氮气的应用的市场
氮,无臭无味无色气体,密度1.2506。比重:气体0.6737(空气=1),液体0.08(-195.℃),沸点阵字库95.℃,稍溶于水少乙醇。化学性质不活跃。加热时能与锂、镁、钙、钛等化合;在高温下能直接与氧和氢化合。用于制硝酸、合成氨、氰化物等。氮约占空气的4/5,也是组成动植物体内蛋白质的成分。
一、世界概况
美N2需求量最大,但增长速度最慢。据资料统计,1996~2001年间均增长率低于O21.3百分点; 低于H23个百分点;低于CO20.5个百分点;低于美国工业气体平均增长个百分点。详见表1 表1 氮气在美国需求情况 (单位:亿m)
氮 工业气体合计 氮在工业气体中的% 二、应用情况 1987年 184.36 335.31 54.98 1996年 2001年 274.99 534.96 51.40 339.84 683.83 49.69 1987~1996年均增长% 4.54 5.33 1996-2001年均增长% 4.33 5.04 3
1、石油工业
在石油深井的勘探和开发中,降液诱喷是一项重要的工艺。传统的降液诱喷工艺有:抽吸、 压风、混气水排液、氮气气举等。传统的降液诱喷工艺—抽吸及压风困降低深度浅,施工时间长在深井中很难达到理想的诱喷效果;混汽水排放困施工时间长也很难达保证降液深度。而液氮泵车工作压力高、排量大且氮气具有无腐蚀性,不易于各种液体发生反应,因此在深井中采用氮气气举就成为一种十分有效的降液措施工
目前,新疆石油管理局等已在应用“正注氮气正顶”新工艺,既可防止降液过深造成井下事故,又可节约大量的液氮,并可以保证达到任意要求的降液深度。 2、 热处理中应用
在工业中大量采用气体保护炉。在热处理过程中,采用气体是多种多样的,有用氩气保护的,有用氮基保护的,国内大量采用氮基保护气氛。用永基保护可以不使钢铁零部件产生氧化脱碳,从而大大提高了热处理零件表面质量。特别是处理一些形状复杂的模具,它们经过淬火后,型腔不再进行加工,如有氧化脱碳现象将大大降低表层的硬度,也就降低其耐磨性和使用寿命。而采用氮基保护气氛中性中热,工作表面不再产生任何氧化脱碳的现象,也就是提高了工件表层热处理质量,延长了工件的使用寿命。
氮基保护气氛是以纯氮(99.99%)或工业氮为原料气体,加入适当氢化合物(例如天然气、丙烷等),必要时还加入某些参与反应的气体不含或含有一定氨气、空气等,从而制成以氮气为主要成份的混合气体。这类气体不含或含有一定的还原性气体,可广泛应用于各种加热过程,如光亮热处理、化学热处理、钎焊以及粉不未冶金烧结等工艺过程。
采用氮基气氛热处理有五大优点:
A、 节约能源。与吸热式乞氛相比,使用氮基气氛可节约燃料消耗25%-85%;
B、 气源丰富。氮的制备主要来源于空气,气源十分丰富;
C、 可提高产品质量。氨基气氛含CO和H2量少,可大大减小氢脆和内氧化;
D、 适应性广。氮基气氛适用于各灯碳钢、合金钢经及铜、铝等有色金属的热处理。
E、 氮气中性气体,无毒、不污染环境、无爆炸危险,便于运输、管理和使用—安全性好。
综合氮基气氛热处理有明显的优势,因此我国的重点企业和项目已采用了国外先进的报气源装 置和氮基气氛进行各种热处理。
3、 在啤酒饮料工业、食品工业
啤酒在发酵过程中是需要O2的,O2是酵母增殖的重要因素。但在发酵结束后,尤其在封口灌装过程中,O2就成了啤酒的有害物质,是产生啤酒“老化味”及“沉淀物”、等诸多问题的根源。国外的许多生产厂是以氮气排氧气为主,即在发酵之后,利用纯度大感动98%的氮气,作为啤酒、输送、
洒精背压、灌装等工序中的生产用气,可以有效地避免氧气的危害,这是提高啤酒质量的得要环节。
