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        氣體的常規知識你都知道多少?

         比容


            比容是單位重量物質所占有的容積,用符號V表示,氣體比容單位用m3/kg,液態比容7/kg表示。


            臨界溫度和臨界壓力:

            因為任何氣體在一點溫度和壓力下都可以液化,溫度越高,液化所需要的壓力也越高,但是當溫度超過某一數值時,即使在增加多大的壓力也不能液化,這個溫度叫臨界溫度,在這一溫度下最低的壓力就叫做臨界壓力,例如:水的臨界溫度為374.15℃,臨界壓力為225.65kgf/cm2,氨的臨界溫度為132.4℃,臨界壓力為115.2kgf/cm2。


            汽化和凝結


            汽化是指物質由液態變成氣體的過程,其包括蒸發和沸騰。凝結是汽化的逆過程,也即由氣體變成液體的過程。汽化器就是利用汽化原理而設計的,冷凝器是利用冷凝原理設計的。


            壓力


            包圍在地球表面一層很厚的大氣層對地球表面或表面物體所造成的壓力稱為“大氣壓”,符號為B;直接作用于容器或物體表面的壓力,稱為“絕對壓力”,絕對壓力值以絕對真空作為起點,符號為PABS。

            用壓力表、真空表、U型管等儀器測出的壓力叫“表壓力”(又叫相對壓力),“表壓力”以大氣壓力為起點,符號為Pg。三者之間的關系是:PABS==B+Pg壓力的法定單位是帕(Pa),大一些的單位是兆帕(Mpa)1Mpa=106,1標準大氣壓=0.1013Mpa在舊的單位制中,壓力用kgf/cm2(公斤/平方厘米)作單位,1kgf/cm2=0.098Mpa。


            溫度


            溫度是物質分子熱運動的統計平均值。絕對溫度:以氣體分子停止運動時的最低極限溫度為起點的溫度,記為T。單位為“開(開爾文)”,符號為K。攝氏溫度:以冰的溶點為起點的溫度,單位為“攝氏度”,符號為℃。此外英國科學家還經常用“華氏溫度”,符號為o F。溫度單位之間的換算關系是:T(K)=t(℃)+273.16 t(o F)=1.8t(℃) +32


            露點


            露點是指氣體中的水份從未飽和水蒸氣變成飽和水蒸氣的溫度,當未飽和水蒸氣變成飽和水蒸氣時,有極細的露珠出現,出現露珠時的溫度叫做“露點”,它表示氣體中的含水量,露點越低,表示氣體中的含水量約少,氣體越干躁。露點和壓力有關,因此又有大氣壓露點(常壓露點)和壓力下露點之分。大氣壓露點是指在大氣壓力下水份的凝結溫度,而壓力下露點是指該壓力下的水份凝結溫度,兩者有換算關系(可查換算表),如壓力0.7Mpa時壓力露點為5℃,則相應的大氣壓(0.101Mpa)露點則為-20℃。在氣體行業中,若無特殊說明,所指的露點均為大氣壓露點。


            純度


            純度是氮氣的一個重要技術參數,按國標氮氣的純度分為工業用氮氣、純氮和高純氮三級,它們的純度分別為99.5%(O2小于等于0.5%),99.99%(O2小于等于0.01%)和99.99%(O2小于等于0.001%)。


            流量


            流量是指氣體流動過程中,單位時間內通過任一截面的氣體量。流量有兩種方式來表示,即體積流量和質量流量。前者指通過管路任一截面的氣體體積,后者為通過的氣體質量,在氣體工業中一般均采用體積流量以m3/h(或L/H)為計量單位。因氣體體積與溫度、壓力和濕度有關,為便于比較通常所說的體積流量是指標準狀態(溫度為20℃,壓力為0.101Mpa,相對濕度為65%)而言,此時的流量以Nm3/h為單位,"N"即表示標準狀態。 


            空氣可壓縮性


            空氣具有可壓縮性,經空氣壓縮機做機械功使本身體積縮小、壓力提高后的空氣叫壓縮空氣。壓縮空氣是一種重要動力源。與其它能源比,它具有下列明顯的特點:清晰透明、輸送方便、沒有特殊的有害性能,沒有起火危險,不怕超負荷,能在許多不利環境下工作,空氣在地面上到處都有,取之不盡?諌簷C排出的壓縮空氣里含有很多雜質:

            1、水,包括水霧、水蒸氣、凝結水;

