液氮纯度研究论文

分类: 教育/科学 >> 科学技术 >> 工程技术科学 问题描述: 工业上制造氮气有哪些方法呢?请尽量列举,并告诉我具体方法. 解析: 磁性材料生产企业如何选择供氮方式 黄落星 （江阴市长江气体分离设备有限公司，江苏江阴 214401） 1 序言 磁性材料中高性能MnZn铁氧体（高μi和功率铁氧体）的烧结和NdFeB等稀土永磁合金生产中的细粉碎工序都需要高纯氮气进行保护，以防止磁体（粉）在工艺过程中的氧化。 众所周知，MnZn铁氧体是由Fe、Mn、Zn的氧化物在高温烧结时产生固相反应生成的。Mn、Fe极易变价，在不同的温度和气氛（氧分压）条件下，Mn、Fe的价态是不同的，要使MnZn铁氧体达到所要求的磁性能，必须保证其中各金属离子处于特定的价态和适宜的晶体结构，除有合适的配方外，关键是应在平衡气氛条件下进行烧结，而保护气体则是实施平衡气氛烧结的基本物质条件之一。氮窑清洗仓的氮中氧含量希望在50×10－6以下，故要求氮气的纯度在99．995％以上，且对杂质气（O2、H2）的量有较严格的限制：一条年产1000吨左右的MnZn铁氧体生产线，一般氮耗量在100～120Nm3／h。 NdFeB等稀土永磁合金中的稀土金属即使是在常温条件下，也很易氧化而导致稀土永磁合金性能降低，过量氧化将使合金性能大为恶化。因为1份氧能使6份（重量）的稀土元素氧化而失去作用。以NdFeB为例，要制得N45的磁体必须保证其生产工艺环境中的氧含量≤0．01％，最终产品中的氧含量为0．09±0．02％（质量分数）〔1〕。若用氮气作为工艺环境气体其氮气纯度必须在99．99％以上。 目前国内外大规模工业化生产稀土永磁合金的制（细）粉工序都采用一种名为“氮气流磨”的设备，它是利用高速氮气流带动物料相互碰撞而达到研磨效果的，制得的粉料粒径要求在3～5μm，有很大的表面积，极易氧化，故氮气必须是高纯级，对O2、H2等杂质气量也有严格要求。年生产100吨左右的NdFeB生产线通常要消耗60Nm3／h左右的高纯氮气。 2 磁性材料生产用氮气的技术要求 从使用着眼，氮气有四个基本参数需要注意，即纯度、流量、露点和压力，参数值因用途不同而异，供需双方为取得共识，有必要先简单介绍一下四个技术参数的概念。 2．1 纯度 纯度是氮气的一个重要技术参数，按国标氮气的纯度分为工业用氮气、纯氮和高纯氮三级，它们的纯度分别为99．5％（O2≤0．5％），99．99％（O2≤0．01％）和99．999％（O2≤0．001％）。 2．2 流量 它是指气体流动过程中，单位时间内通过任一截面的气体量。流量有两种方式来表示，即体积流量和质量流量。前者指通过管路任一截面的气体体积，后者为通过的气体质量，在气体工业中一般均采用体积流量以m3／h（或L／h）为度量单位。因气体体积与温度、压力和湿度有关，为便于比较通常所说的体积流量是指标准状态（温度为20℃，压力为0．101MPa，相对湿度为65％）而言，此时的流量以Nm3／h为单位，“N”即表示标准状态。 2．3 压力 压力有表压和绝对压力之分，工程上把大于大气压力并以大气压力为起点（零点）来表示的压力称为“表压”，把压力为零时称为“绝对压力”，在气体行业中，若无特殊说明其压力均指表压，其单位为MPa，在许多计算中，常要用“绝对压力”，它们之间有如下关系： 绝对压力＝表压＋大气压力 2．4 露点 它是指气体中的水份从未饱和水蒸气变成饱和水蒸气的温度。当未饱和水蒸气变成饱和水蒸气时，有极细的露珠出现，出现露珠时的温度叫做“露点”，它表征气体中的含水量，露点越低，表示气体中的含水量越少，气体越干燥。露点和压力有关，因此又有大气压露点（常压露点）和压力下露点之分。大气压露点是指在大气压力下水份的凝结温度，而压力下露点是指该压力下的水份凝结温度，两者有换算关系（可查换算表），如压力0．