N2和C O2都可以须知啤酒生产和保护气。但N2与C O2相比又具有许多显著点,氮气以空气为原料(无价)采用(PSA)法,从空气中分离氮气具有运行成本低、随开随用、产气速度快、占地面积小、操作简单、不用专人看管、投资小于C O2等优点,是一种理想的好产品(如果电价为0.75元/度,则每生产一Nm纯度为98%的氮气电费价为0.273元)。
目前,国内制氮机生产厂不少,如北京军供气体设备厂、江阴长江气体分离设备有限公司,北京市粉未冶金研究所、浙江瑞气企业空分设备有限公司等企业均有定型设备可供食品饮料工业制氮用。
氮气在食品饮料工业中还可用于充氮包装、果蔬保鲜、果酱饮料充氮排氧、洒类充氮封装覆盖。 4、玻璃工业
我国现有浮法玻璃生产线70余条,每条浮法玻璃生产线的氮气需求量为500Nm3左右,而所配置的几乎都是小型空分设备。这些小型空分设备分散供气利敝多(能耗高,稳定性差:占地面积大友好城市建设费用和运行成本高;布局分散,不易于管理)。
而国外浮法玻璃生产线般不专门配置小空分设备,大都实现区域集中供气,既能保证供气质量,又便于和产管理,降低投资费用。
5、冶金行业
除用作金属热处理保护气外,还用于金属焊接、磁性材料、金属粉未烧结。 6、石油、天然气工业
石油化炼、石油注氮采油、天然气容器管道吹扫、检漏、置换,近海石油开发。 7、化工行业
化纤、农药、合成树脂等各种化工产品生产保护气、压力送料、置换、清洗、覆盖。 8、医药工业
中草药充氮贮藏、西药针剂充氮、药料气动传送。 9、电子工业
集成电路及半导体生产的氮气保护。 10、其它行业
煤矿防火、电缆线生产、航天工业、国防工业等。
据四川东方电工股份有限公司资料介绍,该厂先用气体渗氮工工艺,虽与渗碳淬火工艺相比,渗碳层较薄,硬度梯度大心部强度低,以致齿面的接触应力极限和齿根的弯曲应力及限分别降低三25%~30,但是渗氮齿面的抗咬合、抗擦伤能力要比渗碳淬火的高约70%~80,表面硬度和耐磨性也较高,特别是渗氮,温度低,又不需要快冷,工件表面与心部之间的温差小,因此具有变形小的特点。经渗氮处理后的工件往往不再需要进行磨削加工即可进行装配,对螺伞齿轮等很难加工磨削的工件来说尤其重要。
据北京吉普汽车有限公司资料介绍,该公司从美国ABAR IPSEN公司引进了氮-甲醇气氛渗碳炉,已使用多年。氮气和甲醇经氮-甲醇控制屏至炉顶以三通送入炉内,在高温下分解,形成灯似20-40-40型吸热式气氛。在渗碳工艺第一阶段将甲醇以高流量注入炉内。同时停下通入氮气,用定时器控制第一阶段持续时间。这种氮基气氛渗碳新工艺,与老工艺相比,可缩短渗碳时间。 三、国内耗氮产品市场
1、 石灰氮
学名氰氨化钙。用于制造氰化物、肥料、农药等。国内现有生产厂约30家,生产能力30万吨/左右。1996年产量为14.2万吨,1997年为16.3万吨。详见表2
3
表2 主要和产厂商产能统计 (单位:吨/年)
企业 太原化工集团公司 山西山阴县石星化工有限公司 刘家山磺矿 阳泉市电石企业集团公司 壶关电石厂 辽宁鞍山热电建材化工总厂 大石桥市港化工实业公司 黑龙江牡丹江化工一厂 江苏吴县石灰氮厂 浙江杭州电化厂 巨化集团公司 2、 光气 1998年产能 6000 20000 5000 8000 3000 4000 6000 7000 12000 6000 30000 企业 江西赣南化工厂 福建三明化工总厂 广东扶风化工厂 大武口铁合金厂 甘肃古浪氰胺有限公司 冷水市电化总厂 浙江湖州化工厂 宁夏大荣氰胺化工厂 石嘴山民族化工集团 乌海市乌达化工总厂 广东封开县开源化工厂 1998年产能 6000 16000 3000 18000 5000 3000 10000 30000 50000 8000 6000 别名碳酰氯。用于有机合成、农药、染料等工业。
