关于氮气论文范文资料

氮循环(Nitrogen Cycle)是描述自然界中氮单质和含氮化合物之间相互转换过程的生态系统的物质循环。 氮在自然界中的循环转化过程。是生物圈内基本的物质循环之一。如大气中的氮经微生物等作用而进入土壤，为动植物所利用，最终又在微生物的参与下返回大气中，如此反覆循环，以至无穷。 基本概念 空气中含有大约78%的氮气，占有绝大部分的氮元素。氮是许多生物过程的基本元素；它存在于所有组成蛋白质的氨基酸中，是构成诸如DNA等的核酸的四种基本元素之一。在植物中，大量的氮素被用于制造可进行光合作用供植物生长的叶绿素分子。 加工，或者固定，是将气态的游离态氮转变为可被有机体吸收的化合态氮的必经过程。一部分氮素由闪电所固定，同时绝大部分的氮素被非共生或共生的固氮细菌所固定。这些细菌拥有可促进氮气和氢化和成为氨的固氮酶，生成的氨再被这种细菌通过一系列的转化以形成自身组织的一部分。某一些固氮细菌，例如根瘤菌，寄生在豆科植物（例如豌豆或蚕豆）的根瘤中。这些细菌和植物建立了一种互利共生的关系，为植物生产氨以换取糖类。因此可通过栽种豆科植物使氮素贫瘠的土地变得肥沃。还有一些其它的植物可供建立这种共生关系。 其它植物利用根系从土壤中吸收硝酸根离子或铵离子以获取氮素。动物体内的所有氮素则均由在食物链中进食植物所获得。 氨 氨来源于腐生生物对死亡动植物器官的分解，被用作制造铵离子(NH4+)。在富含氧气的土壤中，这些离子将会首先被亚硝化细菌转化为亚硝酸根离子(NO2-)，然后被硝化细菌转化为硝酸根离子(NO3-)。铵的两步转化过程被叫做氨化作用。 铵对于鱼类来说有剧毒，因此必须对废水处理植物排放到水中的铵的浓度进行严密的监控。为避免鱼类死亡的损失，应在排放前对水中的铵进行硝化处理，在陆地上为硝化细菌通风提供氧气进行硝化作用成为一个充满吸引力的解决办法。 铵离子很容易被固定在土壤尤其是腐殖质和粘土中。而硝酸根离子和亚硝酸根离子则因它们自身的负电性而更不容易被固定在正离子的交换点（主要是腐殖质）多于负离子的土壤中。在雨后或灌溉后，流失（可溶性离子譬如硝酸根和亚硝酸根的移动)到地下水的情况经常会发生。地下水中硝酸盐含量的提高关系到饮用水的安全，因为水中过量的硝酸根离子会影响婴幼儿血液中的氧浓度并导致高铁血红蛋白症或蓝婴综合征(Blue-baby Syndrome)。如果地下水流向溪川，富硝酸盐的地下水会导致地面水体的富营养作用，使得蓝藻菌和其它藻类大量繁殖，导致水生生物因缺氧而大量死亡。虽然不像铵一样对鱼类有毒，硝酸盐可通过富营养作用间接影响鱼类的生存。氮素已经导致了一些水体的富营养化问题。从2006年起，在英国和美国使用氮肥将受到更严厉的限制，磷肥的使用也将受到了同样的限制。这些措施被普遍认为是为了治理恢复被富营养化的水体而采取的。 在无氧（低氧）条件下，厌氧细菌的“反硝化作用”将会发生。最终将硝酸中氮的成分还原成氮气归还到大气中去。 氮气(N2)的转化 有三种将游离态的N2（大气中的氮气）转化为化合态氮的方法： 生物固定 – 一些共生细菌（主要与豆科植物共生）和一些非共生细菌能进行固氮作用并以有机氮的形式吸收。 