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    氮氣在化學工業行業中的應用

    作者:管理員 發布日期: 2021.05.11 瀏覽:135

    氮氣在化學工業行業中的應用

    氮氣是氣體工業中主要的產品之一,分為高純氮氣,純氮氣,液氮,工業氮氣。制氧裝置的氮氣一般作為副產品,而且氮氣量比氧氣量還大。隨著經濟的發展,氮氣的市場不斷擴大,銷售量逐年遞增。在空氣為原料的分離裝置中,由于氮氣在空氣中含量高,分離后有大量的氮氣。氮氣在化學工業行業主要作為原料氣和保護氣使用。

    1、氮氣在化學工業行業中作為原料氣

    (1)用做生產石灰氮的原料石灰(calcium cyanamide),又名氰氨(基)化鈣,碳氮化鈣,是重要的氮肥。純凈物為白色粉末或顆粒。含氮量約34%。含有雜質的產品一般為灰黑色粉末或小球粒,含氮量20%~22%。與水作用生成氨和碳酸鈣。石灰氮是重要的氮肥,但不能直接被植物利用,必須經過水與三氧化碳的的轉化作用才能被植物吸收。一般做基肥。適用于酸性土壤。石灰氮對植物亦有毒,能殺死種子,施在成長植物的葉上,能使葉脫落,可用做脫液劑或除草劑。由氣體氮和碳化鈣在電爐中加熱到1000℃左右,結成塊狀物,冷卻后粉碎和研細,再用少量水處理使殘留的電石分解而制得。

    (2)用做合成氨的原料

    合成氨是重要的基本化工產品,是氮肥的源頭產品。氮是主要原料之一。在合成氨的工藝過程中,除少數情況外,大都不是使用純氮的,多數是在制造氫過程中引入空氣時帶入的。

    (3)做合成金屬氮化物的原料氮氣雖然在通常條件下很穩定,但在一定溫度和壓力下,卻能和大多數元素結合形成相應的氮化物。其中Li3N工業界注目,它是當前所能提供好成績的固體鋰電解質之一。其突出優點是制法簡單,在潮濕的氣氛中穩定,而且只要溫度低于Li3N的熔點,它就能和固體或液體金屬鋰共存,這就有可能在鋰電池中以金屬鋰為陽極,直接Li3N電解質接觸。此外,在常溫下,Li3N的離子電導率高,而電子電導率極低,甚至可忽略不計,這些都表明氮化鋰是一種性能優良的固體電解質材料。當前,以Li3N做固體電解質的鋰電池有Li/Li3/PbI2電池和Li/Li3N/TiS2電池等。Li3還是六方BN轉變為立方BN的有效催化劑。

    (4)做合成金屬氰化物的原料

    氰化鈉是重要的金屬氰化物。19世紀20年代中朝,布哈法先后在美國,荷蘭等國工業生產。該法以氮氣、木炭、碳酸鈉的原料,鐵為催化劑。反應溫度為800~1000℃,反應產物用液氨浸取,再過濾、濃縮、結晶得產品氰化鈉。該法原料易得,消耗不太高,但操作非常困難,生產規模較小。1947年以后已停止用該法生產。

    (5)做合成氮化硅的原料

    氮化硅是一種極其重要的類金剛石型氮化物。它具有高強度、高硬度、耐氧化、耐腐蝕和抗熱沖擊等優良性能。

    制法:粒度小于10μm和純硅粉在NH3、N2-H2或N2氣氛中加熱1200~1450℃合成。反應得到的團塊經破碎、研細即可。AIN粉末可由金屬鋁粉和氮氣在200℃下合成。

    (6)用做包裹TiN涂層的載氣

    工業上廣泛采用CVD法在鋼鐵、硬質合金或燒結碳化部件表面包裹TiN涂層。TiN涂層呈金黃色,具有金屬光澤。涂層的生成就是氫氣還原TiCl4中和Ti,Ti與N2反應生成TiN。如在軟鋼上的化學沉積條件是,反應所用TiCl4-N2-H2混合氣中載氣N2=2:1,流速為0.3dm3/min;溫度為1000~1200℃。所用氣體要求較高的純度,氣體中含有微量的氧或水都會使涂層破壞。


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