氮气的物理性质
氮在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),在标准情况下的气体密度是1.25g·dm-3,氮气在标准大气压下,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。
氮气在水里溶解度很小,在常温常压下,1体积水中大约只溶解0.02体积的氮气。它是个难于液化的气体。在水中的溶解度很小,在283K时,一体积水约可溶解0.02体积的N2,氮气在极低温下会液化成白色液体,进一步降低温度时,更会形成白色晶状固体。在生产中,通常采用灰色钢瓶盛放氮气。
氮气的用途
1、 金属加工:光亮淬火、光亮退火、渗氮、氮碳共渗、软碳化等热处理的氮气源;焊接及粉末冶金烧结过程中的保护气等。
2、化工合成: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。氮是一种营养元素还可以用来制作化肥。例如:碳酸氢铵NH4HCO3,氯化铵NH4Cl,硝酸铵NH4NO3等等。
3、电子工业:大规模集成电路、彩电显像管、电视机和收录机元件及半导体元件处理的氮气源。
4、 冶金工业:连铸、连轧、钢材退火的保护气;转炉顶底复合吹氮炼钢,转炉炼钢的密封,高炉炉顶的密封,高炉炼铁煤粉喷吹用气等。
5、 食品保鲜:粮食、水果、蔬菜等的充氮贮藏与保鲜;肉类、乳酪、榨菜、茶叶及咖啡等的充氮保鲜包装;果汁、生油及果酱等的充氮排氧保鲜;各类瓶酒的净化与覆盖等。
6、 医药工业:中药(如人参)的充氮贮藏与保鲜;西药针剂充氮;贮藏及容器的充氮;药料气动输送的气源等。
7、 化学工业:置换、清洗、密封、检漏、干法熄焦中的保护气;催化剂再生、石油分馏、化纤生产等用气。
8、 化肥工业:氮肥原料;置换、密封、洗涤、保护触媒等用气。
9、 塑料工业:塑料粒子的气动传输;塑料生产及贮藏中的防氧化等。
10、 橡胶工业:橡胶的包装、贮存;轮胎生产等。
11、玻璃工业:浮法玻璃生产过程中的保护气。
12、石油工业:贮藏、容器、催化裂化塔、管道等的充氮净化;管路系统的气压试漏等。
13、近海石油开发;近海石油开采中平台的气体复盖、压注氮气开采石油、贮罐、容器等的惰化。
14、仓储:防止地窖、仓库中易燃物着火爆炸而充以氮气。
15、海运:油轮清洁保护用气。
16、宇航技术:火箭燃料增压剂、发射台置换气和安全保护气,宇航员操纵气、空间模拟室,飞机燃料管路的清洗气等。
17、石油天燃气及采煤工业中的应用:油井内充入氮气不但可以提高井内压力,增大采油量,充入的氮气还可以作为钻杆测度中的缓冲垫,完全避免了井内泥桨压力挤扁下部试管柱的可能性。此外,在进行酸化、压裂、水力喷孔、水力封隔器坐封等井下作业中,也要用到氮气。在天然气中充填氮气可以降低热值。在原油更换管道时,可用液氮烧注两端物料,使之固化封堵。
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