(shí)間內(nèi)氧在吸附相富集,氮在氣體相富集,實(shí)現(xiàn)氧、氮分離;而卸壓后分子篩吸附劑解析再生,循環(huán)使用。吸附劑除了分子篩之外,還可應(yīng)用活性氧化鋁、硅膠等。
目前,常用變壓吸附制氮裝置是以壓縮空氣為原料,碳分子篩為吸附劑,利用氧和氮在碳分子篩上的吸附容量、吸附速率、吸附力等方面的差異及分子篩對(duì)氧和氮隨壓力不同具有不同的吸附容量的特性來實(shí)現(xiàn)氧、氮分離。首先,空氣中的氧被碳分子篩優(yōu)先吸附,從而在氣相中富集氮?dú)?。為連續(xù)獲得氮?dú)?/a>,需兩個(gè)吸附塔交替工作。