7MPa时压力露点为5℃，则相应的大气压（0．101MPa）露点则为－20℃。在气体行业中，若无特殊说明，所指的露点均为大气压露点。 上面简介了气体几个参数的意义，磁性材料用氮气可根据其工艺要求，提出参数的具体指标： （1）氮气流量。流量的确定主要依据是用氮设备的类型、设备数量和生产工艺。以MnZn铁氧体烧结用氮窑为例，长窑和短窑，单板窑和双板窑，进行致密化烧结和不进行致密化烧结，调窑水平不同等用气量都有较大差别。此外，在确定氮气用量时，还应留有适当余量。 （2）氮气纯度。依据生产工艺确定，对于磁性材料一般都要求高纯氮——纯度≥ ，O2和H2含量在一定范围。 （3）压力。依据设备和工艺来确定其氮气的最低压力值，然后利用调压阀调节到工艺所需压力。 （4）露点。水气也是一种氧化性气体，当然应有限制。对于磁性材料用氮而言，通常只要露点≤－60℃，即氮中水份含量≤10．7×10－6就可满足工艺要求。 3 高纯氮源 能满足磁性材料使用的高纯氮源有以下三类可供选择： 3．1 瓶装氮气 钢瓶容积为40L，额定充压15MPa，足额贮气6m3，根据用户需求不同，瓶装氮气的纯度有99．5％，99．99％和99．999％之分，磁性材料用氮其纯度为≥99．995％，它是深冷空分之产品，通过膜压机灌充而得。按规定氮气钢瓶外涂黑色漆并有黄色漆字“氮”标识，另外有标牌标明其“纯度”及检验合格等。由于各地的供求情况不同，瓶装高纯氮气的价格有很大差异，从18～90元／瓶不等，即氮气价为3～15元／m3。 3．2 液氮 液氮是深冷空分制氮的产物，在标准状态下，1m3液氮可气化为643m3的氮气，但使用时的实际利用率一般在95％上下，即1m3液氮能实际利用的氮气约为610m3左右，目前市场液氮价格平均为1000元／m3左右，则氮气单价为1．67元／m3。 使用液氮时，用户必须配备液氮贮罐与流量相应的气化器及与压力相应的调压阀等。液氮纯度高，质量稳定，供应一般有保证，使用方便。 3．3 现场制氮 现场制氮是指氮气用户自购制氮设备制氮，目前国内外，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。 3．3．1 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。 3．3．2 变压吸附制氮与氮气纯化装置相组合 变压吸附（Pressure Swing Adsorption，简称PSA）气体分离技术是非低温气体分离技术的重要分支，是人们长期来努力寻找比深冷法更简单的空分方法的结果。七十年代西德埃森矿业公司成功开发了碳分子筛，为PSA空分制氮工业化铺平了道路。三十年来该技术发展很快，技术日趋成熟，在中小型制氮领域已成为深冷空分的强有力的竞争对手。 变压吸附制氮是以空气为原料，用碳分子筛作吸附剂，利用碳分子筛对空气中的氧和氮选择吸附的特性，运用变压吸附原理（加压吸附，减压解吸并使分子筛再生）而在常温使氧和氮分离制取氮气。 变压吸附制氮与深冷空分制氮相比，具有显著的特点：吸附分离是在常温下进行，工艺简单，设备紧凑，占地面积小，开停方便，启动迅速，产气快（一般在30min左右），能耗小，运行成本低，自动化程度高，操作维护方便，撬装方便，无须专门基础，产品氮纯度可在一定范围内调节，产氮量≤2000Nm3／h。但到目前为止，除美国空气用品公司用PSA制氮技术，无须后级纯化能工业化生产纯度≥99．999％的高纯氮外（进口价格很高），国内外同行目前一般用PSA制氮技术只能制取氮气纯度为99．9％的普氮（即O2≤0．1％），个别企业可制取99．99％的纯氮（O2≤0．01％），纯度更高从PSA制氮技术上是可能的，但制作成本太高，用户也很难接受，所以用非低温制氮技术制取高纯氮还必须加后级纯化装置。