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行業新聞

工業氣體在各行業中的應用

作者:admin 發布::2013-08-10
序言
    工業氣體是指氧、氮、氬、氖、氦、氪、氙、氫、二氧化碳、乙炔、天然氣等。由于這些氣體具有固有的物理和化學特性,因此在國民經濟中占有舉足輕重的地位,推廣應用速度非常快,幾乎滲透到各行各業。
    工業氣體用量最多的傳統產業有:煉鋼、煉鐵、有色金屬冶煉、化肥生產、乙稀、丙稀、聚氯乙稀、人造纖維、合成纖維、硅膠橡制品、電纜和合成革等石油化學工業、機械工業中的焊接,金屬熱處理、氦扦漏等,浮法玻璃生產等。由于這些傳統產業在近幾年發展迅速,工業氣體的用量也達到高峰。
   工業氣體用量正在掘起的產業有:煤礦滅火、石油開采、煤氣化和煤液化,玻璃熔化爐、水泥生產窯、耐火材料生產窯,磚瓦窯等工業爐窯、食品速凍,食品氣調包裝、啤酒保鮮、光學、國防工業中的燃料、超導材料生產、電子、半導體、光纖生產、農業、畜牧業、魚業、廢水處理、漂白紙漿、垃圾焚燒、粉碎廢舊輪胎等環保產業、建筑、氣象、文化、文物保護、體育運動、公安破案、醫療保健產業中的冷刀、重危病人吸氧、高壓氧冶療、人體器管低溫冷藏、麻醉技術及氧吧等。
    工業氣體應用正在試驗中的產業有:固體氮生產,燃料電池生產,磁性材料生產,超細加工,天然氣發電,壓縮天然氣汽車,氫能汽車生產等。
    工業氣體用量較多的產業,如鋼鐵、化肥、化工、玻璃及化纖行業均自建氣體生產設備,實行自產自銷的企業經營方針,一些工業氣體用量較少的產業,主要依靠市場購買工業氣體。因此工業氣體的液體市場正在掘起,應用領域也越來越廣泛,如1999年美國液氧和液氮市場,按行業分,各行業的占有比例如下:
    液氧市場:機械16%、金屬14%、保健13%、電子12%、焊接10%、運輸10%、化工9%、玻璃5%、運輸服務2%、造紙1%、實驗室1%、其他7%。
    液氮市場:化工22%、食品20%、電子16%、機械7%、金屬6%、油氣5%、石油4%、運輸4%、橡膠3%、實驗室3%、制造2%、其他8%。
    我國的江蘇、上海和馬鞍山有豐富的液態工業氣體資源。每年可提供約90萬噸的液體產品供市場需要。河北省每年也可提供30萬噸的液體產品滿足市場需要。
 
鋼鐵工業中的應用
    吹氧煉鋼:吹氧煉鋼,已為各國普遍采用,成為鋼鐵工業飛躍發展的一條重要途徑。吹氧煉鋼的主要方式有:轉爐純氧頂吹或底吹煉鋼、電孤爐煉鋼和平爐煉鋼。轉爐煉鋼每噸鋼耗氧50~60m3;電孤爐煉鋼每噸鋼耗氧10~25m3;平爐煉鋼每噸鋼耗耗氧20~40m3。1993年世界各國或地區各種煉鋼法所占的比例(%),其中中國:轉爐鋼是63.8%(美國為61.8%,日本為68.8%,盧森堡為100%,奧地利為90.1%)、電弧爐鋼為21.8%(美國為38.2%,日本為31.2%,奧地利為9.9%)、平爐鋼為14.2%(美、日、奧均為0)、其他鋼為0.2%(美、日、奧均為0)。世界:轉爐59.4%,電弧爐31.0%,平爐9.6%,其他0.1%。進入90年代,電爐短流程技術在世界蓬勃發展。現代化大型電爐采用了各種強化供氧技術,提高生產效率和降低電耗。和30年前相比,電爐的冶煉周期從210min降低到55min,冶煉電耗從650kWh/t降低到350kWh/t,而氧氣的用量從8m3/t增加到35~60m3/t。煉鋼用氧要求氧氣純度達到99.6%,避免鋼水吸氧,一般要求總管壓力大于2MPa,工作壓力大于1.2MPa,氣體要求清潔,無水無油。
    此外,軋鋼每噸鋼耗氧3~6m3、鋼材加工、連鑄坯火焰切割,火焰清除、爐襯火焰每噸鋼耗氧11.4~14.2m3。
    高爐富氧噴煤煉鐵:高爐富氧噴煤煉鐵可提高利用系數和降低焦比。1991年3月12至5月24日,首鋼公司在1號高爐進行了高富氧大噴煤試驗,最高富氧率達5.5%,鼓風中每富氧1%,可增產2.5%~3.0%,試驗期55天,共增產生鐵1.17萬噸;每富氧1%,可提高煤氣熱值1.28%~2.00%,相當于使用風溫升高32~79
    鞍鋼2號高爐富氧噴煤冶煉試驗(1992年3月~1993年3月),氧氣由鞍鋼氧氣廠提供,氣量10000~12000m3/h,純度99.5%,壓力1.2~1.6MPa(進入高爐冷風前減壓至0.6MPa)。為安全,系統安裝了氮和均壓設施,冶煉結果,富氧鼓風以后,平均每富氧1%,可增產2.27%,溫度升高35℃,噸鐵成本降低6.91元。1993年12月14~15日,冶金部科技司組織鑒定,當富氧到24.71%時,噴煤量達到161kg/t,入爐焦比降到407kg/t,綜合焦比降到536kg/t。
    熔融還原煉鐵:21世紀,對鋼鐵工業發展的基本要求是消除環境污染。為根本改變鋼鐵工業的污染現狀,許多發達國家紛紛投入巨資開發熔融還原煉鐵技術。熔融還原采用純氧燃燒煤,代替焦炭煉鐵。同時,產生大量高熱值潔凈煤氣,作為能源輸出。
    韓國浦項鋼鐵公司已向奧鋼聯訂購一套年產60~70萬噸鐵水的COREX熔融還原爐裝置(C—2000型,日產2000噸鐵),已于1995年12月投產。與傳統的高爐工藝路線相比,COREX設備鐵水成本降低30%,SO2發散量減少94%,NOx減少78%,灰塵減少97%。
    寧波北侖鋼廠,也用熔融還原煉鐵法,擬采用2套C—2000型COREX裝置,煉鐵—復吹轉爐—薄板坯連鑄軋—冷連軋全部流程,總投資126億元。年設計產鋼160萬噸。據概算,若采用球團礦方案,需配62000m3/h空分設備兩套;如為塊礦方案,需配71000m3/h空分設備兩套。技術指標:氧耗580m3/t鐵,2×600型豎爐需氮氣700m3/t鐵。高爐富氧煉鐵用氧,對氧純度要求可放低到92~95‰。全氧高爐煉鐵:前蘇聯莫斯科鋼鐵研究總所,1033m3高爐上進行100%使用氧氣試驗,將煤氣在熱風爐蓄熱室預熱,然后代替通常的熱風吹入高爐,接著在每個風口噴入氧氣。這一工藝在1985~1990年間試驗了12次,生產鐵水25萬噸。在一次試驗中,焦比達3677kg/t鐵水,用氧2517kg/t鐵水,日產含2.2%Si的鐵水1700噸。
    氮氣在鋼鐵廠的應用:主要是用作保護氣,如軋鋼、鍍鋅、鍍鉻、熱處理(尤為薄鋼片)連續鑄造等都要用氮氣作保護氣,而且氮氣純度要求99.99%以上。
    氬的化學情性被用于特種金屬的冶煉:鋰、鈹、鈾、钚、釷、鈦、鋯、鉿、鈮、鉭等原子核及空間工業方面所需的稀有金屬進行還原反應時,要用氬氣作環境氣體。半導體材料硅、鍺的精煉和單晶的制備過程中,也要用氬氣作環境氣體,以保護結晶成長。
    煉鋼過程也要用氬:如向熔融的鋼水中吹入氬氣,使成份均勻,鋼液凈化,并可除掉溶解在鋼水中的氫、氧、氮等雜質,提高鋼坯質量。吹氬還可以取消還原期,縮短冶煉時間,提高產量,節約電能等。
    氬氣吹煉和保護是提高鋼材質量的重要途徑,我國已有不少鋼廠采用。據介紹,氬氣耗量為1~3m3噸鋼。
    氧、氮、氬是煉鋼企業不可缺少的工業氣體,據天津鋼管公司介紹,公司自產二次能源消耗為:氧氣年耗量2046m3,其中電爐工藝用氧約占79.2%,連鑄切割用氧約占6.1%,廢鋼切割用氧約占5.9%,其它用氧約占8.8%;氮氣年耗量2141萬m3,其中直接還原鐵保護用氮約80.2%,冶煉工藝用氮約15.3%,石灰窯和動力用氮約4.5%;氬氣年耗量29.4萬m3,全部用于煉鋼,其中冶煉用氬61.8%,連鑄用氬38.2%。
    據報導,目前煉鐵、煉鋼、軋鋼的綜合氧耗已達100~140m3/t,氮耗80~120m3/t,氬耗3~4m3/t。
    爐外精煉:煉鋼、連鑄生產企業面臨的首要任務是提高鋼的質量,擴大品種,而爐外精煉工藝則是關鍵,尤其是對生產高級別鋼種和高附加值產品及提高其競爭力具有重要作用。鋼液的爐外精煉是把一般煉鋼中要完成的精煉任務,如脫硫、脫氧、除氣、去除非金屬夾雜物、調整鋼的萬分和鋼液溫度等,移到爐外的“鋼包”或者專用的容器中進行。爐外精煉工藝與工業氣體的使用密切相關,一般可分為真空精煉法和非真空精煉法。真空精煉法包括:(1)真空吹氬法(2)真空吹氧脫碳精煉法(3)強攪拌真空吹氧脫碳精煉法(4)轉爐真空吹氧脫碳法非真空精煉法包括:(1)氬氧爐脫碳精煉法(2)氣氧爐脫碳精煉法(3)鋼包吹氬法(4)密封吹氬法(5)帶蓋鋼包吹氬法
 
