氮气的相对分子质量的单位
相对分子质量是指化学式中每个原子的相对原子质量(ar)之和。用符号Mr表示,单位为1。
氮气的化学性质非常不活泼,只能在高温高压和催化剂的条件下与氢气反应生成氨气。在放电条件下,能与氧气结合生成一氧化氮;即使ca;mg;而Sr、Ba等活性金属只有加热才能与之反应。氮的高化学稳定性与其分子结构有关。两个N原子通过三键结合形成一个氮分子,氮分子包含一个σ键和两个π键。由于π键在化学反应中最先受到攻击,而N分子中π键的能级低于σ键,π键难以打开,从而使N难以参与化学反应。
来源
氮是地球上第30丰富的元素。考虑到氮气占大气的4/5,即占大气的78%以上,我们几乎可以无限量使用氮气。氮也以硝酸盐的形式存在于各种矿物中,如智利硝石(硝酸钠)、硝石或硝石(硝酸钾)以及含有铵盐的矿物。氮存在于许多复杂的有机分子中,包括所有生物体内的蛋白质和氨基酸。
氮的使用
氮气通常被称为惰性气体,用于某些惰性气氛中进行金属处理,也用于灯泡中防止电弧,但它并不具有化学惰性。它是动物和植物生命中的基本元素,也是许多有用化合物的组成部分。氮与许多金属结合形成硬质氮化物,可用作耐磨金属。钢中少量的氮会抑制高温下的晶粒长大,也会提高某些钢的强度。它也可用于在钢上产生坚硬的表面。氮可以用来生产氨、硝酸、硝酸盐、氰化物等。制造炸药;填充式高温温度计、白炽灯泡;形成惰性材料保存材料,在干燥箱或手套袋中使用。食品冷冻过程中的液氮;作为实验室的冷却剂。
低温分离方法
深冷分离法又称深冷精馏法,是利用空气体中氮和氧的沸点不同来分离氧和氮。由于氮气的沸点(-196℃)低于氧气的沸点(-183℃),在液态空气体蒸发过程中,液氮比液氧更容易变成气态,而在空气体液化过程中,氧气比氮气更容易变成液态。由于氮气和氧气的沸点相近,液态空气体和气态空气体需要反复蒸发。冷凝;在再蒸发过程中(此过程称为低温精馏过程),高纯氮气最终可以通过精留塔顶部的气体馏分。氮气的纯度取决于精馏塔的塔板数和精馏效率。
深冷分离过程经历了100多年的发展,先后经历了高压。高低压;中压和全低压工艺等。随着现代空工艺技术和设备的发展,高压;高低压;中压空子流程基本取消,能耗更低;生产更安全的全低压工艺成为大中型低温空子机组的首选。整个低压空流程根据氧氮产品压缩环节的不同,可分为外压缩流程和内压缩流程。低压外压缩工艺生产低压氧气或氮气,然后产品气由外压缩机压缩至所需压力,供应给用户。整个低压内压缩过程是将精馏产生的液氧或液氮在冷箱中用液泵加压到用户要求的压力,然后汽化,在主换热器中再加热供给用户。主要工艺是原料空气体过滤;压缩;冷却;净化;加压;扩张;整改;分离;重新加热;外部供应。