氮气纯化方法（工业规模）目前有三种： （1）加氢除氧法。在催化剂作用下，普氮中残余氧和加入的氢发生化学反应生成水，其反应式：2H2＋O2＝2H2O，再通过后级干燥除去水份，而获得下列主要成份的高纯氮：N2≥99．999 ％，O2≤5×10－6，H2≤1500×10－6，H2O≤10．7×10－6。制氮成本在0．5元／m3左右。 （2）加氢除氧、除氢法。此法分三级，第一级加氢除氧，第二级除氢，第三级除水，获得下列组成的高纯氮：N2≥99．999％，O2≤5×10－6，H2≤5×10－6，H2O≤10．7×10－6。制氮成本在0．6元／m3左右。 （3）碳脱氧法。在碳载型催化剂作用下（在一定温度下），普氮中之残氧和催化剂本身提供的碳发生反应，生成CO2。反应式：C＋O2＝CO2。再经过后级除CO2和H2O获得下列组成的高纯氮气：N2≥99．999％，O2≤5×10－6，CO2≤5×10－6，H2O≤10．7×10－6。制氮成本在0．6元／m3左右。 上述三种氮气纯化方法中，方法（1）因成品氮中H2量过高满足不了磁性材料的要求，故不采用；方法（2）成品氮纯度符合磁性材料用户的要求，但需氢源，而且氢气在运输、贮存、使用中都存在不安全因素；方法（3）成品氮的质量完全可满足磁性材料的用气要求，工艺中不使用H2，无加氢法带来的问题，氮中无H2且成品氮的质量不受普氮波动的影响，故和其他氮气纯法相比，氮气质量更加稳定，是最适合磁性材料行业中一种氮气纯化方法。 3．3．3 膜分离空分制氮与氮纯化装置相组合 膜分离空分制氮也是非低温制氮技术的新的分支，是80年代国外迅速发展起来的一种新的制氮方法，在国内推广应用还是近几年的事。 膜分离制氮是以空气为原料，在一定的压力下，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。它与上述两种制氮方法相比，具有设备结构更简单、体积更小、无切换阀门、操作维护也更为简便、产气更快（3min以内）、增容更方便等特点，但中空纤维膜对压缩空气清洁度要求更严，膜易老化而失效，难以修复，需要换新膜，膜分离制氮比较适合氮气纯度要求在≤98％左右的中小型用户，此时具有最佳功能价格比；当要求氮气纯度高于98％时，它与同规格的变压吸附制氮装置相比，价格要高出30％左右，故由膜分离制氮和氮纯化装置相组合制取高纯氮时，普氮纯度一般为98％，因而会增加纯化装置的制作成本和运行成本。 除上述三种高纯氮现场制气方法外，近年来又出现了一种租赁供氮方式即由用户租赁制氮设备现场制气或由制氮设备生产企业在氮气使用现场制氮，用户买气，按量付款。因供气量多少不同，价格在1．0～1．4元／m3左右。虽然单位制氮成本比自购设备现场制氮要高，但一次性投资少，使用方便，用户无风险，但此种方式适宜于用气量较大的场合，否则，租赁费用会增加。各种高纯氮源氮气单价汇总如表1。 4 供氮方式的选择 上述几种高纯氮源从氮气质量上来讲，均可满足磁性材料的用气要求，但在氮气成本上差异较大，用气量愈大，差异愈显著。企业选择何种供氮方式，应在充分了解各供气方式特点的基础上，根据本企业的产品、生产工艺、生产规模、用气设备类型、数量、资金状况、发展规划等综合考虑供氮方式和供氮规模。 4．1 NdFeB生产线 NdFeB生产线主要用氮设备为“气流磨”，根据生产规模来决定“气流磨”的类型和数量，氮气用量就依此而定了下来，目前国内生产企业除极少数生产规模很小，而采用瓶装氮外，其他各企业有的采用液氮，有的采用PSA现场制氮。 4．2 MnZn铁氧体生产线 4．2．1 真空气氛炉 以真空气氛炉为烧结设备的，因真空气氛炉是间歇式作业，一般以24h为一生产周期，单台用气量不大，且非连续均衡用气而是相对集中，短时内用气量较多，这类企业往往生产规模都不大，几乎全都采用瓶装氮气，使用灵活、方便。