富氧在有色全屬熔煉工業上的應用
    富氧煉銅:日本玉野冶煉廠,從1981年開始吹氧煉銅,使生產力提高30%以上,美國英倫西冶煉廠,1982年開始進行吹氧煉銅,使燃料節省50%。美國Wotrerine銅冶煉廠,采用29%富氧,節約燃料30%。我國安徽銅陵第二冶煉廠在10.5m3密閉鼓風爐上改用28%的富氧空氣。床能率提高45%。日本點島冶煉廠,1991年投運23萬t/d陽極銅爐,建有8650m3/h空分設備,國內最大的煉銅基地——江西貴溪冶煉廠,為將日本往友的閃速爐改為富氧熔煉。內蒙包關銅廠,使氧含量提高量28%,沒有排放,二氧化碳濃度增高,每天提高銅產量1130噸,硫酸成本降低30%。
    富氧煉鉛:澳大利亞MTM公司建一座ISA法煉鉛廠,1991年12月投產,規模為年產鉛6萬噸,采用富氧空氣熔煉,27%O2,流量7.1m3/s,壓力135kPa。再ISA法煉銅廠,1992年投產一座18萬t/a銅爐,配一套525t/d(約15400m3/h)制氧機。我國甘肅白銀西北鉛鋅冶煉廠,將在鉛鋅冶煉中應用氧氣。
    富氧煉白銀:甘肅白銀有色金屬公司冶煉廠,在白銀爐上采用富氧熔煉,使日處理爐科量增加了56%。
    富氧煉鋁:日本三井氧化鋁制造公司試驗高爐煉鋁技術,始于1975年,到1980年已在實驗室制得純度99.9%的高純鋁,1981年11月20日獲準日本專利。高爐煉鋁所用的熱風,最好用純氧,也可使用富氧空氣,即在空氣中加入4%以上的氧。富氧空氣經熱風爐預熱,從高爐下部第一風口噴入。到1984年,已完成1m3實驗爐和噴吹能力為每小時噴吹240公斤粉煤以及每小時可將100m3氧氣預熱到500℃的預熱設備。計劃1987年達到半工業性設備的生產。
氮氣是氮肥工業的主要原料,如硝酸銨含氮36%、硫酸銨含氮21%、尿素含氮46.7%。氮氣在氮肥廠開工生產前,或在系統大修后,還用來置換管道和容器內的空氣或煤氣,以確保安全操作。
    在小型水煤氣制合成氨的工廠中,加氮后氮、氫比例穩定,操作平穩,同時可降低合成氨的電耗。此外還用精氮(99.99%)保護觸媒。用純液氮洗滌精制的氫氮混合氣,使得惰性氣體(甲烷和氫)極微,一氧化碳和氧的含量不超過20PPm。這個氮洗,氮氣的消耗量約為750米3/噸氨左右。
    有了合成氨這個原料氣,就可以制造各種肥料,1噸合成氨可生產硝銨2~2.2噸,硫銨3.8~4噸,尿素1.5~1.7噸。氧氣作粉煤或重油的氣化劑,氮氣參與合成作原料氣,并作裝置的安全保護氣(觸煤保護就要99.99%的純氮氣)。如以粉媒氣化,每噸合成氨耗氧500~900m3;如以重油氣化,每噸合成氨耗氧250~700m3;以渣油氣化,每噸合成氨耗氧850~940m3;石灰氮是一種化學氮肥,1噸石灰氮要消耗氮氣300~500m3,現石灰摟主要制雙氰胺,硫脲和氰熔體等化工產品。
    大化肥裝置一定要配置大型空分設備,如山西省化肥廠,年產30萬噸合成氨,有一套法國20000m3/h空分設備,其魯奇爐加壓氣化需要19780m3/h、90%O2;液氮洗滌要29681m3/h、2ppmO2的高純氮,以及750m3/h的液氮。南京化學工業有限公司每年生產30萬噸合成氨裝置和52萬噸尿素裝置,配置能力為4萬立方米/時的空分設備。
 
