化工生產(chǎn)中的氮氣保護i法

石油化工和精細化生產(chǎn)中，有相當多的原料、半成品或成品具有易i燃易i爆性，因此在工程設(shè)計中必須采取有效的措施，防止火災(zāi)和爆i炸。物質(zhì)燃燒需要三個條件：一是可燃物；而是氧化劑；三是火源。

氮氣保護i法的實質(zhì)是減少氧氣的濃度。在實際生產(chǎn)中，許多設(shè)備會產(chǎn)生火花，如果操作溫度高于閃點，容易發(fā)生事故。此時設(shè)備應(yīng)有氮氣保護。

氮化物反應(yīng)

氮化i鎂與水反應(yīng):Mg3N2 6H2O=3Mg(OH)2 2NH3↑

在放電條件下，氮氣才可以和氧氣化合生成一氧化氮:N2 O2=放電=2NO

一氧化氮與氧氣迅速化合，生成二氧化氮2NO O2=2NO2

二氧化氮溶于水，生成硝i酸，一氧化氮3NO2 H2O=2HNO3 NO

五氧化二氮溶于水，生成硝i酸，N2O5 H2O=2HNO3

活潑金屬反應(yīng)

N2 與金屬i鋰在常溫下就可直接反應(yīng):6Li N2 === 2Li3N

N2與堿土金屬Mg 、Ca 、Sr 、Ba 在熾熱的溫度下作用: 3Ca N2 =△= Ca3N2

N2與鎂條反應(yīng):3Mg N2=點燃=Mg3N2(氮化i鎂)

非金屬反應(yīng)

N2與氫氣反應(yīng)制氨氣:N2 3H2?2NH3 (高溫 高壓 催化劑)

N2與硼要在白熱的溫度才能反應(yīng): 2 B N2=== 2BN (大分子化合物)

N2與硅和其它族元素的單質(zhì)一般要在高于1473K的溫度下才能反應(yīng)。

由于單質(zhì)N2在常況下異常穩(wěn)定，人們常誤認為氮是一種化學(xué)性質(zhì)不活潑的元素。實際上相反，元素氮有很高的化學(xué)活性。N的電負性(3.04)僅次于F、O、Cl和Br，說明它能和其它元素形成較強的鍵。另外單質(zhì)N2分子的穩(wěn)定性恰好說明N原子的活潑性。問題是目前人們還沒有找到在常溫常壓下能使N2分子活化的i佳條件。但在自然界中，植物根瘤上的一些細菌卻能夠在常溫常壓的低能量條件下，把空氣中的N2轉(zhuǎn)化為氮化合物，作為肥料供作物生長使用。所以固氮的研究一直是一個重要的科學(xué)研究課題。因此我們有必要詳細了解氮的成鍵特性和價鍵結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)場制氮/工業(yè)制氮

現(xiàn)場制氮是指氮氣用戶自購制氮設(shè)備制氮，工業(yè)規(guī)模制氮有三類:即深冷空分制氮、變壓吸附制氮和膜分離制氮。利用各空氣的沸點不同使用液態(tài)空氣分離法，將氧氣和氮氣分離。將裝氮氣的瓶子漆成黑色，裝氧氣的漆成藍色。

實驗室制法

制備少量氮氣的基本原理是用適當?shù)难趸瘎被蜾@鹽氧化，i常用的是如下幾種方法:

⑴加熱亞硝i酸銨的溶液: (343k)NH4NO2 ===== N2↑ 2H2O

⑵亞硝i酸鈉與氯化銨的飽和溶液相互作用: NH4Cl NaNO2 === NaCl 2H2O N2↑

⑶將氨通過紅熱的氧化銅: 2 NH3 3 CuO === 3 Cu 3 H2O N2

⑷氨水與Br反應(yīng):8 NH3 3 Br2 (aq) === 6 NH4Br N2↑

⑸重鉻酸i銨加熱分解: (NH4)2Cr2O7===N2↑ Cr2O3 4H2O

{6}加熱疊i氮化鈉，使其熱分解，可得到很純的氮氣，2NaN3===2Na 3N2↑