虽然氮气单价在各种供氮方式中是最高的，但因总用气量有限，故经济上尚能承受。 4．2．2 氮窑 以氮窑为烧结设备的，因氮窑是连续作业的设备，用气量较多，而且从趋势来看，各企业新置氮窑正向长窑和长双板窑方向发展，单台用气量一般在30～50Nm3／h。氮窑的烧结的工艺特点决定了供气的连续性，氮气的高纯性，氮量的匹配性和氮气纯度、流量、压力的稳定性和用氮气要低成本，这是氮窑供气的基本要求，显然使用瓶装氮气已不适宜。目前国内企业采用的供氮方式主要有两种，即液氮和现场制氮。 （1）液氮。使用液氮者，在企业建立之时，一般生产规模都不大，通常只有一两条窑，虽然知道现场制氮的成本最低，但由于资金或是考虑到以后的发展等原因，大都决定是先采用液氮，以后视企业情况而定。一旦企业扩能或资金情况允许，从降低生产成本着眼，大都会改用现场制氮方式，但企业若资金允许而近两年内又无扩能计划，笔者认为单台窑用气量超过30Nm3／h，还是自购PSA制氮设备制氮为佳。因与使用液氮相比，30Nm3／h制氮机组年氮费可节省约24万元，设备总投入在40万元左右，一年半左右可收回设备投资，PSA制氮机寿命可达10年，10年内可省氮费200万元。 （2）现场制氮。自购设备现场制取高纯氮，虽然一次性投资较大，但运行成本较低（0．7元／m3以内）。它与采用液氮相比，相同的用气量，每年节约的费用可在一年半以内收回设备全部投资。现场制氮的三种技术——深冷空分制氮、PSA制氮和膜分离制氮各有特点，且在不同产氮量及氮气纯度范围各有优势，已有文章〔2〕专门对三者进行了投资价值分析，结论是氮气纯度为99．99％以上，产氮量在500Nm3／h以内，PSA制氮（加纯化）可以与深冷空分竞争。 目前国内磁性材料（MnZn铁氧体）生产企业采用现场制氮又有两种方式即深冷空分制氮和PSA制氮（加纯化）。 ①深冷空分制氮。这类企业建立于90年代前，建立时就有相当规模，从经济角度来看不宜采用液氮，而当时深冷空分制氮又是国内唯一的工业化制氮技术，加之资金条件能允许，故采用了深冷空分制氮。限于当时的生产规模，制氮设备的产氮量均在200Nm3／h以下。设备能耗高，故障率高，要定期大修。进入90年代中期，由于新的制氮技术——PSA制氮在国内迅速发展和推广应用，它显示了许多独特的优点，故愈来愈受到中小型氮气用户的欢迎。 ②PSA制氮。PSA制氮和氮气纯化相组合制取高纯氮采用的是下面的工艺流程和设备配置： 液氮贮罐是任何磁性材料企业现场制氮都必须配备的，它的作用是在设备正常维护（如空压机换油和空气净化设备的滤芯清洗或更换）时的短时停机或设备偶发故障的停机维修时保证供气的连续性的备用措施。此工艺制取的高纯氮气质量完全可与液氮相比。配备了液氮贮罐，用户已无供气的后顾之忧，实践也充分证明了这点。江阴市长江气体分离设备有限公司自1997年以来已有四套PSA高纯制氮机组一直在浙江、江西、山东等四家MnZn铁氧体生产企业使用，设备运行良好，技术成熟，质量稳定，完全可满足高档磁芯的生产要求；这四家企业中原有三家是使用液氮，一家是使用深冷空分，因故障频发，难以修复，而改用了长江制氮设备都取得了显著的效益。 企业一旦决定采用现场制氮，应明确技术要求，对供应商进行考察和全面评估，择优而廉者选之。 5 结论 （1）明确对氮源的要求是选择供氮方式的前提。 （2）熟悉各种氮源的特点是选择供氮方式的基础。 （3）用氮量在30Nm3／h以上时，选择现场制氮比较经济，用气量越大，效益越显著。 （4）用氮量在500Nm3／h以下时，PSA高纯制氮机组现场是最佳选择。 参考文献： [1] 杨达起等.第四届全国磁性材料与器件应用技术交流会论文集.. [2] 郑林强.机械工业气体分离设备科技信息变压吸附分网第二次全网大暨学术交流会论文集..

