液氮是一种多组分的混合气态化石燃料。其主要成分是烷烃,其中甲烷占绝大多数,另有少量的乙烷、丙烷和丁烷。它主要存在于油田、气田、煤层和页岩层。液氮燃烧后无废渣、废水产生,相较煤炭、石油等能源有使用安全、热值高、洁净等优势。液氮又可分为伴生气和非伴生气两种。
液氮与石油生成过程既有联系又有区别:石油主要形成于深成作用阶段,由催化裂解作用引起,而液氮的形成则贯穿于成岩、深成、后成直至变质作用的始终;与石油的生成相比,无论是原始物质还是生成环境,液氮的生成都更、更迅速、更容易,各种类型的有机质都可形成液氮--腐泥型有机质则既生油又生气,腐植形有机质主要生成气态烃。因此液氮的成因是多种多样的。
归纳起来,液氮的成因可分为生物成因气、油型气和煤型气。无机成因气尤其是非烃气受到高度重视,这里一并简要介绍,还了解各种成因气的判别方法。
汽化时大量吸热接触造成 。氮气占空气78%。氮气
氮中二氧化氮气体标准物质配置
气体标准物质的制备采用称量法,其原理是向气瓶入已经浓度的某组分气体前后分别称量气瓶的质量,由陈量之差值确定加入气瓶中组分气体的质量,充入不同组分的气体,可制得混合气。根据各组分气体质量及气体摩尔质量,可计算出各组分的浓度。混合气体中每个组分的质量分数为该组分的质量与所有组分质量总合之比。当混合气体中组分浓度用摩尔分数表示时,混合气体每个组分的浓度为该组分的物质的量(摩尔数)与所有组分物质的量(总摩尔数)之比。 氮气可以用于作为深度制冷剂,由于其化学惰性,可以直接和生物组织接触,立即冷冻而不会破坏生物活性。
氮是一种常见的元素,氮气是空气中**主要的成分,大气中氮气的体积比为78.484%。氮气主要分布在地球表面的大气层中,在地层中也蕴藏有氮气。氮气在常温常压下是无色、无味、无臭气体,低温下冷凝为无色的液体,继续降温可凝固成固体。自然界中稳定存在的氮同位素有两种,即14N和15N,相对比率分别为99.635%和0.365%。重同位素可以用来作为示踪剂。在通常条件下,氮是化学惰性的。在常温、常压下,除金属锂等极少数元素外,氮几乎不与任何物质发生反应。只有在极高的温度下,双原子分子氮才会分解为单原子。在高温、高压或有催化剂存在的特定条件下,氮可以与许多物质发生反应。反应生成物中,氮主要表现为正五价或负三价。氮气一般从空气中分离得到。从空气中分离制氮可以采取低温精馏法、变压吸附法、膜分离法等方法。此外,氮也可以通过燃烧法、氨热分解法、叠氮化钠(NaN3)热分解法等方法制取。
液氮,液态的氮气。是惰性的,无色,无臭,无腐蚀性,不可燃,温度极低。氮构成了大气的大部分(体积比,重量比)。氮是不活泼的,不支持燃烧。汽化时大量吸热接触造成。氮气占空气78%。在常压下,液氮温度为-196℃;1立方米的液氮可以膨胀至696立方米21°C的纯气态氮。液氮是无色、无味,在高压下低温的液体和气体。液氮(常写为LN2),是氮气在低温下形成的液体形态。氮的沸点为-196°C,在正常大气压下温度如果在这以下就会形成液氮;如果加压,可以在更高的温度下得到液氮。在工业中,液态氮是由空气分馏而得。先将空气净化后,在加压、冷却的环境下液化,借由空气中各组分之沸点不同加以分离。人体皮肤直接接触液氮瞬间是没有问题的,超过2秒才会***且不可逆转。 液氮与石油生成过程既有联系又有区别:石油主要形成于深成作用阶段。
由氮元素的氧化态-吉布斯自由能图也可以看出,除了NH4+离子外,氧化数为0的N2分子在图中曲线的比较低点,这表明相对于其它氧化数的氮的化合物来讲的话,N2是热力学稳定状态结构。氧化数为0到+5之间的各种氮的化合物的值都位于HNO3和N2两点的连线(图中的虚线)的上方。因此,这些化合物在热力学上是不稳定的,容易发生歧化反应。在图中的一个比N2分子值低的是NH4+离子。
正价氮呈酸性,负价氮呈碱性。
由氮分子中三键键能很大,不容易被破坏,因此其化学性质十分稳定,只有在高温高压并有催化剂存在的条件下,氮气成分可以和氢气反应生成氨。同时,由于氮分子的化学结构比较稳定,氰根离子CN-和碳化钙CaC2中的C22-和氮分子结构相似。
氮分子中存在氮氮叁键,键能很大(941 KJ/mol),以至于加热到3273K时*有0.1%离解,氮分子是已知双原子分子中**稳定的。氮气是CO的等电子体,在结构和性质上有许多相似之处。
不同活性的金属与氮气的反应情况不同。与碱金属在常温下直接化合;与碱土金属 —般需要在髙温下化合;与其他族元素的单质反应则需要更高的反应条件。
利用氧和氮在中空纤维膜中的不同渗透速率来使氧、氮分离制取氮气。氮气
由于单质N2在常况下异常稳定,人们常误认为氮是一种化学性质不活泼的元素。氮气
现场制氮是指氮气用户自购制氮设备制氮,工业规模制氮有三类:即深冷空分制氮、变压吸附制氮和膜分离制氮。利用各空气的沸点不同使用液态空气分离法,将氧气和氮气分离。将装氮气的瓶子漆成黑色,装氧气的漆成蓝色。
深冷空分制氮
它是一种传统的空分技术,已有九十余年的历史,它的特点是产气量大,产品氮纯度高,无须再纯化便可直接应用于磁性材料,但它工艺流程复杂,占地面积大,基建费用高,需专门的维修力量,操作人员较多,产气慢(18~24h),它适宜于大规模工业制氮,氮气成本在0.7元/m3左右。
氮气
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