工业固氮 – 在哈伯-博施法中，N2与氢气被化合生成氨(NH3)肥。 化石燃料燃烧 – 主要由交通工具的引擎和热电站以NOx的形式产生。 另外，闪电亦可使N2和O2化合形成NO，是大气化学的一个重要过程，但对陆地和水域的氮含量影响不大。 由于豆科植物（特别是大豆、紫苜蓿和苜蓿）的广泛栽种、使用哈伯-博施法生产化学肥料以及交通工具和热电站释放的含氮污染成分，人类使得每年进入生物利用形态的氮素提高了不止一倍。这所导致的富营养作用已经对湿地生态系统产生了破坏。 全球人工固氮所产生活化氮数量的增加,虽然有助于农产品产量的提高,但也会给全球生态环境带来压力.,使与氮循环有关的温室效应、水体污染和酸雨等生态环境问题进一步加剧. [思路分析] 氮素是构成生物体的另一种必需元素，自然界中的氮素循环包括许多转化作用。空气中的氮气被固氮微生物及植物与微生物的共生体固定成氨态氮，经过硝化微生物的作用转化成硝态氮，后者被植物或微生物同化成有机氮化物。动物食用含氮的植物，又转变成动物体内的蛋白质。动物、植物、微生物的尸体及排泄物被微生物分解后，又以氨的形式释放出来，这种过程叫做氨化作用。由硝化菌产生的硝酸盐在无氧条件下被一些微生物还原成为氮气，重新回到大气中，开始新的氮素循环。微生物在氮素循环中的几种作用归纳为：固氮作用、硝化作用、同化作用、氨化作用和反硝化作用。 [解题过程] 氮素在自然界中有多种存在形式.其中数量最多的是大气中的氮气,总量约×1015t.除了少数原核生物以外,其他所有的生物都不能直接利用氮气,必须通过以生物固氮为主的固氮作用才能被植物吸收利用,动物直接或间接以植物为食获取氮. 构成氮循环的主要环节是:生物体内有机氨的合成,氨化作用,硝化作用,反硝化作用和固氮作用. 植物吸收土壤中的铵盐和硝酸盐,进而将这些无机氮同化成植物体内的蛋白质等有机氮. 动物直接或间接以植物为食物,将植物体内的有机氮同化成动物体内的有机氮.这一过程叫做生物体内有机氮的合成. 动植物的遗体,排泄物的残落物中的有机氮被微生物分解后形成氨,这一过程叫做氨化作用. 氨化作用和硝化作用产生的无机盐,都能被植物吸收利用.在氧气不足的条件下,土壤中的硝酸盐被反硝化细菌等多种微生物还原成亚硝酸盐,并且进一步还原成分子态氮,分子态氮则返回到大气中,这一过程叫做反硝化作用. 大气中的分子态氮被还原成氨,这一过程叫做固氮作用.没有固氮作用,大气中的分子态氮就不能被植物吸收利用. 地球上固氮作用的途径有三种:生物固氮,工业固氮和大气固氮.据科学家估算,每年生物固氮的总量占地球上固氮总量的90%左右,可见,生物固氮在地球的氮循环中具有十分重要的作用. 氮素是农作物从土壤中吸收的一种大量元素,土壤每年因此要失去大量的氮素.大量施用氮素化肥能保证植物的生长需要,使粮食增产,但同时又造成土壤板结和环境污染.所以人们研究生物固氮,通过生物固氮这条途径使土壤中的氮素得到补充,有利于环保和可持续发展.