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冻伤。

液氮是一个较为方便的冷源，因液氮特有的性质，已逐步受到人们的重视和认可，在畜牧业、医疗事业、食品工业、以及低温研究领域等方面得到越来越普遍的应用。在电子、冶金、航天、机械制造等方面应用不断拓宽和发展。

一、液氮在畜牧业方面的应用1、广泛用于家畜冻配改良技术。2、家畜及多种动物的胚胎移植中，制备生存胚胎 现在多接纳胚胎冷冻仪，属智能型冷冻仪。

该仪器接纳微机控制技能，专用软件，能较正确地控制液氮的施放量，从而包管被冻存的生物成品以相宜的冷冻速率降温冷冻。3、液氮超低温收藏微生物技能 将菌种收藏在-196℃的液氮恒久收藏方法，它的原理是利用微生物在-130℃以下新陈代谢趋于制止而有用地收藏微生物。

4、农业生物基因生存5、生存液氮疫苗6、用液氮治疗奶牛 *** 乳孔外口闭合、家畜皮肤瘤子等也较为平凡。二、液氮在医疗奇迹应用1、低温医学2、临床医学 液氮是现在冷冻外科中应用最广泛的冷冻剂。

是现在为止发明的一种最好的制冷剂，把它注入低温医疗器内，就像手术刀一样，可以做任何手术。三、液氮在食品产业应用 1、液氮在食品速冻中的应用 液氮速冻具有以下明显的长处：① 冷冻速率快（冻结速率比一样通常冻结方法约快30-40倍）：接纳液氮速冻，可使食品敏捷通过0℃~5℃最大冰晶生长带，食品研究职员已在这方面做了有益的实验。

②连结食品品格：由于液氮速冻时间短，经液氮速冻的食品可以最大限度地连结加工前的色、香、味及营养代价。段振华等人用液氮对槟榔举行速冻处置处罚，结果评释经液氮处置处罚后的槟榔连结有较高叶绿素含量，风韵好。

③物料干耗小：一样通常冻结的干耗丧失率为3~6%，而液氮速冻可淘汰到。④设置装备部署与动力用度低，易于实现机器化和主动化流水线，进步生产率。

现在液氮速冻重要有喷淋冻结、浸渍冻结和冷氛围冻结三种方法，此中又以喷淋冻结应用最为广泛。2、液氮在饮料加工中的应用 现在，已有不少饮料生产厂家接纳氮或氮与C02的混淆物代替传统的C02，对饮料举行充气包装。

充了氮的高碳酸型饮料，比仅充填二氧化碳的饮料引起的题目要少；氮对付灌装无泡饮料，如酒和果汁也是很抱负的。在非充气饮料罐头中加注液氮的利益是，所注入的少量液氮可清除每只罐头顶部空间中的氧气，使贮罐上部空间的气体呈惰性，从而延伸了易腐品的贮存限期。

3、液氮在果蔬贮存保鲜中的应用 液氮用于果蔬的贮存保鲜具有气调的长处，可调治农副产物旺季和淡季供需方面的抵牾，淘汰贮存上的丧失。气调的功效是进步氮气的浓度，同时控制氮、氧与C02的气体比例，并使其连结在稳固状态，低落果蔬的呼吸强度，延缓后熟历程，从而使果品、蔬菜连结采摘时的奇怪状态和原有营养代价，延伸果蔬保鲜期。

4、液氮在肉成品加工中的应用5、液氮在食品低温粉碎中的应用 低温粉碎，便是将冷却到脆化点温度的物质，在外力作用下破裂成粉体的历程。食品的低温粉碎是近几年生长起来的一种食品加工新技能，该技能分皮毛宜于加工含芳香身分多、含脂量高、含糖量多和含胶状物质多的食品。

用液氮举行低温粉碎处置处罚，可连质料的骨、皮、肉、壳等一次性全部粉碎，使成品颗料微小并连结其有用营养。6、液氮在食品包装中的应用 英国伦敦一家公司开辟出一种简朴实用的食品保鲜包装方法，便是在给食品举行包装时，往包装袋内参加几滴液氮。

当液氮蒸发转化成气体时它的体积敏捷扩大，在包装袋内快速代替原有的大部分气体，淘汰食品因氧化而造成的变质，从而大大延伸食品的保鲜期。7、液氮在食品冷藏运输中的应用 冷藏运输是食品产业中很重要的一部分。

开辟液氮制冷技能，生长液氮冷藏火车、冷藏汽车及冷藏集装箱是现今国际上的共同生长趋向。8、液氮在食品产业中的别的应用 由于液氮的制冷作用，蛋汁、液体调味品、酱油可以大概加工成可自由活动并能倒出的颗粒状冷冻食品，这些食品可随时利用并且很容易配制。

在研磨香料和吸水的食品添加剂，如糖的替换品和卵磷脂时，液氮被注入到研磨机中来掩护有代价的身分，同时也增长了研磨产量。四、液氮在电子产业中应用1、超导技能 超导体得天独厚的特性，使它大概在种种范畴得到广泛的应用。

以液态氮代替液态氦作超导制冷剂得到超导体，使超导技能走向大范围开辟应用，以为是2 0世纪科学上最巨大的发明之一。2、电子元件制造与检测 液氮是一种更快和更有用的屏蔽和测试电子元器、电路板的方法。

3、低温球磨技能 低温行星式球磨机是将液氮气体源源不停地输入装有保温罩的行星式球磨机中，这些寒气将高速旋转的球磨罐产生的热量实时吸取，使装有物料、磨球的球磨罐始终处于肯定的低温环境中。在低温环境中混淆、细磨、新产物研制和小批量生产高新技能质料的必备装置。

该产物体积小、功效全、服从高、噪声低，广泛应用于医药、化工、环保、轻工、建材、冶金、陶。

液氮的用途越来越广泛，液氮的应用已经覆盖了人们生活的很大部分，给我们的生活也是带来着很多好处。液氮刚开始使用时主要是在工业生产中进行冷冻处理，而现在越来越多的方面开始使用液氮进行冷冻降温。