在化學工業中的應用
    化學工業與化肥工業及石油化工、石油化纖工業,對氮的需求量都大。蘇聯63.7%的氮氣用于化學與化肥工業上,在氮、尿素、已內酰胺、乙烯、丙烯、聚氯乙烯、人造纖維、合成纖維、硅橡膠制品、電纜合成革等生產中,氮作為工藝氣體已廣泛應用與研究開拓。特別是乙烯裝置在石油化工中具有特殊重要的地位。我國乙烯工業經近30年的發展,已初具規模。1993年全國乙烯產量203萬噸,預計2000年我國乙烯的需要量將超過500萬噸,2010年將達到800~1000萬噸。現國外乙烯裝置是向大型化發展,新建裝置規模多數在30~70萬噸/年。
    氮氣在化工廠,主要用作保護氣、置換氣、洗滌氣,以保障安全生產。如聚丙烯生產,要用純氮(99.99%)作保護氣、置換氣。高純氮氣是化纖生產至關重要的氣體,如遼陽石油化纖總廠有三套3000米3/時高純氮裝置。合成革廠也要用高純氮氣保護,如煙臺合成革廠有一套1000米3/時高純氮裝置。天津石油化工公司化工廠,1985年9月投產一套3000米3/時高純氮裝置。林產化工廠也要用氮,作為敏膠涂料、松香、樹脂等生產過程的工藝保護氣。可以說化工廠是用氮大戶,氮氣是化工廠的“保安氣”,開拓化工用氮是大有可為的。
    BOC公司的Afrox公司與固特異輪胎公司簽訂了十年的供氮合同,其價值超過500萬美元。Afrox公司將提供三臺Cryostar低溫泵,三只35000升貯槽以及相關控制板和氮,它們將用于橡膠成型和硫化作業上。這次用改進的新型低溫泵和相關設備取代現有的系統,從而使固特異公司生產的產品質量和產量登上新的臺價。
 
在機械工業中的應用
    金屬的切割和焊接:氫一氧焰、氧一乙炔焰在機械工廠中對板材、容器的切割、焊接。氧一丙烷焰切割可提高切割面的光潔度。代替了部分零件的鑄、鍛、銑、創。利用氬的惰性,在電孤焊時用氬作保護氣體,可防止被空氣氧化、氮化、鈦、鉬及合金和不銹鋼等。
    金屬熱處理:氮是一種中性氣體。在非活化狀態下,氮可用作保護加熱,防止鋼鐵的氧化、脫碳,因而廣泛地用于光亮淬火、光亮退火、光亮回火等熱處理工藝中。在真空熱處理時,氮氣常作為冷卻介質使用;充氮加壓油淬時,氮氣既可保護真空爐的電熱元件,又可通過調節氮氣壓力,提高鋼件的淬硬性。在一定電壓和低真空狀態下,氮會電離,可進行離子滲氮和離子氮碳共滲。
    在滲碳、滲氮時,常用氮氣進行爐內吹洗、排氣,爐門的氣簾密封,滲碳后的防氧化冷卻;在停氣斷電時,將氮氣送入爐內,可防止爐氣爆炸,保證安全操作。
    氮基氣氛處理具有節省能源、氣源豐富、安全經濟、適應性廣等優點。業已表明,它已能穩定地用于退火、淬火、滲碳、滲氮等多種熱處理工序。
    為制造出高質量的歐元硬幣,制造工藝中所用的鋼合金硬幣沖模必須經過特別的熱處理。
    歐元硬幣凸沖模在純氮氣氛下退火的制造工藝:首先需將沖模放在一個真空爐中進行退火,退火過程中就使用到了奧地利梅塞爾提供的純氮氣作為保護氣體,然后再將沖模放在一個淬火槽中冷卻。為使沖模具有特別高的搞磨損性并確保其尺寸的穩定性,接下來的一道工序就是將沖模放入一個冷卻室中進行附加低溫處理。在冷卻室,有控制地噴射液氮,沖模的溫度可降至-80℃。此時,模由奧氏體組織轉變成穩定的馬氏體組織。
    浙江萬向錢潮股份公司是一家生產汽車配件萬向節的企業,熱處理生產過程中需用大量的氮氣,為此,寧波梅塞爾陽光氣體公司向萬向錢潮供氣液氮。
    容器內有害氣體的置換:對容器進行置換是將容器內的有害氣體或蒸汽去除掉,主要方法是導入惰性氣體,去置換容器內的有害氣體,如:氧、水分、氫、苯、一氧化碳、丙烯、丙酮、液化天然氣等易燃、易爆氣體,以降低容器內的有害介質濃度,將其控制在安全的范圍內。通過對容器的置換,達到防火、防爆、防腐的目的及使容器內的氧含量或水分降低到安全水平。
    機械另件之間的固定:機械零件裝配常采用過盈配合,這種過盈配合采用打入、壓力、紅套等方法去完成,這些方法對某些零碎來說受到一定限制。實踐證明,利用低溫冷縮方法進行過盈配合容易獲得成功。
    鈷爐化學清洗:鈷爐在采用氫氟酸清洗和氨洗結果排除廢液時,用充入氮氣式頂排可以得到較好漂洗耳恭聽效果,為防止鈷爐內腔產生二次銹蝕。
    金屬、工具低溫處理:金屬的低溫處理,液氮又是一個極妙的應用,它能使殘余的奧氏體組織,迅速轉變為堅硬、致密而穩定的馬氏體組織,能提高金屬零件與刀具耐用度0.5~1.5度。七十年代初期,美國材料改進公司就成功地采用低溫處理技術,使工具鋼沖模的使用壽命從4萬次提高到25萬次。處理刀具,將工件在60×60×300厘米的冷箱內冷卻(溫度為-320°F,即-196℃),并在此溫度下保持30小時,再用24小時左右的時間升至室溫,然后用20分鐘時間加熱到回火溫度300°F(149℃)。經低溫處理的鋼鉆頭,壽命可從鉆350個孔提高到900~1200個孔。
    低溫處理,國外已廣泛應用于軋輥、火車車輪、切削刀具等方面。并具有很大的經濟意義。
 