            2、油:包括油污、油蒸氣;

            3、各種固態物質如:銹泥、金屬粉末、橡膠粉末、焦油粒及濾材、密封材料的細末等;此外還有多種有害的化學異味物質等。壓縮空氣可以通過加壓、降溫、吸附等方法來除去其中的水蒸氣?赏ㄟ^加熱、過濾、機械分離等方法除去液態水份。


        吸附


            吸附是氣體中一個或多個組分在多空固體表面的選擇性濃縮,被吸附的組分稱作吸附介質,多孔固體稱為吸附劑。吸附劑與吸附介質的連接力是化學鍵,而吸附介質的解析靠升溫或降低該組分在氣壓中分壓。另一種情況是吸附組分與固體吸附劑去化學反應時,稱為化學吸附,化學吸附一般情況下不能再生。   


            氧的理化性質


            1、氧在常溫常壓下為無色無嗅無味的氣體,液化后呈藍色。 

            2、氧的分子量為32.0,熔點(101.325Kpa)為-218.8℃,沸點(101.325kpa)為-183.0℃,液體密度(90.18k,101.325kpa)為1141kg/m3,氣體密度(0℃,101.325kpa)為1.4289kg/m3,臨界溫度為-118.6℃,臨界壓力為5043kpa。 

            3、氧本身不燃燒,但能助燃。氧的化學性質活潑,能與多種元素化合發出光和熱,立即燃燒。當氧與易氧化物質反應產生的熱積蓄到一定程度時就會自燃。當空氣中氧的濃度增加時火焰的溫度和火焰長度增加,可燃物的著火溫度下降。氧與氫的混合氣具有爆炸性。液氧和有機物及其它易燃物質共存時,特別是在高壓下,也具有爆炸的危險性。 

            4、氧微溶于水、酒精等。


            毒性:


            氧是空氣中的主要成分之一,占正?諝獾21.0%,使一切動植物內的組成成分。氧參與有機體內的各種代謝過程,是生命轟動鼻部可缺的元素之一。但是。正常人體制需要一定濃度的氧,氧的濃度過高或過低都會對人有害。氧的分壓過高會引起“氧中毒”。


            在常壓下,氧的濃度超過40%時,就會發生氧中毒的可能性。人的氧中毒主要有兩種類型:


           (1)肺部--主要發生在氧分壓為1-2個大氣壓,相當于吸入氧濃度40%-60%左右。開始時,胸骨后稍有不適感,伴輕咳,進而感到胸悶、胸骨后燒炙感和呼吸困難、咳嗽加劇。嚴重時可發生肺水腫、窒息。


           (2)神經型--主要發生于氧分壓在3個大氣壓以上時,相當于吸入氧濃度80%以上。開始多出現口唇或面部肌肉抽動、面色蒼白、眩暈、心跳加速、虛脫,繼而出現全身強直性癲癇樣抽搐、昏迷、呼吸衰竭而死亡。


            如果氧的供給不足或由于體內氧的代謝過程發生障礙,無法獲得足夠的氧或正常利用氧,以致產生一系列變化,甚至危及生命這就是“缺氧”。下面是不同缺氧情況下的癥狀和后果: 


        氧含量(體積百分比)


        癥狀(大氣壓下)


        15-19%


        工作耐力下降,可引發冠狀、肺部及循環系統問題的早期病變


        12-14%


        呼吸急促,脈搏加快,損壞平衡系統判斷能力


        10-12%


        呼吸進一步加快,判斷能力很差,嘴唇發青


        8-10%


        精神恍惚,暈厥,意識喪失,臉紅,嘴唇發青,惡心,嘔吐


        6-8%


        八分鐘致死,四五分鐘經治療可恢復


        4-6%


        四十秒昏迷,痙攣,呼吸停止,死亡


            安全防護:


            液氧用杜瓦瓶或槽車貯運。存放時必須與可燃物隔絕,避免受熱。液氧槽車最好放在室外。氧無腐蝕性,但是,鋁合金應盡量避免使用。


          有水分時,對金屬有腐蝕作用,所以,對裝置都應事先除水分。適用的材料有不銹鋼、銅、銅合金、鎳、鎳合金、玻璃等材料。要避免使用碳鋼和低合金鋼。對液氧科使用聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯聚合體和氟橡膠,避免使用聚乙烯、聚丙烯等可燃材料。如果發生火災,有來不及轉移時,對槽車要澆水冷卻,以防受熱爆炸以及爆炸后流出的液氧急劇助長火勢。但是澆水時,一定要避免將水直射在安全閥上,避免其冷卻而失靈。


