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氮是地球上第30丰富的元素。考虑到氮气占大气量的4/5,即占大气的78%以上,几乎可以使用无的氮气。工业常使用分馏液态空气的方法来获得大量氮气
瑞典化学家卡尔·谢勒(Carl Scheele)和苏格兰植物学家丹尼尔·卢瑟福(Daniel Rutherford)在1772年分别发现了氮。牧师卡文迪许和拉瓦锡也在差不多的同一时间立地获得了氮。Rutherford在他的老师Joseph Black的启发下,研究含碳物质在有的空气中燃烧后所留下的残余“空气”的性质时,他用KOH除去CO2,从而获得了氮。他认为这是从已燃烧的物质中吸收了燃素的普通空气。有些人不顾A. L. Lavoisier的研究成果,直到1840年还在争论关于氮气的基本性质。
全低压空分工艺根据氧氮产品压缩环节不同,又分为外压缩流程和内压缩流程。全低压外压缩流程生产出低压氧气或氮气,然后经外置的压缩机将产品气体压缩至所需压力供给用户。全低压内压缩流程将精馏产生的液态氧或液态氮在冷箱内通过液体泵加压至用户所需压力后汽化,并在主换热器内复热后供给用户。主要工艺过程为原料空气过滤、压缩、冷却、纯化、增压、膨胀、精馏、分离、复热、外供。
该方法是以压缩空气为原料,一般以分子筛为吸附剂,在一定的压力下,利用空气中氧气和氮气分子在不同分子筛表面吸附量的差异,在一定时间内氧在吸附相富集,氮在气体相富集,实现氧、氮分离;而卸压后分子筛吸附剂解析再生,循环使用。 [3]吸附剂除了分子筛之外,还可应用活性氧化铝、硅胶等。
2、高纯氮气在金属熔铸工艺中被用于对金属熔体精炼处理,以提高铸坯质量,例如以高纯氮气为主掺合部分氢、气在铜加工中作为光亮退火热处理的保护性气体,它有效地防止铜材的高温氧化,保持铜材表面的光亮,废除了酸洗工序。以氮气为基本的木炭炉煤气(其成分为:64.1%N2,34.7%CO,1.2%H2和少量CO2)在铜熔铸时作为保护性气体,使铜熔体在浇铸面免受氧化,了产品质量。
健康危害
空气中氮气含量过高,使吸入气氧分压下降,引起缺氧窒息。吸入氮气浓度不太高时,患者初感胸闷、气短、疲软无力;继而有烦躁不安、极度兴奋、乱跑、叫喊、神情恍惚、步态不稳,称之为“氮酩酊”,可进入昏睡或昏迷状态。吸入高浓度,患者可迅速昏迷、因呼吸和心跳停止而死亡。
潜水员深潜时,可发生氮的麻醉作用;若从高压环境下过快转入常压环境,体内会形成氮气气泡,压迫神经、血管或造成微血管阻塞,发生“减压病”。
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