在浮法玻璃生產中的應用
    我們知道,錫槽在浮法玻璃生產中是玻璃成型的關鍵熱工設備,因為玻璃液是在熔融的錫液表面攤薄或堆厚成各種厚度的產品的。所以,錫槽工況的好壞對玻璃的質量、產量都起到至關重要的作用。而氮基氣氛既是錫槽的惰性保護氣,又是還原氣,它對錫槽的正常運行工況起著決定性的作用。對錫槽內輸送氮氣時,必須要求連續、穩定,盡量少含氧含量。一旦供氣產生波動(或供氣中斷)都將使得外界的氧分大量滲入錫槽內部,引起錫氧化,生成的氧化錫和氧化亞錫大量揮發,造成錫槽內一片混濁,生產無法進行。
    我國現有浮法玻璃生產線約70條,每條生產線的氮氣需求量約為1500m3/h。所配置的空分設備大部分為低壓返流膨脹的單塔流程,每套設備正常運行時的供氣量為800~1600m3/h N2。
    利用浮法生產線上的過剩氧氣或富氧空氣,在玻璃熔窯內推廣富氧燃燒新工藝,是一種節能降耗、減少環境污染的有效途徑。
    迄今,國內已有40余條浮法玻璃生產線在運行(尚有一部分浮法生產線正在建設之中)。倘若將已投運的浮法生產線中的氧氣或富氧空氣加以回收,每年至少可回收純氧11563萬立方米。若將這部分氧全部添加到窯爐內助燃的話,僅從節能這一項講就可節省燃料17103.2噸/年(折合標煤),這里還沒包括減少排煙量所節省的能耗。
    另外,采用富氧燃燒可提高火焰溫度,改善燃燒狀況,減少煙道污染,所以說它具有良好的企業效益和社會效益。由此可見,富氧燃燒工藝具有投資少、效益高,安全可靠,性能穩定等特點,值得在浮法玻璃生產線上推廣應用。
 
在石油開采領域中的應用
    氮氣,國外已作為強化采油氣體。美國太陽石油公司原注天然氣,如停注最多只能再生產一年;后采用注氮,可再持續生產20年。美國七十年代開始用含氮氣85%以上和含二氧化碳15%以下的煙道氣進行提高油田采收率研究和工業試驗。至八十年代中期,日注氮氣量總計達到1500萬米3(每年50億米3以上)。1986年,美國用氮氣驅油的油田增加28.6%。1987年5月,美國德士古公司獲準在埋藏41砂層的區塊上進行注氮作業,在進行的三個注氮周期中,在每一個周期內,15天注氮110萬米3。由于注氮成功,該區塊獲增產原油約0.88萬噸。
    氮氣作為“驅油氣體”,要求無油無水的干燥氮,純度99.99%以上,注入壓力20~60兆帕。
    1985年5月4,我國首次氮氣泡沫壓裂在遼河油田施工成功,標志著我國氮氣泡沫壓裂工藝技術已向國際先進水平起步。施工中,氮氣排量每分鐘為5403,累計用氮氣量19879米3,液氮量28.56米3。施工新用設備中,有液氮泵車4臺、45米3貯液罐2個、液氮罐車1臺。施工結束后反排順利,日產油從壓前4噸增加到壓后的13噸。中原油田、大慶油田在壓裂增產中,也應用了擠入液氮助排的方法。
    從1997年起,天津梅塞爾分別向遼河、江漢、勝利三大油田提供了六套油田現場制氮注氮裝置,用于三次采油來提前采收率,經幾年運行均取得可喜成果。
    2000年,天津梅塞爾生產的車載式制氮注氮裝置NPU-600/25EF-L成功地應用于滇黔貴油田云南云參1號欠平衡鉆井,這是中國首次在油田欠平衡鉆井中使用現場制氮注氮裝置。這個具有90年代國際先進水平的欠平衡氮氣泡沫鉆井技術,是天津梅塞爾與勝利油田鉆井工藝研究所共同開發的。
    2000年底,天津梅塞爾與中國石油天然氣總公司四川石油管理局簽訂合同,為其承包伊朗石油鉆井提供一套“欠平衡空氣泡鉆井系統裝置”,制氣能力7200m3/h(標態),注氣壓力150MPa、柴油機驅動、車載撬裝式、合同金額達180萬美元,使天津梅塞爾的這一技術第一次走出國門。
    2000年期,天津梅塞爾與江漢油田簽約,提供兩套油田現場制氮裝置,型號為NPU600/25EF-L,600m3/h N2、25MPa帶泡沫劑注入系統,電驅動,車載撬裝式,總合同金額達100美元。是年,天津梅塞爾又與遼河、勝利油田分別簽約,提供三套“油田現場制氮裝置”,制氮能力800m3/h 、25MPa帶泡沫注入系統、柴油機驅動、車載撬裝式。
    2001年12月21,四川梅塞爾與新疆阜康市淮東尤龍公司簽訂了氮氣供應協議既油田氮項目合作意向書。根據協議,自200年4月1日起,四川梅塞爾將為新疆大油田提供流量為600m3/h、純度為95% N2的移動式制氮設備及專業技術服務,以輔助大油田的開采。
 
在煤氣化和煤液化工業上的應用
    煤氣化工業:煤氣化工業的發展,對我國化肥、煤化工、冶金、城市煤氣、建材等產業的技術升級,節能降耗和污染冶煉具有十分重要意思。符合國家產為政策和可持續發展戰略要求,市場前景極為廣闊。
    地上式地下的煤氣化工業將成為氧氣的大用戶。
    利用德士古合成煤氣制造甲醇,已成為當前煤化工的重點,這是因為它以煤為原料比用石油作原料成本低,并且甲醇用途越來越廣。估計德士古煤氣化化工工業在我國將會大量發展。而制造1m3德士古合成煤氣需耗氧大約在0.37~0.43m3,一臺φ2790×6989mm德士古煤氣化爐,每天可氣化500t煤,生產90萬m3合成煤氣,每小時大約需耗氧15000m3±10%左右,撫順恩德機械有限公司40000m3/h恩德粉煤氣化裝置正式在我國氮肥行業合成氣生產中得到推廣應用,與黑化集團簽約。
    40000m3/h恩德粉煤氣化裝置的使用,將為黑化集團利用附近粉煤資源,降低合成氨成本和改善環境帶來很好的經濟效益和社會效益。
    據了解,恩德粉煤流化氣化技術生產氨和甲醇的合成氣在朝鮮已有30多年的經驗。我國的吉林和蘭州也有10余年生產經驗,該技術的成熟、可靠已被行業內認可。
    根據合同約定,該爐正常產量為40000m3/h,CO+H2≥68%,炭的利用率為92%,每千立方米煤氣消耗實物煤570~590千克,消耗氧氣190~210立方米。每年連續運轉8000小時,噸合成氨氣化置投資為330元左右。
    灰熔聚流化床粉煤氣化技術在陜西秦晉煤氣化工程已獲得成功。灰熔聚流化床粉煤氣化技術是我國自主開發的潔凈煤氣化技術,它借助氣劑空氣(氧氣或富氧)和蒸氣的吹入,使床層中的煤粒沸騰起來,在燃燒產生的高溫條件下使兩相充分混合接觸,發生煤的熱解和碳還原反應,最終達到煤的安全氣化。
    煤液化工業:
    我國是以煤為主要能源的國家,能源結構中煤炭約占70%,按目前儲量和開采量推算,至少還可開采100年。而我國石油和天然氣資源相對不足,而我國探明儲量,2000年為3.3億t,天然氣1.37×104億m3。2000年我國石油消費量已達到2.6億t。
    據專家提出,21世紀煤液化技術是我國能源發展方向。目前,用煤合成油有間接(熱裂解或催化加氫)和直接(煤氣化)液化兩種方法。現在世界上煤液化生產合成石油的路線主要是通過煤氣化生產合成氣,然后再合成油。美國聯炭公司也研究指出,從煤生產合成燃料的轉化過程中使用95%~98%的中純氧,可節能3%~8.5%。在煤的氣化過程中,氧氣用作將固體煤轉化成可燃氣體混合物的氧化劑;在煤的液化過程中,氧氣用作使煤從貧氫固體烴轉化成富氫液體烴的媒介物,且用氧量很大,生產1噸煤合成燃料所需氧氣量,最少為0.3噸氧/1噸煤,也可能達到1噸氧/1噸煤。所以產量為10萬桶/日的合成燃料裝置,需要10~20套并聯安裝的58400~73000m3/h制氧機。
    當今世界上只有南非一家公司擁有煤轉化實際生產技術,就是南非煤·油氣公司——SASDC,因為大量用氧,建有號稱世界第一的特大制氧站,有66900m3/h制氧機12套,74000m3/h制氧機1套,總產氧量87.7萬m3/h。全為法國液化空氣公司提供:第一期工程,1977年供“66900”六套;第二期工程,1979年供“66900”五套;1981年又供“66900”一套,其氧、氮產量和純度均為:氧66900m3/h、98.5%O2;氮21600m3/h、<100×10-6O2。后又上74000m3/h制氧機一套。2002年3月,法液空又與南非SASDC簽約,提供一套3550噸/天的制氧機(103660m3/h),那則是法液空將要制造的最大的制氧機了,也是世界上最大的制氧機了。
    以重油為原料改用煤為原料的中型氨廠各種改造方案的消耗指標(折合氨產量約10t/h),其中氧氣耗量為:水煤漿加壓氣化(常規型爐)為9264m3/h(標志下同);水煤粉加壓氣化(兩區雙溫爐型)為7333m3/h;干燥粉加壓氣化為7179m3/h;無煙塊煤常壓富氧連續氣化,我國神華煤液化示范工程將是世界上第一個采用煤直接液化技術來實現大規模合成油。第一期投資162.98億元,2004年建成。
    我國已啟動“煤變油”項目,這就將給我們空分設備行業帶來一個新的大市場,應引起我們行業的關注。
 