            當泄露的液氧引起木材、紙張等燃燒時,如有可能,首先切斷氣流,制止溢漏,然后用足量的水去撲滅。當液氧與液體燃料相遇而起火時,要按下列方法救火。當溢漏的液氧流到大量燃料上起火時,首先要切斷液體燃料源,然后進行滅火。當液體燃料和液氧已經混合而尚未起火時,要立即切斷所有火源,迅速脫離危險區,任其液氧自行蒸發。如果是水溶性燃料,則可用水稀釋,以壓火勢。但是此方法對非水溶性燃料 不適用,必須等液氧全部蒸發后才可用適當的滅火劑滅火。


            液態氧能刺激皮膚和組織,引起冷燒傷。從液態氧蒸發的氧氣易被衣服吸收,而且遇到任何一種火源均可引起急劇地燃燒。


              氧中毒治療應及時,加強通風,改吸空氣,安靜休息、保持呼吸道通,給予鎮靜、抗驚厥藥物,防止肺部繼發感染。


        缺氧的救治,關鍵在于除去造成缺氧的原因和防止腦水腫。一般應立即撤離現場,吸入氧氣,宜用正壓給氧,有條件時,可采用高壓氧治療。心跳停止時,要進行人工呼吸,心臟按摩,盡快地使患者復蘇。當皮膚接觸液氧時,應立即用水沖洗,傷重者用就醫診治。


        氨的理化性質


        氨的理化性質:

              1、在常溫常壓下為具有特殊性惡臭的無色有毒氣體,比空氣輕。氨在常溫下穩定,但是在高溫下可分解成氫和氮。一般在一個大氣壓下450-500℃時分解,如果有鐵、鎳等催化劑存在,可在300℃時分解。

                                                                         2NH3 =3H2+N2

              2、氨的分子量為17.031,標準狀態下沸點為-33.35℃,臨界溫度為132.4℃,臨界壓力為1127Kpa,臨界比容為4.130L/kg,標準狀態下凝固溫度為-77.7℃。

              3、飽和溫度和飽和壓力見下表:   


        飽和溫度℃


        -70


        -60


        -50


        -40


        -30


        -25


        -20


        -15


        -10


        -5


        0


        飽和壓力Kgf/m2


        0.1114


        0.2233


        0.4168


        0.7318


        1.219


        1.546


        1.940


        2.410


        2.966


        3.619


        4.379


        飽和溫度℃


        5


        10


        15


        20


        25


        30


        35


        40


        45


        50



        飽和壓力Kgf/m2


        5.259


        6.271


        7.427


        8.741


        10.225


        11.895


        13.765


        15.850


        18.165


        20.727



            4、在空氣中可燃,但一般難以著火,如果連續接觸火源就燃燒,有時也能引起爆炸。如果有油脂或其它可燃物質,則更容易著火。在氧中燃燒時發出黃色火焰,并生成氮和水。

            4NH3+3O2=2N2+6H2O

            5、氨在一氧化二氮中也能發生爆炸,爆炸濃度極限為2.2%-72%。

            6、氨微溶于甲醇、乙醇、二氯甲烷和乙醚。

            7、液氨的蒸發潛熱僅次于水而很大,0℃時為301.8Cal/g。因此具有類似水的性質,能溶解許多物質。其溶液也顯示出許多與水溶液類似的性質。液氨能溶解銨鹽,各種金屬銷鹽酸、碘化物、酚類和胺類。

        危險性:

        氨和一些物質混合接觸時的危險性如下表示:


        混合接觸危險物質名稱


        化學式


        危險等級


        摘要


        氯酸鉀


        KClO3


        A


        有刺激反應的危險性


        氯酸鈉


        NaClO3


        A


        有刺激反應的危險性


        高氯酸鈉


        NaClO4


        A


        有刺激反應的危險性


        過氧化氫


        H2O2


        A



        過氧化鈉


        Na2O2


        B



        硝酸銨


        NH4NO3


        A



        硝酸鈉


        NaNO3


        B



        高錳酸鉀


        KMnO4


        C



        乙醛


        CH3CHO


        C


        有刺激反應的危險性


        硝酸


        HNO3


        A


        接觸氣體便有著火的危險性


        硫酸


        H2SO4


        C



        三氧化鉻


        CrO3


        B


        三氧化鉻分解時有產生白熾光的危險性


        亞氯酸鉀


        KCLO2


        A


        有對沖擊敏感(生成亞氯酸銨)的危險性


        亞氯酸鈉


        NaClO2


        A


        有對沖擊敏感(生成亞氯酸銨)的危險性


        溴酸鈉


        NaBrO3


        A


        有刺激反應的危險性


        次氯酸


        HClO


        B


        有爆炸的危險性


        毒性:最高允許濃度:25ppm(18mg/m3)