空气的成分 空气的成分之一 在远古时代，空气曾被人们认为是简单的物质，在1669年梅猷曾根据蜡烛燃烧的实验，推断空气的组成是复杂的。德国史达尔约在1700年提出了一个普遍的化学理论，就是“燃素学说”。他认为有一种看不见的所谓的燃素，存在于可燃物质内。例如蜡烛燃烧，燃烧时燃素逸去，蜡烛缩小下塌而化为灰烬，他认为，燃烧失去燃素现象，即：蜡烛-燃素=灰烬。然而燃素学说终究不能解释自然界变化中的一些现象，它存在着严重的矛盾。第一是没有人见过“燃素”的存在；第二金属燃烧后质量增加，那么“燃素”就必然有负的质量，这是不可思议的。1774年法国的化学家拉瓦锡提出燃烧的氧化学说，才否定燃素学说。拉瓦锡在进行铅、汞等金属的燃烧实验过程中，发现有一部分金属变为有色的粉末，空气在钟罩内体积减小了原体积的1/5，剩余的空气不能支持燃烧，动物在其中会窒息。他把剩下的4/5气体叫做氮气（原文意思是不支持生命），在他证明了普利斯特里和舍勒从氧化汞分解制备出来的气体是氧气以后，空气的组成才确定为氮和氧。 空气的成分之二 空气的成分以氮气、氧气为主，是长期以来自然界里各种变化所造成的。在原始的绿色植物出现以前，原始大气是以一氧化碳、二氧化碳、甲烷和氨为主的。在绿色植物出现以后，植物在光合作用中放出的游离氧，使原始大气里的一氧化碳氧化成为二氧化碳，甲烷氧化成为水蒸气和二氧化碳，氨氧化成为水蒸气和氮气。以后，由于植物的光合作用持续地进行，空气里的二氧化碳在植物发生光合作用的过程中被吸收了大部分，并使空气里的氧气越来越多，终于形成了以氮气和氧气为主的现代空气。 空气是混合物，它的成分是很复杂的。空气的恒定成分是氮气、氧气以及稀有气体，这些成分所以几乎不变，主要是自然界各种变化相互补偿的结果。空气的可变成分是二氧化碳和水蒸气。空气的不定成分完全因地区而异。例如，在工厂区附近的空气里就会因生产项目的不同，而分别含有氨气、酸蒸气等。另外，空气里还含有极微量的氢、臭氧、氮的氧化物、甲烷等气体。灰尘是空气里或多或少的悬浮杂质。总的来说，空气的成分一般是比较固定的。 由于地球有强大的吸引力，使百分之八十的空气集中在离地面平均为十五公里的范围里。这一空气层对人类生活、生产活动影响很大。人们通常所说的大气污染指的是这一范围内的空气污染。工业的发展，向空气排放了有害物质，污染了空气，使空气里增加了有害成分。当空气里的有害物质达到一定浓度后，就会严重地损害人类的健康和农作物的生长，破坏了某些物质，又会使人的能见度降低，影响交通安全等等。因此，必须大力防止空气的污染。 排放到空气里的有害物质，可以分为以下几类：粉尘类（如炭粒等），金属尘类（如铁、铝等），湿雾类（如油雾、酸雾等），有害气体类（如一氧化碳、硫化氢、氮的氧化物等）。从世界范围来看，排放量较多、危害较大的有害气体是二氧化硫和一氧化碳。二氧化硫是煤、石油在燃烧中产生的。一氧化碳主要是汽车开动时排出的。从全球估计，一氧化碳的排出量超过二氧化硫的排出量。 防止空气污染，保护环境，是关系到保护人民健康，关系到多快好省地发展社会主义工农业生产的大事。我们一定要在实现四个现代化的同时，解决好环境保护的问题。

第一部分 化学品及企业标识化学品中文名称：氮化学品英文名称： Nitrogen