富氧在爐窯節能減少廢氣排放技術上的應用
    富氧燃燒節能技術:富氧燃燒,是一個節能很大的開發領域,是近代燃燒技術節能的熱點之一,特別應用于爐窯燒成,其原理是加熱助燃,每增加氧含量4~5%,火焰溫度可升高200~300,使燃燒效率提高。如沖天爐熔化實行富氧送風,鼓風中富氧1%,鐵水熔化速度可提高約8%;富氧2~4%,熔化速度可提高20%以上,吹氧以直接吹入效果較好。1983年美國有200家以上的鑄造廠,采用富氧送風。再如鍛造加熱爐采用23~25%的富氧空氣助燃,可節省燃料25%。石灰需若采用23%的富氧空氣鼓風,新能增中能力大約25%。
    美國的賓夕半尼亞珍珠巖廠和美國Airco氣體工業公司開發的富氧系統,使珍珠巖的產量提高18%,并節省天然氣用量12%。在電力工業中,一個日發電量為720萬千瓦小時的熱電廠,如果采用富氧助燃,則每天可以節約標準煤約為558噸。
    其它如玻璃熔化爐、水泥生產窯、耐火材料生產窯、磚瓦窯以及其它各種工業爐窯,都能應用富氧助燃而獲得明顯的節能效果。據報道,以富氧空氣取代傳統的空氣鼓風,如將進鍋爐內氣體含氧量提高4%~5%,一臺10t/h以上鍋爐,一年可節煤約1000t。
    減少銅平爐排放物:
    仍含銅的渣滓與銅碎片在焦炭平爐中,通常會減少黑銅熔化。當加碳塊,可使熱頂氣體來點燃已冷卻的部分燃燒的CO。由于可能超出德國空氣質量限制,而且二氧(雜)芑(二惡英,Dioxin)和呋喃(Furan)水平及CO濃度將提高,而且在下一加料前的新加入材料僅能加溫,從而使二次燃燒不想出現情況將常發生。因此,必須使用氧氣燃燒。
    污染土壤的熱處理:
    對污染土壤進行焚燒處理時,氧氣已長期使用在轉爐和二次燃燒以提高燃燒速度,許多這樣工藝已使用在轉爐,使燃燒氣體與產品流反方向流動,氧槍使火焰穩定并使污染土壤處于氧氣下。
    炭黑生產節能降耗:
    四川開江縣化工廠1500噸/年天然氣半補強炭黑生產裝置生產炭黑,用富氧空氣(正常為33.5%O2),需消耗氧氣897m3/h,1988年建一套300m3/h制氧機,1990年又建一套“300”。用富氧工藝傳統工藝相比,年節約天然氣245.4m3,且炭黑尾氣可副產合成氨3357噸/年。
    硫磺裝置富氧工藝:
    滄州煤油廠5000t/a硫磺回收裝置富氧工藝已正式投運成功。以往硫磺尾氣被迫送入火炬白白燒掉,現不燒,且處理酸性氣的能力可提高20%左右,每年可多產硫磺1500t,僅此一項可增效80多萬元。
    這次改造投資180萬元。采用低濃度富氧工藝,主要通過在空分裝置上增設一臺氧壓機,在硫磺裝置上增設富氧緩沖罐及富氧空氣壓力控制、流量控制兩個儀表回路來實現。控制方案采用上游空分裝置放空的氧含量不33.5%的富氧空氣與氧含量為21%的壓強空氣混合成28%的富氧空氣,引入硫磺裝置作氧化劑,以減少惰性氣體氮氣的引入,提高酸性氣體的處理能力。
    投運后,設備運行一切正常。不僅把剩余的酸性氣體全部“消化”掉,而且為徹底消滅火炬提供了有力的保證。
 