之前工业生产中使用液氮是用压缩液体空气分馏的方法获得液氮，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，后来我们又对他这一特性进行了进一步的研究，发现它还可以用于：保存活体组织，生物样品以及 *** 和卵子的储存，在外科手术中可以用迅速冷冻的方法帮助止血和去除皮肤表面的浅层需要割除的部位，也为现在医学做出了很大贡献。

还可以进行低温物理学的研究，都是为我们的生活进步做出这贡献。它还可以迅速冷冻和运输食品，或制作冰品。在科学教育中演示低温状态。在常温下柔软的物体（如花瓣）在液氮中浸泡一下，就会脆如玻璃，也是一种活体标本的一种制作方法。现在科技的发达它还可以提供高温超导体显示超导性所需的温度，例如钇钡铜氧。更是超频玩家用于冷却CPU、GPU等一系列应用都是很好的效果的。 液氮还有除灭红火蚁，并且不会产生对空气污染的气体。

液氮的使用也给我们对于很多活体植物生物的研究带来着好处。现在生活在进步，液氮的用途也会越来越广泛。

工业用途

工业生产中，用压缩液体空气分馏的方法获得液氮，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，因此可以用于：

(1)迅速冷冻和运输食品，或制作冰品；

(2)进行低温物理学的研究；

(3)在科学教育中演示低温状态。在常温下柔软的物体在液氮中浸泡一下，就会脆如玻璃；

(4)提供高温超导体显示超导性所需的温度，例如钇钡铜氧。

(5)可作制冷剂，用来迅速冷冻生物组织，防止组织被破坏。

(6)用于工业制氮肥。

(7)用于化学检测，如BET比表面积测试法。

生物及医学用途

(1)除灭红火蚁。

(2)在外科手术中可以用迅速冷冻的方法帮助止血和去除皮肤表面的浅层需要割除的部位。

(3)保存活体组织，生物样品以及 *** 和卵子的储存；

(4)可作制冷剂，用来迅速冷冻生物组织，防止组织被破坏。

冷冻治疗

液氮冷冻治疗是近代治疗学领域中的一门新技术。液氮冷冻治疗是一种冷冻生物学的综合效应。正常细胞在极度冷冻的状态下，会发生不可逆转的损害。它就是通过极度冷冻的状态下，将病区细胞迅速杀死，使得病区得到正常的恢复。一般用来治疗瘊子、鸡眼以及皮肤病等。

冷冻手术还用以治疗乳腺癌。以色列医疗公司IceCure2012年开发出一种利用冷冻疗法治疗乳腺癌的最新技术，用液氮将乳腺癌细胞冷冻并且杀死，该公司正在对其进行临床试验。如果试验成功，今后乳腺癌患者就能够在不接受外科手术的情况下，将体内肿瘤“切除”

汽车轮胎充填空气是人所周知的，在军事上和某些行业上，应用氮气充填轮胎已有近20年历史了。近两年来，为一般车辆的轮胎充填氮气（氮气纯度：95%~），已在欧美渐渐兴起。尤其是在一级方程式赛车活动盛行的国家，很多人效仿赛车原理，也在自家车上充填氮气，感觉良好，于是有越来越多的地方，如汽车修理点，轮胎店，加油站等提供充填氮气的服务。

氮气充填轮胎有什么好处呢？实验结果表明，氮气充填轮胎可使轮胎寿命延长1/4，节油2%，并且更加安全。美国空中一号，航天飞机用氮气充填轮胎，是为确保安全，赛车轮胎充氮气，使高速度运转的轮胎升温慢，有效的防止了爆胎，私家车充氮气，在凹凸路面上行驶颠簸小，噪音低，乘座舒适；卡车胎充氮气，长途运载中，胎压稳定，并起到节油、降低成本的功效。美国有关方面进行过轮胎充填氮气的实验。试验后统计结果表明，充氮气的轮胎和充空气的轮胎在相同速度下行驶时，前者比后者会多跑1/5的路程；氮气轮胎比空气轮胎更耐磨损，在未达到踏面损耗指标之前就破损的轮胎中，充氮气轮胎平均跑的里程比充空气轮胎多出48%，由此可见，充氮气的轮胎可以节省成本和增加安全性，并能提高汽车的有效运载时间和运载效率。