文档介绍：毕业论文***工艺姓 名 学 号 专业 有机化工生产技术 班级 指导教师 完成时间 化学与环境工程系摘要***是基本化学工业的重要产品之一,也是一种重要的化工原料,产量在各类酸中仅次于硫酸。工业上制取浓***(HNO3浓度高于96%)的方法有三种:一是在有脱水剂的情况下,用稀***蒸馏制取的间接法,习惯上称“间硝";二是由氮氧化物、氧及水直接合成浓***,称为’直硝’;三是包括:氨氧化、超共沸酸(75%—80%HNO3)生产和精馏的直接法。本文仅探讨超共沸精馏法。关键词:浓***、氨氧化、超共沸精馏法目录第一章.***的性质.用途及方法 ***的性质 ***的用途 ***的生产方法 4第二章.***生产的基本原理及工艺条件的选择 氨的催化氧化及原理 氨氧化催化剂 氨催化氧化的工艺条件 氨氧化炉的结构和技术特性 一氧化氮的氧化 氮氧化物的吸收 吸收工艺条件的选择 ***尾气的处理 14第三章.工艺流程的选择 工艺流程的选择 流程说明 17致谢 20第一章.***的性质.用途及方法***的性质纯***为带有窒息性与刺激性的无色液体,其相对密度,沸点℃,熔点‐℃,分为浓***和稀***。无水***极不稳定,一旦受热见光就会分解,生成二氧化氮和水。***能与任意比例的水混合,形成浓***(96%~98%HNO3 )和稀***(45%~70%HNO3)。***是三大强酸之一,具有很强的氧化性。除金、铂及一些稀有金属外,各种金属都能与稀***作用生成***盐。由浓***与盐酸按1:3(体积比)组成的混合液称为“王水”,能溶解金和铂,故称“王水”。***还具有强烈的硝化作用,与硫酸制成的混酸能与很多有机化合物结合成硝化物。***的用途***是一种重要得化工原料,在各类酸中,产量仅次于硫酸。工业***依HNO3含量多少分为浓***(96%—98%)和稀***(45%—70%)。稀***大部分用于制造***铵、***磷肥和各种***盐。浓***最主要用于国防工业,是生产三硝基甲苯(TNT)、硝化纤维、***等的主要原料。生产***的中间产物——液体四氧化二氮是火箭、导弹发射的高能燃料。***还广泛用于有机合成工业;用***将苯硝化并经还原制得苯***,用***氧化,苯可制造邻苯二甲酸,均用于染料生产。此外,制药、塑料、有色金属冶炼等方面都需要用到***。***的生产方法工业上生产***的原料主要是氨和空气,采用氨的接触催化氧化的方法进行生产的。其总反应是式为:NH3+2O2=HNO3+H2O此反应由3步组成,在催化剂的作用下,氨氧化为一氧化氮;一氧化氮进一步氧化为二氧化氮;二氧化氮被水吸收生成***。可用下列反应式表示:4NH3+5O2=4NO+6H2O2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO氨催化氧化法能制得45%—60%的稀***第二章.***生产的基本原理及工艺条件的选择 氨的催化氧化及原理氨和氧可以进行下列三个反应:4NH3+5O2=4NO+6H2O △H=(1) 4NH3+4O2=2N2O+6H2O△H=(2)4NH3+3O2=2N2+6H2O△H=(3)除此以外,还可能发生下列反应:2NH3=N2+3H2△H=(4)2NO=N2+O2△H=(5)4NH3+6NO=5N2+6H2O△H=(6)不同温度下,上述式(1)~式(4)的平衡常数见表1表1不同温度下氨氧化或氨分解反应的平衡常数(p=)温度/×××××××××××××××××××××××××××104从表1可知,在一定温度下,几个反应的平衡常数都很大,实际上可视为不可逆反应,比较各反应的平衡常数,以式(3)为最大。如果对反应不加任何控制而任其自然进行,氨和氧的最终反应产物必然是氮气。欲获得所要求的产物NO,不可能从热力学去改变化学平衡来达到目的,而只可能

