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氮气的应用和市场
时间:2009-3-27 9:32:37  来源:本站原创  点击:4243

【摘要】氮,無臭無味無色氣體,密度1.2506kg/m3。熔點-209.86℃,沸點-195.8℃,稍溶於水和乙醇。化學性質不活躍。加熱時能與鋰、鎂、鈣、鈦等化合;在高溫下能直接與氧和氫化合。用於制硝酸、合成氨、氰氨化鈣、氰化物等。氮約占空氣的4/5,也是組成動植物體內蛋白質的成分。

 

氮,无臭无味无色气体,密度1.2506kg/m3。熔点-209.86℃,沸点-195.8℃,稍溶于水和乙醇。化学性质不活跃。加热时能与锂、镁、钙、钛等化合;在高温下能直接与氧和氢化合。用于制硝酸、合成氨、氰氨化钙、氰化物等。氮约占空气的4/5,也是组成动植物体内蛋白质的成分。

 

1 世界概况

 

美国N2的需求量最大,但增长速度最慢。据资料统计,19962001年间年均增长率低于O2 1.3个百分点;低于H2 3个百分点;低于CO2 0.5个百分点;低于美国工业气体平均增长率0.7个百分点。

日本1996N2销售量为33.5亿m3,列工业气体销售量榜首。

欧洲由于新鲜产品的冷冻、包装和保存需求增长,对N2的需求量上升(世界生产商概况详见本刊第1期“发展中的中国气体工业”)。

 

2 应用情况

 

2.1 石油工业

在石油深井的勘探和开发中,降液诱喷是一项重要的工艺。传统的降液诱喷工艺––抽吸及压风因降低深度浅,施工时间长在深井中很难达到理想的诱喷效果;混汽水排放因施工时间长也很难保证降液深度。而液氮泵车工作压力高、排量大,且氮气具有无腐蚀性、不易与各种液体发生反应的特点,因此在深井中采用氮气气举就成为一种十分有效的降液措施。

目前,新疆石油管理局等已在应用“正注氮气正顶”新工艺,既可防止降液过深造成井下事故,又可节约大量的液氮,并可以保证达到任意要求的降液深度。

2.2 在热处理中应用

在工业中大量采用气体保护炉。在热处理过程中,采用的气体是多种多样的,有用氩气保护的,有用氮基保护的,国内大量采用氮基保护气氛。

用氮基保护可以不使钢铁零部件产生氧化脱碳,从而大大提高了热处理零件的表面质量。特别是处理一些形状复杂的模具,它们经过淬火后,型腔不再进行加工,如有氧化脱碳现像将大大降低表层的硬度,也就会降低其耐磨性和使用寿命。而采用氮基保护气氛中性加热,工作表面不再产生任何氧化脱碳现像,也就提高了工件表层热处理质量,延长了工件的使用寿命。

采用氮基气氛热处理有5大优点:

(1)节约能源。与吸热式气氛相比,使用氮基气氛可节约燃料消耗25%~85%;

(2)气源丰富。氮的制备主要来自空气,气源十分丰富;

(3)可提高产品质量。氨基气氛含COH2量少,可大大减少氢脆和内氧化;

(4)适应性广。氮基气氛适用于各类碳钢、合金钢和不锈钢以及铜、铝等有色金属的热处理;

(5)氮气是中性气体,无毒、不污染环境、无爆炸危险,便于运输、管理和使用––安全性好。

综合氮基气氛热处理有明显的优势,因此我国的重点企业和项目已采用了国外先进的气源装置和氮基气氛进行各种热处理。

2.3 啤酒饮料工业、食品工业

啤酒在发酵过程中是需要O2的,O2是酵母增殖的重要因素。但在发酵结束后,尤其在封口灌装过程中,O2就成了啤酒的有害物质,是产生啤酒“老化味”及“沉淀物”等诸多问题的根源。国外的许多生产厂是以N2O2为主,即在发酵之后,利用纯度大于98%的N2,作为啤酒、输送、清酒背压、灌装等工序中的生产用气,可以有效地避免O2的危害,这是提高啤酒质量的重要环节。

N2CO2都可做啤酒生产的保护气。但N2CO2相比又具有许多显著优点,N2以空气为原料(无价),采用变压吸附(PSA)法,从空气中分离出N2,具有运行成本低、随开随用、产气速度快、占地面积小、操作简单、不用专人看管、投资小于CO2等优点,是一种理想的节能好产品(如果电价为0.75/度,则每生产1Nm3纯度98%的N2,电费价格为0.273元)。

目前,国内制氮机生产厂不少,如北京军供气体设备厂、江阴长江气体分离设备有限公司、北京市粉末冶金研究所、浙江瑞气企业空分设备有限公司等企业均有定型设备可供食品饮料工业制N2用。

N2在食品饮料工业中还可用于充N2包装、果蔬储鲜、果酱和饮料充N2O2、酒类充氮封装覆盖。

2.4 其它行业

玻璃工业我国现有浮法玻璃生产线70余条,每条浮法玻璃生产线的N2需求量为1500m3/h左右,而所配置的几乎大都是小型空分设备。这些小空分设备分散供气利少弊多(能耗高、稳定性差、占地面积大、建设费用和运行费高、布局分散、不易管理)。

而国外浮法玻璃生产线一般不专门配置小空分设备,大都实现区域内集中供气,既能保证供气质量,又便于生产管理,降低投资费用;冶金行业中除用作金属热处理保护气外,还用于金属焊接、磁性材料、金属粉末烧结;石油、天然气工业中石油化炼、石油注氮采油、天然气容器管道氮吹扫、检漏、置换,近海石油开发;化工行业中化纤、农药、合成树脂等各种化工产品生产保护气、压力送料、置换、清洗、覆盖,医药工业中中草药充氮贮藏、西药针剂充氮、药料气动传送;电子工业中集成电路及半导体器件生产的氮气保护。还有煤矿防火防爆、电缆线生产、航天工业、国防工业等。

据四川东方电工股份有限公司资料介绍,该厂选用气体渗氮工艺,虽与渗碳淬火工艺相比,渗层较薄,硬度梯度大,心部强度低,以致齿面的接触应力极限和齿根的弯曲应力极限分  .

 

 
 
 
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