在食品貯存中的應用
    液氮超速凍食品:用液氮深冷急凍技術凍結貯存,水產品,可達到國家一級鮮度標準,急凍后在-32℃下儲運。可保持6個月以上干耗小于1%,品質仍如如新鮮。如速凍治對蝦,液氮消耗量,約為2.0kg液氮/1kg對蝦。日本液氮年產量達4~5萬噸,大部分用于速凍食品,西歐國家液氮量的1/3用于食品速凍。
    干食品的氣調包裝:
    對于自然干燥或經人工干燥的花生、茶葉、奶粉、土豆片、紫菜等食品,通過真空充氮[99.9%~99.99%(V/V)]將氧氣含量控制在500×10-6(V/V)以下,防止食品氧化而變色、變質、變味。
    熟食制品的氣調包裝:
    這類包裝主要抑制氧化作用和阻止細菌、微生物、霉菌的生長繁殖,防止食品的霉變。在氣調包裝中充注食品級二氧化碳,通常配氣比為40%~60%。
    魚肉類及果蔬的氣調包裝:
    這類食品不但要防止腐爛變質,同時還要保持新鮮感。微生物、細菌在這類食品中極易生長毓,厭氧和喜氧微生物同時存在,因此需要配比一定比例組分的混合氣,如鮮肉氣調包裝,用二氧化碳抑制微生物細菌的生長和繁衍,用氧來保持鮮肉色澤并抑制厭氧微生物的生長,配制的混合氣二氧化碳占20%~35(V/V),氧占40%~70%(V/V)。海鮮水產品含有大量厭氧微生物,因此在氣調包裝中氣體混合比為氧占60%~80%(V/V),二氧化碳占20%(V/V)。果蔬的氣調保鮮最為復雜,因為新鮮收獲的水果、蔬菜仍保持內部的生命機制,還處在呼吸階段,因此呼吸作用越強,保存時間越短,也最容易腐爛變質,為此必須控制配制一定比例的混合氣和適當的貯藏溫度來控制果蔬的呼吸強度,如柑橘氣調包裝控制混俁氣比例為氧占12.5%~17.5%(V/V),二氧化碳占1.35%~3.65%(V/V),就能抑制其呼吸強度。實踐證明,腐果率可由7.63%下降到2.32%。
    蛋類氣調包裝:
    二氧化碳對禽蛋類的保鮮十分有效,其因是久放的禽蛋,在其內部二氧化碳通過蛋殼上的微孔逐漸釋放,造成蛋中pH值增大,使蛋白縮合成水樣蛋白。將30%~70%(V/V)二氧化碳氣調包裝禽蛋6~10h,二氧化碳通過蛋殼上的微孔滲入蛋內,能夠延緩形成水樣蛋白的速度,可達到保鮮目的。
    氮氣灌裝啤酒:
    在啤酒的貯存過程中,中性的氮氣可以比酸性的二氧化碳更好地保持啤酒的理化指標;使用液氮比使用二氧化碳可降低生產成本30%。
    2002年,昆明華獅啤酒廠已全面試用昆明梅塞爾的液氮。華獅廠工作人員反映,液氮供氣系統安全穩定,且操作方便,使用氮氣灌裝的啤酒泡沫更加豐富、潔白,且細膩,掛杯率增加,泡沫消失的速度減緩,增加了華獅啤酒廠產品的市場競爭力。
    得益于普萊克斯的一項新技術,全世界的啤酒釀造商在不久的將來有望生產出一種口感更佳的啤酒。該項稱為氮蒸餾的技術可使啤酒味道更加爽口,顏色更清晰,貯藏時間更長。普萊克斯在美國波爾瓦釀酒公司安裝了一臺采用該項技術的設備,該釀酒公司年產啤酒50000桶。
    啤酒釀制過程中采用的水含有氧,由于氧的存在往往會使啤酒的口味、顏色和穩定度受到不利的影響。該技術將氮氣泡注入水中,從而減少水中的含氧量。氣泡會產生濃度梯度,迫使溶解氧擴散。
    目前大多數啤酒釀造商采用真空流程來去除氧。普萊克斯的氮蒸餾設備安裝簡便,監控相當容易;這是一種連續在線系統,毋需停機。
    液氮灌充水果飲料罐頭:
    充液氮的原因:原先的水果飲料罐頭,在封罐時要加熱,因此當罐冷卻時,就會因罐內物質體積收縮而造成負壓,從而出現罐體凹癟,為此減少罐壁厚度,節約用料。此外,在水果飲料罐頭中充入液氮,可排除部分空氣,有利于飲料的貯存。據試驗,每罐飲料大約只需0.7克液氮。其中,實際封入罐內的液氮只有0.1克,其余的均在充填過程中汽化了。
    據估算,由于空罐壁厚減薄,價格可減得較多,即使增加了充灌液氮的成本,包裝費用仍只有以前的90%左右,而且保質期可延長。
    乙機餐保鮮:
    干冰,固態的二氧化碳,形狀似冰雪,受熱不經熔化而直接氣化,故名干冰。在常壓下蒸發時可得-80℃左右的低溫,減壓下蒸發時則溫度更低。干冰主要用于食品工業保藏食物。因可獲得-80℃的低溫,也可作一般致冷劑用。干冰(二氧化碳)溶于水時,部分生成碳酸,所以亦稱“碳酸酐”或“碳酸氣”。
    香港氧氣公司可謂綜合開發,多種經營,建立干冰廠,服務航空飲(膳)食公司,快捷地運送干冰,用于“飛機餐”保鮮。
 
氮氣在煤礦防滅火中的應用
    注氮防滅火的實質是向采空區氧化帶內或火區內注入一定流量的氮氣,使其氧含量降到10%或3%以下,達到防火、滅火和抑制瓦斯爆炸的目的,其作用有:
1.消除瓦斯爆炸的危險
    在煤礦當采空區一旦出現火災,危害最大的導致其內混合氣體的爆炸。由混合氣體爆炸三角形知,混合氣體中氧含量低于12%就有減小爆炸的可能性。但是,混合氣體爆炸的界限不僅取決于這種氣體在空氣中所占的百分比,這部分地決定于混合氣體的溫度和氣壓。溫度和氣壓的增高使這個界限擴大,反之縮小。如果混合氣體被加熱到300℃,氧含量為9%就能發生爆炸。如:1989年2月20日,某礦3402工作面的掘進巷內發生瓦斯連續爆炸,次日派人前去處理和排放瓦斯,在恢復通風時又發生了爆炸,當場死亡2人傷9人,另3名救護隊員在災區內遇難。因火災高溫、煙霧和還有繼續爆炸的危險,未能及時將遇難者搶救出來。救災會議擬定了11個方案,試行了6個均未獲成功,已時隔8天遇難者還是無法撤出來。于是決定采用液氮滅火技術處理,6小時共注氮2900m3,約為火區體積的3倍,火勢被迅速撲滅,同時又消除了瓦斯爆炸危險,于是救護隊員進入災區抬出了遇難者。然后清理巷道,僅有幾天時間就恢復了生產,更重要的是撤出了遇難者。
2.降溫作用
    對于有內因火災的采空區來說,其溫度大于外界溫度。當采用氮氣滅火時,無論是采用液氮還是氮氣,其氮氣的溫度均低于火區的氣體溫度,加之氮氣在注入火區后的流動范圍大,對采空區來說都有明顯的降溫作用。
3.防止煤的自然發熱和自燃
    煤炭自燃的三要素是:煤有自燃傾向性;有連續的供氧條件;熱量易于積聚。煤礦生產工作面采空區氧化帶內的漏入風量不足以帶走煤氧化產生的熱量,則煤溫就逐漸升高,這時煤處于自然發熱。當溫度達到煤的臨界溫度以上,氧化急聚加快,大量產生熱量,又使煤溫迅速升高,達到煤的著火溫度時便著火燃燒起來,即進入自燃狀態。采取向工作面采空區氧化帶內注入一定流量的氮氣,降低該帶內的氧氣含量,達到破壞煤炭自燃的一個要素,使其氧含量降到煤自燃臨界值以下,就達到了防止煤自燃的目的。1991年10月,某礦放煤工作面采空區發生自燃發火。封閉工作面后采用黃泥灌漿滅火1個月無明顯效果,采有氮氣滅火后,使火區CO含量降為0,O2含量降為1.5%,氣體溫度降到18℃,當即打開密閉恢復生產。氮氣滅火的效果可以通過兩面次滅火對比得出:第一次采用掘消火道打鉆灌黃泥漿滅火1個月,火區打開后又復燃,第二次氮氣滅火11天,火區打開后再也沒有復燃。
    “八五”以來,綜采放頂煤開采技術在我國條件適宜的礦井得到廣泛應用,因此,氮氣防滅火技術成為該采煤方法的主要防滅火措施。目前已有50余個局礦建立了氮氣防滅火系統,而變壓吸附制氮設備已在近30余個局礦中應用,為煤礦安全生產發揮了重要作用。
    煤礦滅火均采用變壓吸附制氮設備,其型式有三種:(1)氮氣電度為98%,產量為200~2000m3/h的地面固定式制氮設備(2)氮氣純度為98%,產量為200~1200m3/h的地面移動式制氮設備(3)氮氣純度為98%,產量為200~800m3/h的井下移動式制氮設備。
 