生产有大连染料厂、上海中联化工厂、青鸟染料厂、重庆长风化工厂等。 3、 正丁醛
用于有机合成和制造香料。国内现有生产厂约6家,生产能力约4000吨左右,其中吉化占50%,其次为齐鲁石化公司、逐州化工厂、哈尔滨化工四厂、大丰县油脂化工厂、如皋第三化工厂等。 4、 双酚A
可用于制造多种高分子材料,如环氧树脂、聚碳树脂、聚砜和酚醛不饱和聚酯等的合成,也用 于PVC热稳定剂、橡胶防老剂、农药杀菌剂、油漆和油墨的抗氧剂和增塑剂等。
国内现有生产厂约10余家,生不产能力约3.3万吨。据“化工年鉴”统计,1996年产量为7045 吨,1997年为6220吨,详见表3
表3 双酚A生产厂产能统计 (吨/年)
企业 沈阳树脂厂 上海中联化工厂 无锡石油化工厂 启东有机化工厂 天津有机化工厂 巴陵石油化工公司 嘉兴化工厂 1998年产能 1200 3000 11000 700 750 6000 1200 常州助剂厂 青岛染料厂 武汉双虎涂料股份有限公司 广东肇庆有机化工厂 重庆长风化工厂 西安树脂厂 企业 1998年产能 1000 2000 1000 2000 2000 1000 5、 聚醚多元醇 主要用于生产聚氨酯,也用作润滑剂、液压液体、淬冷剂、刹车油、泡沫稳定剂、润湿剂、合 成洗涤剂及原油碳乳剂等。
国内现有生产厂家约30家,总产能力约25万吨/年。据“化工年鉴”(98/99版)统计,1996年 产量为50994号吨。详见表4
表4 聚醚多元醇主要生产厂产能统计 (单位:吨/年)
企业 辽宁沈阳石油化工厂 辽宁锦西化工总厂 辽宁大在连有机合成厂 江苏金陵石油化工厂 1998年产能 10000 30000 5000 30000 企业 上海高桥石油化工公司 上海塑料制品六厂 山东淄博石油化工厂 山东张店化工厂 1998年产能 30000 6000 10000 10000 江苏苏州前进化工厂 江苏南京塑料厂 江苏清江油脂化工厂 江苏常州向阳化工厂 江苏靖江市助剂总厂 江苏高淳化工总厂 江都石油化工厂 天津石油化工厂 天津聚氨酯材料厂 2500 1500 3000 2500 1000 1500 1000 30000 山东滨州化工厂 山东烟台合成革总厂 山东龙口化工厂 浙江太平洋化学公司 浙江杭州电化有限公司 江西九江化工厂 甘肃银光化工公司化工三厂 黑龙江佳木斯石油化工厂 5000 3200 6000 20000 1000 20000 5000 2500 2000 黑龙江鸡西有机化合机化工厂 2000 其它还有西安化工厂(1000吨/年),宜应县晨光化工厂(1000吨/年)等。
6、 蒽醇
用作染料中间体,也用于造纸、化肥工业。国内列现有生产厂家约30家,总和产能力约3万吨/年。详见表5。
企业 太原染料厂 石家庄化工二厂 鞍山化工三厂 大连染料厂 吉化公司松江化工厂 吉化公司染料厂 上海华亨化工厂 山东临沂化工三厂 枣庄染料化工厂 武汉染料厂 安阳染料厂 四川染料厂 淄博制酸厂 北京炼焦化学厂 江都石油化工总厂 表5 蒽醇生产厂家产能统计 (单位:吨/年)
