氮氣是一種有惰性的氣體,一般不與其他物質發(fā)生反應,但在一定條件下,氮可與堿金屬或堿土金屬反應,相當于在氮分子的反鍵分子軌道上填充一個電子,金屬的給電子能力越強,反應越易進行。如,在常溫下鋰可與氮直接反應,而鈣需要加熱到一定條件才能于氮氣反應:
ⅢA和ⅣA族的一些元素在加熱條件下能與氮氣反應:
在高溫、高壓和催化劑存在的條件下,氮能與氫反應生成氨:
深冷分離法
深冷分離法工藝已經歷了100多年的發(fā)展,先后經歷了高壓、高低壓、中壓和全低壓流程等多種不同的工藝流程。隨著現代空分工藝技術和設備的發(fā)展,高壓、高低壓、中壓空分流程已基本被淘汰,能耗更低、生產更安全的全低壓流程已成為大中型低溫空分裝置的。
凈化后的壓縮空氣經過緩沖罐,聯合過濾器后由膜組一端進入,氣體分子在壓力作用下在膜的高壓側接觸。混合氣體在膜的高壓側表面以不同的溶解度溶于膜內,然后在膜兩側壓力差的推動下,混合氣體的分子以不同的速度向膜的低壓側擴散。經過溶解和擴散兩個過程的選擇,終混合氣體被分離成各個組分。例如:空氣、氧氣的透過速度大于氮氣,經過膜分離之后,高壓側留下的氣體富氮,而透過去的氣體富氧
氨分解法
在高溫且有鎳的催化下,氨逐漸分解為氮氣與氫氣:
然后把混合氣在燃燒室內燃燒并控制空氣比例,讓氫氣不完全燃燒,其燃燒生成物通過除氧,干燥則可得到不同氮氫混合比的保護性氣體(其氫含量可控制在1%~25%)被使用于銅材的光亮退火(此方法僅適用于氮氣氫氣來源困難而氨價格又較低廉的情況時)。
健康危害
空氣中氮氣含量過高,使吸入氣氧分壓下降,引起缺氧窒息。吸入氮氣濃度不太高時,患者初感胸悶、氣短、疲軟無力;繼而有煩躁不安、極度興奮、亂跑、叫喊、神情恍惚、步態(tài)不穩(wěn),稱之為“氮酩酊”,可進入昏睡或昏迷狀態(tài)。吸入高濃度,患者可迅速昏迷、因呼吸和心跳停止而死亡。
潛水員深潛時,可發(fā)生氮的麻醉作用;若從高壓環(huán)境下過快轉入常壓環(huán)境,體內會形成氮氣氣泡,壓迫神經、血管或造成微血管阻塞,發(fā)生“減壓病”。
危害防治
應急處理方法:迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至上風處,并進行隔離,嚴格限制出入。建議應急處理人員戴自給正壓式呼吸器,穿一般作業(yè)工作服。盡可能切斷泄漏源。合理通風,加速擴散。漏氣容器要妥善處理,修復、檢驗后再用。
操作方法:密閉操作,提供良好的自然通風條件,操作人員經過培訓,嚴格遵守操作規(guī)程。防止氣體泄漏到工作場所空氣中。搬運時輕裝輕卸,防止鋼瓶及附件破損,配備泄漏應急處理設備。
若吸入過量氮氣應迅速脫離現場至空氣新鮮處,保持呼吸道通暢。如呼吸困難,給輸氧。呼吸心跳停止時,立即進行人工呼吸和胸外心臟按壓術,及時就醫(yī)
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