（一）空气污染事故近代史上有好几次重大的空气污染事故(表2-6-1)，它们说明污染水平很高时所发生的危险情况。事故期中的死亡人数与该地区平时的死亡人数相比，往往超过很多。1952年伦敦烟雾事故就是一例。而且死亡人数中，心脏和呼吸系统疾病占84%，市区中支气管炎的死亡人数增加10倍，看来对已有慢性呼吸系统或心脏病人的影响很大。表2-6-1 50年代前后五大空气污染事故发生时间 发生地点 主要污染物 中毒情况 中毒症状 致害原因 1930年12月 比利时马斯河谷 烟尘及SO2 几千人呼吸道发病，约60人死亡 流泪、喉痛、声嘶、咳嗽、呼吸短促、胸口窒闷、恶心、呕吐 硫氧化物－SO2和SO3烟雾的混合物，加上空气中的金属氧化物颗粒，加剧对人体的刺激作用 1948年10月 美国多诺拉镇 烟尘及SO2 4天内有43%（约6000人）患病，17人死亡 咳嗽、喉痛、胸闷、呕吐、腹泻 SO2、SO3、金属元素及硫酸盐类气溶胶对呼吸道的影响 1952年12月 英国伦敦 烟尘及SO2 5天内4000人死亡，后又连续发生3次 胸闷、咳嗽、喉痛、呕吐 SO2在金属颗粒物催化作用下生成SO3及硫酸和硫酸盐气溶胶吸入肺部 每年5－10月 美国洛杉矶 光化学烟雾 75%居民患眼病 刺激眼、喉、鼻，引起眼病、喉头炎、头痛 NOX及碳氢化合物在阳光（紫外线）作用下产生的二次污染物－光化学烟雾 1970年 日本四日市 SO2、煤尘重金属粉尘 患者500多人，其中有10多人在气喘病中死亡 支气管炎、支气管哮喘、肺气肿 有毒重金属微粒及二氧化硫吸入肺部空气污染事故的一些特征可归纳如下：1、逆温层和低风速，使空气处于停滞状态。2、烟、SO2及其它污染物浓度增大引起咳嗽、眼痛及其它疾病。3、污染水平达高峰时死亡率增大。4、年岁越大，过度死亡越多。5、各种年岁的死亡人数均增加。6、死亡多由于呼吸系统和心脏疾病所引起。7、多种污染物的结合，使各种疾病增加。8、事故持续5～7天。（二）慢性健康影响空气污染引起的急性死亡显而易见，但低水平污染对健康的连续慢性影响则很难得到精确的结论。例如，近年美国肺癌死亡人数大量增加，在1969年它已成为男人癌症死亡中比例最大的一项，总共死亡5万男人和1万妇女。由于最初接触致病污染物到检查出得病的时间约需30年，因而致病的因素较复杂。一般研究时，借分析比较城市和农村该病的死亡率来判断。例如表2-6-2列出利物浦地区1952－1954年间，市区与郊区肺癌的死亡率。表2-6-2 肺癌死亡率对比（年龄在14－74岁的每1万人中的死亡人数）吸烟类型 乡村 城市 不吸烟 14 131 用烟斗抽烟 41 143 抽纸烟－轻度 87 297 抽纸烟－中度 183 287 抽纸烟－严重 363 394由表可见，吸烟与肺癌关系密切；而且居住的地区同样与肺癌关系密切，尤以不吸烟者最明显。总的看来城市的肺癌发病率约为乡村的两倍，此外，发病率也和在城市居住时间的长短有关。我国城市居民肺癌的发病率也很高，其中最高的是上海市，据1980年资料统计，在各种死亡因素中，肺癌死亡率达。而且城市居民呼吸系统疾病明显高于郊区居民。表2-6-3是北京市交通民警与园林工人呼吸道疾病的比较情况。由表可见，无论是肺结核，还是慢性鼻炎或咽炎，交通民警的发病率都显著高于园林工人。表2-6-3 北京交通民警与园林工人呼吸道疾病比较项目 交通民警 园林工人 肺结核（％） ± 无 慢性鼻炎（％） ± ± 咽炎（％） ± ±可以肯定的是，城市环境会引起肺癌，但不能说一定是由于空气污染所致。不过动物试验证明，空气中多环的有机化合物是致肺癌的物质。慢性支气管炎和气喘病也有类似的情况：即吸烟者、城市居民和男人发病率都很高，而且有很多证据说明，空气污染加重了这些疾病。