            氨主要是通過呼吸道吸入,此外,也可以通過皮膚吸收。

            吸入高濃度氨氣引起噴嚏、流延、咳嗽、惡心、頭痛、出汗、臉面充血、胸疼、呼吸急促、尿頻、眩暈、窒息感、不安感、胃疼、閉尿等癥狀。刺激眼睛引起流淚、眼疼、視覺障礙。皮膚接觸后引起皮膚刺激、


            皮膚發紅、可導致灼傷和糜爛。慢性中毒時患者出現頭痛、噩夢、食欲不振、易于激動、慢性結膜炎、慢性支氣管炎、血痰、耳鳴等。吸入氨氣的患者應立即轉移到安全區安置休息并保暖?人詴r可服可待因。呼吸微弱或停止時立即進行輸氧或人工呼吸。并速叫醫生來診治。皮膚接觸時,立刻用水沖洗后再用肥皂水洗凈,然后蓋上用5%醋酸、檸檬酸、酒石酸或鹽酸浸濕的敷料,也可用2%以上的硼酸水濕敷。被液氨凍傷時,首先要適當解凍后脫下凍結的衣服。脫衣時要注意不要扯破皮膚,特別要注意腋窩及會陰等潮濕部位。眼睛受傷時,先用水清洗,或用0.5%-1%明礬溶液洗滌,然后滴入凡士林油或橄欖油。劇烈疼痛時,可滴入大約1-2滴1%的奴佛卡因或滴入1滴0.5%的地卡因腎上腺素(1:1000)溶液。

        安全防護:

              接觸低濃度氨時,要戴氨用防毒口罩,接觸高濃度氨時要用供氣面罩。處理水溶液時,要穿高腰膠鞋、防護眼鏡、戴膠手套等。瓶裝氨要存放在室外陰涼干燥通風良好處,避免陽光直射,避免一切可能的撞擊。如在室外存放,一定要與其它化學藥品,特別是氧化性氣體、鹵素及酸類隔離,設備管道要嚴格密封,可用肥皂水、浸過鹽酸的布(遇氯生成氯化銨白煙)或靠其臭味探漏。

        氨在室溫或高溫,水解或不水解,都腐蝕一些金屬材料,所以有必要選擇適當的材料,。在干燥的氨氣中,可以使用奧氏體不銹鋼,鐵硅合金、銅和鋅合金、鎂合金、鎳、夢乃爾、耐蝕鎳基合金、銀和銀合金、鉭。但是在潮濕的氨氣中不能使用銅和銅鋅合金、鎳、蒙乃爾、銀和銀合金,可以使用碳鋼?梢允褂镁鬯姆鹨蚁、聚三佛氯化乙烯聚合體,聚乙烯、天然橡膠、丁晴橡膠、氯丁橡膠、海帕倫、丁基橡膠、硅橡膠和氧化橡膠。

              著火時首先要關閉鋼瓶閥門,止住氣體流出。滅火可用霧狀水、二氧化碳、泡沫和干粉滅火劑。

        當出現氨泄露時,用濕草席等蓋在泄露處或漏出來的氨液上,然后從遠處用水管沖洗。氣體大量噴出時,在遠處用噴射霧狀水吸收。液體附著物要用大量水沖洗或用含鹽酸的水中和。


         氫氣的物化性質


        氫的物理性質: 

              1、氫是一種無色、無嗅、無味的氣體,在標準狀態下,(溫度為0℃,壓力為101.325kPa),密度是0.08987g/L,是空氣的2/29。 

            2、氫的分子運動速度最快,故具有最大的擴散度和很高的導熱性,其導熱能力是空氣的七倍。 

            3、氫的沸點為-252.78℃,熔點為-259.24℃。 

            4、液態氫是無色透明的液體,比重是0.070g/cm3(-252℃),固態氫是雪狀固體,比重是0.0807g/cm3(-262℃)。 

            氫的化學性質: 