工業氣體在光學方面的應用
    照明工業:氮為雙原子分子,二個原子間結合得非常堅固,這就使得氮化學性質2.活潑,在平常狀態下表現為很大的惰性氣體,且具有高刻度和低的熱導性,因氮、氬是普通燈淪和白熱電燈的最佳充填氣體,這樣可減慢鎢絲揮發度。充氬燈泡亮度增加,壽命延長(一般為1000小時)。
    螢光燈是氬氣和氬和氪的混合氣與水銀蒸汽同時封入的照明燈,氬氣在點燈時起保護電極和增加水銀光亮的作用。
    絢麗的霓虹燈也是用氬充填的(還用氖、氦)。
    氪氣可充填高級電子管,實驗室用的連續紫外光燈。純氪氙混合氣的分子量重,充填電子管和燈泡,比同功率的氬燈泡省電20~25%,體積小。這種長壽氪氣燈泡,對礦井是很需要的。
    氪還能制成不需要電能的原子燈,適用于沒有電源的地方。
    氪燈的透射率特別高,因而用于夜戰中的越野戰車上的照射燈光。飛機跑道的降落點,通常就是用氪充填的螢光燈照明的。其它如超高壓水銀燈、鈉燈、特殊照明用的鋯點光源、閃光燈、頻閃觀測器都用到氪與氙。
    利用氙的極高的發光強度,可充填光電管和閃光燈以及有霧航空導航燈,其放電強度超過太陽光的放電強度。充填的長弧氙燈,俗稱就叫“小太陽”。穿霧能力特強,故普通用于機場、車站、碼頭、廣場。目前我國主要用于電影放映機中的燈源上。
    氖長期以來被用來充填氖信號裝置。由于氖氣電導性高,在真空下通電能發紅光,而紅光透視力較強。因此,是港口、機場和水陸交通的重要般標,以及各種測量儀器上的顯示裝置。把氖和氬混合封入霓虹燈,能產生美麗的藍光。與氦、氬進行不同配比,并利用各種濾光玻璃,就能制成各種絢麗多采的霓虹燈(字模燈光)。目前普通照明工業主要是使用氧、氮和氬氣。如廣東歐司朗佛山照明有限公司每年氧135m3、液氧7萬m3、氮氣68m3、液氮158萬m3和氬氣4.1萬m3。
    夜電管工業:氬、氖、氪廣泛用于充填電壓指示管、計標夜電管,定電壓夜電管、氣體繼電器、閘流管等各種夜電管。
    氣體激光器:氬用于氣體激光器,其裝置可以有較高的平均功率,用于醫學研究和微小型金屬加工。氬激光眼科凝固器,可冶療十余種眼病。氖和氦的混合氣應用于氣體激光器,即通常的氖氦激光器。氪也可用于氣體激光器。
    據報導:氪的使用量在燈泡制造上占60%,玻璃生產上占32%,激光器上占3%,政府研究和開發上占3%,其它方面占2%。氙的使用量在燈泡制造上占60%,激光器上占19%,醫療上占9%,離子機上占5%,政府研究開發占4%,其它方面占2%,絕熱玻璃上占1%。
 
工業氣體在國防上的應用
火箭發射:
    液氫+液氧是火箭的最好推進劑,其燃燒產物,已無沒有腐蝕作用,也不會引起中毒和污染。美國肯尼迪航天中心,發射士星V運載火箭一、二、三級的液氧加注量分別為1300、320和80m3,液氧球罐容積為3400m3,約為總加注量的2倍。美國航天飛機液氫、液氧的總加注量分別為132m3和529m3。液氮以33MPa的壓力作為火箭燃料的壓送劑,在火箭的發射裝置的起動系統中,一般均設有氮氣吹除系統,在起飛前及停車后吹清發動機的燃燒室,以清除爆炸的可能性。
    杭氧為西昌人超量發射中心和酒泉人造衛星發射中心設計制造的400kg/h液氧式液氮設備為人造衛星的發射起到重大作用。
空間模擬試到:
    用液氮在特制的小室中模擬寒冷的和真空的宇宙空間,從而對飛行器和部件進行地面試驗。大的模擬室每月要用1000萬尺(28.3萬米3)氮氣(用液氮來冷卻真空室,可使溫度降到100K,在真空的配合下真空度可達10乇左右)。
    杭州凱德空分設備有限公司為航天科技集團某研究所提供的大型模擬空間環境高低溫(+90~-100)試驗裝置,為多種太陽電池陣的試驗,設計提供了條件。該試驗裝置采用液空為冷源。
制造炸藥:
    液氧還是制造炸藥的原料。液氧炸藥發明較早(1897年已有液態空氣炸藥),沿用已久,在四十年代至五十年代,在采礦等到工業方面得到廣泛應用。它是由液氧加上固體可燃吸收劑(焦炭)制成,其爆炸性能由吸收劑的性質決定。液氧炸藥成本高,原料來源充足量的爆炸熱達2000仟卡/公斤,比所有炸藥都高。
 
在超導技術上的應用
    在液氦溫度和液氮溫度下,導體失去電阻,電流通過不發熱,不損失,并且可幾年不變,永久流動,形成“超導電性”。在液氦溫度下稱低溫超導技術,在液氮溫度下稱高溫超導技術。
    利用超導磁體,可制成磁流體發電機。此外還有超導貯能,超導高速懸浮列車,如西南交通大學研制成功液氮高溫超導懸浮列車,該車在液氮溫度下,最大懸浮重700千克,可載4人。超導電纜。
    現有一種新穎高溫超導電力變壓器將面世,它采用液氮取代絕緣油,其功率要比1997年3月面世的世界上第一臺高溫超導電力變壓器大15倍。該變壓器由Electricite de France和ABB公司合作制造,功率為10MVA,大約在2000年上網運行。以后準備制造商用30MVA的變壓器。
    該項技術的關鍵就是采用成本低、有利于環境的液氮來取代目前電力變壓器銅線圈所采用的絕緣油。這樣就可消除火災發生,消除發生外溢的危險,降低保險費用;并可將變壓器安裝在靠近大的負載中心處,甚至安裝在大城市中的這些地方也可安全無恙。這種變壓器的能量損耗較低,這樣,可使散發物減少,使設備效率提高,總的擁有成本減少。
 