1998年产能 企业 500 500 500 1000 1500 1000 700 500 2500 300 1000 3000 1500 500 1000 开原市化工原料厂 临安化工厂 仪征合成化工厂 武进太湖化工厂 上海奉贤钱桥化工厂 常州合成材料厂 无锡焦化厂 江阴华士染料化工厂 铜陵有机化工厂 山东临沂化工四厂 浙江龙游有机化工厂 济宁煤炭化工公司 鞍钢实业总公司化工公司 江苏大丰市江海化工厂 1998年产能 300 600 5000 500 300 500 500 500 500 300 500 2000 700 600 7、 乙醇胺 主要用于生产表面活性剂,其次用于纺织化学品、气体净化剂、水泥促凝等。国内现有生产厂家不到10家,总和产能力约7000吨左右。详见表6 表6 乙醇胺主要生产厂产能统计 (单位:吨/年)
企业 江苏清江化工厂 上海高桥石油化公司 常州化工厂 8、 甘油
1998年产能 2000 2000 1000 企业 辽宁辽源化工厂 佳木斯石油化工厂 温州清明化工厂 1998年产能 300 1000 100 学名丙三醇。广泛用于医药、日用化工、军工、涂料、纺织、印刷、食品、造纸、制革、照相、金属加工、橡胶、烟草、电工材料等行业。
甘油通常分天然甘油和合成甘油两类,天然甘油以皂化甘油为主。现国内甘油生产厂家约数百余家,总生产能力约每年12万吨,其中合成甘油仅占1/3,产量仅占5%不到。主要原因为合成甘油是环氧氯丙烷的联产品,由于环氧氯丙烷价高利厚,用于生产甘油,经济上不合算,故生产合成甘油,经济上不合算,故生产合成甘油很少。详见表7
表7 合成甘油生产厂商产能统计 (单位:吨/年)
企业 河北衡水东风化工厂 天津石油化学实验厂 济南向阳石油化工厂 衢州浙西化工厂 齐鲁石油化工公司 9、 异植物醇 又称异植醇。主要用作维生素E的中间体,也是维生素K1的中间体。是医药合成用的关键原料。国内现有生产厂10余家,生产能力总计约2000余吨左右。详见表8
表8 异植物醇生产厂家产能统计 (单位:吨/年)
企业 广东制药厂 北京第二制药厂 无锡第二制药厂 广州第四制药厂 上海第八制药厂 上海第九制药厂 上海第一制药厂 上海淮海制药厂 上海三维公司 10、碳纤维 为400吨,详见表9
表9 碳纤维生产厂能统计 (吨/年)
企业 吉化公司试剂厂 兰州化纤厂 吉林碳素厂 兰州碳素厂 上海碳素厂 北京化工大学 辽阳化工研究所 11、蛋氨酸 1998年产能 110 10 10 35 5 6 8 企业 山西石棉厂 大连碳纤维厂 榆次化纤厂 辽源纤维材料厂 冶金烟台新材料研究所 中科院落山西煤碳所 1998年产能 5 10 6 4 150 10 1998年产能 200 100 50 50 50 50 50 50 230 企业 青岛植物油厂 四川医学院制药厂 安徽六安朝阳制药厂 东北制药总厂 重庆西南合成制药厂 海南制药厂 浙江新昌制药厂 浙江新昌化工厂 1998年产能 50 50 50 100 300 130 300 300 1998年产能 1000 1000 1000 5000 15000 企业 巴陵石油化工厂 新乡第二化工厂 慈利县第一化工厂 吉林市联化工公司 青海第化工实业有限公司 1998年 10000 500 1000 4500 500 广泛用于航空、航天、汽车工业上,也用于制作运动器械材。国内生产厂家约10余家,总生产能力
学名甲硫基丁氨酸。广泛用于医药、食品、饲料和化妆品等领域,其中饲料添加剂的用量最大。国内生产厂见“CO2应用与开发”一章 12、石油树脂
主要应用于涂料、橡胶助剂、印刷油墨、粘合剂、马路标志漆、纸张施胶剂等行业国,国内石油树脂生产厂不多,才起步。详见表10 企业 表10 石油树脂生产厂产能统计 (单位:吨/年)
原料来源 产能 天津乙烯C9 浅色石油树脂2400吨/年,深色石油树脂600吨/年,加氢石油树脂1500吨/年 C9石油树脂5800吨/年 天津古林石油树脂公司 江阴石油化工厂 扬子石化C9