氮气充填轮胎的优点集体说来，可以有以下三点：

第一，保障轮胎的使用安全，是氮气充填轮胎的最大优势。在汽车行驶中，安全总是第一位的，而用氮气充填轮胎可大大提高轮胎的安全度。轮胎在高速运转中会发热，尤其在刹车时会使轮胎内气体温度急升，胎压骤增，往往导致自燃、爆胎。而氮气具有稳定的物理和化学性质、不自燃、不助燃、受温度影响膨胀系数小，可大大减少爆胎自燃的几率，保障驾车安全性。根据国家橡胶轮胎质量监督检验测试中心的统计，在我国高速公路上的交通事故中，爆胎占70%以上。其主要原因在于轮胎缺气行驶。如能普及用氮气来替代空气充填轮胎，将有效的减低爆胎率，大大提高汽车运行的安全性。

其次，氮气充填轮胎可延缓橡胶轮胎老化，延长使用寿命。橡胶老化是受空气中氧分子氧化所至，老化后，弹性下降，产生裂纹，最后失去橡胶效能。而氮气能保护胎内橡胶不受氧化，延长轮胎的使用寿命。

第三，氮气充填轮胎可以节能、降耗、减少污染。氮气渗透橡胶胎壁的速度只有氧气的1/3，胎内气体渗透损耗少，胎压稳定，可使汽车长期保持良好的运行状态。需要指出的是，现今绝大多数汽车轮胎都是无内胎的，通常填充的汽车中含有水分，会使轮圈电镀层被氧化，并导致气门嘴密封不严密，胎内气体外泄。而使用充气不足的轮胎还会增加能耗。美国运输部的统计资料显示，在该国约有80%的车辆轮胎充气不足，由此每天增加汽油损耗900万升。据统计，使用氮气充填轮胎，可减少燃油消耗的2%~10%，而轮胎慢泄气问题，充填干燥的氮气后完全可以解决。节省燃油，就可以减少废气排出。而轮胎的使用寿命延长了，便减少了废轮胎的产生，有利于环境保护。

总体上看，轮胎改用氮气填充，可谓一举多得。就车主而言，可节省燃油，延长轮胎使用时间，提高驾驶安全度；对国家而言，减少大量废轮胎，降低能源消耗，有利于环境保护。作为空气中比例最大的气体——氮气，来源丰富易得，成本低。开发氮气新用途，用氮气充填轮胎，不仅有效的利用了资源，更提高了人们的生活质量。

氮气在各行业中的应用 通用变压吸附制氮设备 氮气是空气的主要成分，在室温和大气压力下是无色、无味、无毒和不可燃的气体，沸点为℃，其化学性质不活泼。

除合成氨外，氮气通常被作为保护气广泛用于冶金、化工、煤炭、食品、医药、电子、磁材、运输、热处理、轮胎、热电、航空等行业。 石油石化行业专用变压吸附氮气设备 化工乃氮气设备应用最大最多的行业，目前运用较多的为：聚氯乙烯（PVC），纯度，流量较大。

聚丙烯（PE），纯度，流量较大，该产品氮气应用分为两部分，一是活化剂、催化剂在装填和排空时需要的氮气（量小），反应釜用氮气量大，习惯性取纯度。 聚乙烯、苯胺，纯度，石化产品苯胺在催化剂再生时用氮气是平常的4倍左右，但使用周期短。

顺酐及乙醇，一般纯度为，石化产品聚甲醛（目前国内厂家不多，需求强劲），纯度。 石油： 可应用于系统中管道容器等的氮气吹扫，储罐充氮、置换、检漏，可燃性气体保护，也应用于柴油加氢和催化重整，纯度一般为。

苯酐：纯度为99%。 聚酯：上游原料PTA（精对苯二甲醇），实际使用纯度为95%，一般取99%。

PTA生产工艺中利用高纯氮气吹泡，测量高温和低温反应釜中乙二醇原料的液位，测取高压端和低压端的压差后输送4~20mA标准信号，然后转化为液位高度。并利用高纯氮气来测量真空系统的压力，以及在PTA生产工艺中利用高纯氮气对过滤器进行反吹冲洗。

聚酯切片一般根据实际工艺不同为99%~，切片下游产品长丝、短丝，。 浮法玻璃：纯度为，无氢。

热处理：镀锌板分为退火及镀锌工艺，对氮气纯度要求为，要求配H25~20%，设备组成相当复杂。 铝材：一般为，要求无氢，否则会有“氢胞”现象。

汽车空调：基本采用液氮，根据实际情况，采用，结合碳燃烧法完全可以满足要求。 轮胎充氮变压吸附氮气设备 21世纪轮胎竞争的关键在于技术和价格，而轮胎的价格又与制造工艺和技术息息相关，瑞气PSA制氮设备可以协助您在竞争中赢得先机，并已在上海双钱载重轮胎公司实现了有效的价值提升。