            1、氫氣的燃點較高,為574℃,但其著火能很小,所以很容易著火,在微小的靜電火花下也容易著火。氫氣燃燒時,發出淺藍色火焰,生成水,并放出大量的熱:2H2+02=2H02+572.8KJ


            2、在空氣中的可燃范圍(20℃,101.325Kpa):4.0-74.5%。在氧氣中的可燃范圍(20℃,101.325Kpa):4.0-94%。 

            還原性: 

            在高溫下,氫能從許多化合物中奪取氧、磷、硫、氮、氯、碳等,使化合物還原。 

        氫的用途: 

            1、由于氫氣的密度小,它可用來填充氣球。還廣泛用于航空、焊接鉛、油類氰化和照明燈。 

            2、氫是可燃氣體,可直接用作燃料,氫氧焰能達到3000℃高溫,可焊接,切割金屬、加工石英器件、硬質玻璃、人造寶石等。 

            3、液態氫具有重量輕、發熱量高的優點,其單位重量所包含的熱能,幾乎是汽油的三倍,燃燒時不釋放有害氣體,原料豐富、運輸方便、干凈、無污染。液態也被用于低溫技術。 

            4、在冶金工業和電子工業中,氫主要用作保護氣體和還原氣體。 

            5、大量的氫應用在化學工業中,用氫和氮合成氨制造氮肥,氫和氯直接合成氯化氫制造鹽酸。在一定溫度、壓力和催化劑作用下,氫與一氧化碳反應產生合成汽油、甲醇等,與煤焦油、石油殘油等作用制造人造石油和其他化工原料。依靠鉑和鎳的催化作用,氫還可以跟常溫下為液態的不飽和油脂化合發生氫化反應,使其變為常溫下固態的硬化油脂,用于制造肥皂和人造奶油等。 

            6、在氣體制造工業也常用氫來催化除氧,精制氮和惰性氣體。 

            7、氫還被用來冷卻幾十萬千瓦的大型發電機,以及應用于原子能行業,氫可被用作貯存能量的手段,氫氣的遠距離輸送要比電力輸送便宜。


            氮的理化性質


            氮的理化性質: 

            1.在常溫常壓下,氮是無色無味無嗅的惰性氣體。氮在空氣中約占78.1%。液態氮也是無色無嗅,比水輕。在空氣中不燃燒。常溫下呈惰性,但在高溫高壓下有催化劑時與氰化物合成氨。 

            2.減壓放電可得到活性氮。在高溫與金屬化合成氮化物(Mg3N2,Cu3N2等)。在1000℃與碳化鈣反應生成氨晴鈣。 

            3.微溶于水、酒精和醚。在25℃、101.325kpa時的溶解度在甲醇中為16.45mL/100mL、在乙醇中為14.89mL/100mL,在乙醚中為29.30mL/100mL,在水中的溶解度為0.02354mL/g(0℃),0.01258mL/g(30℃),0.01023mL/g(60℃)。 

             4.氮的分子量為28.0134,熔點(三相點,12.53kPa)是-210.0℃,液體密度(-210.0℃,12.534kPa)為869.5kg/m3,導熱系數(100kPa,280K)是0.02447W/(M-K)。

        毒性: 

            氮本身無毒,無刺激性,吸入的氮氣任以原形通過呼吸道排出。然而,空氣中含氮量增加會造成氧的稀釋,影響人的正常呼吸。高濃度的氮氣可引起窒息。液氮接觸皮膚能引起了冷燒傷。吸入高濃度氮氣的患者應迅速轉移到空氣新鮮處,安置休息并保持溫暖。皮膚接觸液氮時立即用水沖洗,如果產生凍瘡,須就醫診治。 

            安全防護: 

            氮氣要用受壓鋼瓶存儲,液氮要用絕熱容器、槽車貯運。氮無腐蝕性,容器材料在常溫下可使用碳鋼、不銹鋼、銅、銅合金、鋁等通用金屬和普通的塑膠材料;對液氮可使用鎳鋼(90%Ni)、不銹鋼、銅、黃銅和貴青銅。在低溫下可使用聚四佛乙烯和聚三佛氯乙烯聚合體。 

            當出現火情時,氮氣可以用來滅火,但禁止往液氮容器中灌氮氣的水。廢氣可排入大氣中。


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