氮气应用与制氮技术.doc

氮气应用与制氮技术 一、 氮气的性能和用途概述 2 (一) 氮气的性能 2 (二) 物理性质 2 (三) 氮气的应用概述 4 二、 氮气的实际具体应用 5 (一) 氮气在化学工行业的应用 5 (二) 氮气在化学工业行业中作为保护气氛 7 (三) 氮气在食品药品包装方面的应用 7 (四) 氮气在食品保鲜方面的应用 7 (五) 氮气在金属处理方面的应用 7 (六) 氮气用于合成氨 9 (七) 氮气在汽车上的应用 9 三、 氮气在航天航空工业中的应用 10 四、 氮气在国防军事上的应用 10 (一) 远红外节流制冷应用 10 五、 氮气煤矿方面的应用 11 (一) 采空区防火惰性指标 11 (二) 火区惰化指标 12 六、 氮气在煤气化和煤液化工业上的应用 12 七、 氮气在石油开采中的应用 13 (一) 氮气加压开采稠油 15 (二) 应用氮气射孔技术 16 (三) 氮气垫测试技术加垫的主要设备 16 八、 氮气生产技术 16 (一) 实验室制法 16 (二) 深冷空分制氮 17 (三) 变压吸附制氮与氮气纯化装置相组合 17 (四) 膜分离空分制氮与氮纯化装置相组合 17 九、 氮气纯化方法（工业规模） 18 (一) 加氢除氧法 18 (二) 加氢除氧、除氢法。 18 (三) 碳脱氧法 18 十、 几种制氮的综合比较 19 (一) 深冷空分制氮 19 (二) 变压吸附制氮 19 (三) 膜过滤制氮气 20 氮气的性能和用途概述 氮气的性能 氮气，常况下是一种无色无味无嗅的气体，且通常无毒。氮气占大气总量的78.12%（体积分数），是空气的主要成份。常温下为气体，在标准大气压下，冷却至-195.8时，变成没有颜色的液体，冷却至-209.86时，液态氮变成雪状的固体。氮气的化学性质很稳定，常温下很难跟其他物质发生反应，但在高温、高能量条件下可与某些物质发生化学变化，用来制取对人类有用的新物质。物理性质 　 　氮在常况下是一种无色无味无臭的气体，且通常无毒。氮气占大气总量的78.12%（体积分数），在标准情况下的气体密度是1.25g/L，氮气在水中溶 解度很小，在常温常压下，1体积水中大约只溶解0.02体积的氮气。氮气是难液化的气体。氮气在极低温下会液化成无色液体，进一步降低温度时，更会形成白 色晶状固体。在生产中，通常采用黑色钢瓶盛放氮气。其他物理性质见下表： 　　 项 目 属 性 化学式 N2 相对分子质量 28.013 熔点 63.15K，-210℃ 沸点，101.325kPa（1atm）时 77.35K，-195.8℃ 临界温度 126.1K，-147.05℃ 临界压力 3.4MPa，33.94bar，33.5atm，492.26psia 临界体积 90.1cm3/mol 临界密度 0.3109g/cm3 临界压缩系数 0.292 液体密度，-180℃时 0.729g/cm3 液体热膨胀系数，-180℃时 0.00753 1/℃ 表面张力，-210℃时 12.2×10-3 N/m，12.2dyn/cm 气体密度，101.325 kPa(atm)和70F(21.1℃)时 1.160kg/m3，0.0724 lb/ft3 气体相对密度，101.325 kPa(1atm)和70F时(空气=1) 0.967 汽化热，沸点下 202.76kJ/kg，87.19 BTU/1b 熔化热，熔点下 25.7kJ/kg，11.05 BTU/1b 气体定压比热容cp，25℃时 1.038kJ/（kg· k），0.248 BTU/（1b·R） 气体定容比热容cp，25℃时 0.741kJ/（kg· k），0.177 BTU/（1b·R） 气体比热容比，cp/cv 1.401 液体比热容，-183℃时 2.13kJ/（kg·k)，0.509 BTU/(1b·R) 固体比热容，-223℃时 1.489kJ/(kg·k)，0.356 BTU/(1b·R) 溶解度参数 9.082(J/cm3 )0.5 液体摩尔体积 34.677cm3 /mol 在水中的溶解度，25℃时 17.28×10-6(w) 气体黏度，25℃时 175.44×10-7Pa·s，175.44μP 液体黏度，-150℃时 0.038mPa ·s，0.038 cp 气体热导率，25℃ 时 0.02475W/(m · K) 液体热导率，-150℃时 0.0646W/(m · K) 氮主要用于合成氨，反应式为N2+3H2=2NH3( 条件为高压，高温、和催化剂。反应为可逆反应）还是合成纤维（锦纶、腈纶），合成树脂，合成橡胶等的重要原料。PVC、PE、聚乙烯、苯胺、顺酐、乙醇、聚甲醛、苯酐、聚酯的生产；合成纤维纺线，拉丝防氯化；涂料、油漆