国内传统的工艺，钢丝子午线轮胎均使用过热水对轮胎进行定型和硫化没。所谓过热水硫化，指轮胎的定型使用低压蒸汽，轮胎的正硫化过程中，胶囊（类似模具的作用）内充介质为170℃以上高压热水，外温采用低压蒸汽来进行硫化；而充氮硫化是指轮胎的定型使用低压氮气（），轮胎的正硫化过程中，胶囊内充介质为高压蒸汽与高压氮气（）的混合气体，外温采用低压蒸汽来进行硫化，两种方式均是利用高温，将天然橡胶链状的分子结构改变成网状结构，同时将一层层带束层紧密结合起来，并在胎面形成花纹。

氮气硫化，轮胎的性能指标如里程数、耐久性、均匀性、压穿能力试验中，都高于传统过热水硫化的性能指标。制氮设备购置费用基本一年多时间即可收回全部的投资。

目前国内部分轿车用子午线轮胎已经如国外一样广泛采用氮气硫化，如佳通轮胎、玲珑轮胎等，载重子午线轮胎方面，上海双钱轮胎公司是第一家使用，以上厂家均使用瑞气公司生产的氮气设备。 轿车轮胎每条用氮量约： 载重轮胎每条用氮量约：12m3 一般工厂采用氮气回收节约用氮成本，通常考虑40-50%的氮气回收量。

煤矿专用防灭火氮气设备 注氮防灭火的实质是向采空区氧化带内或火区内注入一定流量的氮气，使其氧含量降到7%或3%以下，达到防灭火的目的，其作用有消除瓦斯爆炸危险；防止煤的自然发热和自燃；降低燃烧强度，防止密闭漏风。 其作用原理如图示： 针对矿井情况、产煤量、通风、输送距离、瓦斯含量、自燃发火期的不同，瑞气为客户提供KGZD系列地面固定式和JXZD系列井下移动式两种氮气设备。

该系列设备是温州瑞气空分设备有限公司与煤炭科学研究总院重庆分院联合制造，已取得国家煤矿矿用产品安全标志准用证。 药用变压吸附制氮机 通常易于氧化的水针（青霉素等）和大输液（如氨基酸等）都需要冲氮保护，否则药液在保存期里很容易氧化，亦即变质。

一般是在封装之前，采用前冲氮后冲氮的方式（或单一冲氮），使得安瓿瓶或输液瓶里的氧气浓度降到以下，药液可长时间保质。就目前来讲，一般厂家购买的设备大约是5-20 m3/h，纯度为。

药用制氮机与其他氮气设备不同的是因医药行业国际标准GMP标准规定，与药品或药液接触的部分均采用不锈钢材质及除菌方面的要求，设备需要采用不锈钢材质，设备氮气出口部位加装除菌过滤器装置。也因为药厂对设备的总体要求高，通常会有高端配置。

其他还有原料药制造厂，也需要氮气保护，其用氮工艺更象精细化工厂的用氮方式。通常纯度为，但视工厂规模不同而用量有区别，但相对药用制氮机的用量要大很多。

象浙江医药股份公司及永宁制药厂用量均为300立方/小时。 食品行业制氮设备 主要应用于食品保鲜、冷藏等方面，瑞气空分设备有限公司专利设计的后净化系统，保证产品气无菌、无尘、无异味，减除了食品厂家使用氮。

液氮要如何进行储存呢？洛阳液氮生产厂家——衡山宇气体的工作人员这就来跟大家说说吧！ 由于常态下，洛阳液氮的沸点温度极低，因此对储存条件要求极高。

据介绍，洛阳液氮要储存于阴凉、通风的库房。库温不宜超过30℃。

储区应备有泄漏应急处理设备。 同时，洛阳液氮的储存需要密闭操作，提供良好的自然通风条件。

操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。建议操作人员穿防寒服，戴防寒手套。

防止气体泄漏到工作场所空气中。搬运时轻装轻卸，防止钢瓶及附件破损，配备泄漏应急处理设备。

洛阳液氮储存中的安全防护： 工程控制：洛阳液氮储存要进行密闭操作，且提供良好的自然通风条件。 呼吸系统防护：洛阳液氮储存一般不需特殊防护。

但当作业场所空气中氧气浓度低于18%时，必须佩戴空气呼吸器、氧气呼吸器或长管面具。 衣着防护：接触洛阳液氮的时候要戴安全防护面罩，穿防寒服，戴防寒手套。

其他防护：避免高浓度吸入洛阳液氮，防止冻伤。