在電子、半導體、光纖工業中的應用
    大批量工業氣體,在電子工業方向主要是氮氣,在這20年內呈高速發展,如日本1980年高純度的是用量僅6.5噸/年,而到1999年,高純度硅的用量增加到150噸/年擴大的23倍。日本大批量氣體每月需用1.58億m3,19999年的營業額達到530億日元。
    江蘇法爾勝光子有限公司由江蘇法爾勝集團和澳大利亞光子技術研究中心合資組建,投資3000萬美元,主要從事光纖和光纖棒生產。目前國內的光纖80%依賴進口,光纖棒100%依賴進口。法爾勝光子有限公司就看好這個市場。為此,上海三鋼梅塞爾已將這個法爾勝項目列為現場供氣的樣板工程,爭取首次服務好我國的光纖生產行業。預計年銷售額可達1200萬元人民幣,到第三期結束全部投產可達2200萬人民幣。
    據《CryoGas Intemational》2001年第3期報道,位于華盛頓D.C的華盛頓Camegie研究所的科學家們將氮氣壓縮到240萬大氣壓,最后將其變成了半導體固狀物。他們還在如此高的壓力下對濃縮氣體進行了電氣測量。科學家們驚奇地發現,當壓力回復到一個大氣壓時,固狀物仍保持穩定不變。該氮的濃縮狀態可存貯大量能量,它將很可能成為一種新穎半導體材料。普萊克斯公司將成為上海正在建設中的世界上最新的半導體制造中心的工業氣體和特種氣體的主要供應商。該公司已與以上海為基礎的半導體制造國際公司(SMIC)簽訂了十五年的供氣合同,向SMIC公司建在上海浦東張江高技術園的三家半導體生產廠供氣。協議要求普萊克斯(中國)建造一臺空分設備和一臺氫氣生產裝置。普萊克斯公司將向生產廠家供應氣氧、氣氮、氬氣、氫氣和液氦,還將向浦東附近的芯片廠供氣。
    美國空氣制品公司最近推出MegaBIP系統(帶內純化裝置),它可向半導體行業提供特高純電子用氣。該系統的產量、純度通過每只容器提供的驗收合格證來保證,與一般采用外純化裝置的系統比較,該項技術可確保氣體純度的提高。在Y型氣瓶或管式拖車里裝有專有的純化裝置,它就可確保對水分敏感的氣體如HCL含水量小于100×10-9。采用該裝置,可降低用戶擁有的總成本。
 
在農業、畜牧業、魚業部門的應用
    保存植物質資源:國外從1975年開始進行植物種子的液氮保存試驗,我國“八五”期間建立了7個國家種子庫,有的已采用液氮永久保存稀有種子。
    液氮,在農業上可保存遺傳種質資源,國外在研究液氮冷凍貯藏植物細胞、組織和器官,經防止野生植物品系絕種,并將導致建立植物冷凍無性貯藏庫。蘇聯試驗將糧食和蔬菜、經濟作物以及動植物花粉,放在真空液氮瓶里,以使谷物發芽期延至100~200年或更長。中國農業科學院品種資源研究所,1980年11月開始進行液氮保存糧食、蔬菜、花卉、中藥等21個品種種子的試驗研究。
    日本農業物資源研究所,已成功地使長期貯藏在液氮中的甘蔗種子發芽,其發芽率為40%~60%。該研究所貯藏在液氮中的作物種子已達179個品種,超過美國。植物種子在液氮溫度下,其生物化學反應幾乎完全被抑制,故可以長期貯藏。
    日本還用冷凍保存法,將桑樹的枝干切碎,在-30℃時使之凍結,再放在液氮溫度下冷凍保存。研究小組把經過冷凍的桑枝細胞組織,拿回室溫進行組織培養,結果長出莖、葉。
    美國農業研究站遺傳學家正在實施一個可保存帶有優良性的草莓幼芽100年的試驗,他們計劃從試驗開始后5、10、25、50、75和100年,分別取出從液氮中保存的草莓幼芽進行繁殖。通過試驗,成功率達90%以上,處理后的草莓幼芽能正常開花結果。準備擴大梨、薄荷等其它植物的保種。美國還正在對高蛋白農作物的花粉進行延長生長期的冷藏研究,已成功地把花粉存放在冷庫中,可使其生存期延長到4年之久。
    液氮滅鼠:向鼠穴注入液氮,使鼠類在短時間內凍死或窒息而死。該方法對人和其它動物無任何危害,不會使封板結,適合農田、果園滅鼠。
    家畜精液冷凍配種:自1952年家畜的精液冷凍貯存首次成功后,家畜精液的液氮冷凍配種已成為繁殖家畜新品種、迅速發展畜牧業的重要手段。
    冷燙畜群標記:采用液氮低溫熨斗給牲畜做標記,比用熱熨斗要好。優點是不痛、不流血,不易造成皮膚感染。
    家畜胚胎低溫保存:哺乳動物胚胎可在液氮中長期保存。“借腹懷胎”的實驗,我國已獲成功。為家畜器種改良和高效繁殖奠定了基礎。
    獸藥疫苗低溫保存:我國生產的獸藥雞馬立克液氮疫苗必須用液氮冷凍保存。
    注氧養魚:為了提高養魚池的魚產量,國外采用魚池注氧方法,魚產量可提高4~5倍。我國1995年開始向鰻魚和甲魚池注氧,取得了好的經濟效益。據國外報導,到魚類生長后期,每公傾水面供氧量可達7~10噸/天。
 
在環保產業的應用
    純氧曝氣處理污水:齊魯石化公司供排水廠,1987年5月建成純氧曝氣乙烯污水處理場,1992年改進采取高MLSS濃度法,充分發揮了高DO濃度的優勢,增強了污水處理深度。該廠有一套林德的污水處理專用制氧機,1986年12月投運,氧840m3/h(98%)、氮1000m3/h(99%)。1190年8月又投運一套哈氧廠的6000m3/h空分設備。英國BOC公司,1992年在泰國鳳凰紙漿造紙公司安裝兩臺污水處理設備,每天將3噸純氧注入污水中,使政府下令要關閉的造紙廠又恢復生產。
    充氧廢水處理:普萊克斯在世界上已安裝了100多臺現場充氧廢水處理裝置,但在美國國內城市中,位于衣阿華州的Cedar Rapids是首個使用該公司充氧廢水處理裝置的。位于奧地利拉基爾辛的瑞典SVENSKA纖維集團的子公司SCA格拉菲克股份公司是一家大造紙廠,年產繪圖紙32萬噸,每天排出的廢水量(按化學需氧量CSB計算)相當于一座大約16萬人口的城市排出的污水量,污水處理設備經常在極限狀態下滿負荷運轉。   
    鑒于這種情況,梅塞爾公司為其提供了PSB(部分氧氣薰蒸)工藝,即在空氣中添加純氧,然后送入凈化設備的生化池中。運用這一工藝首先需用探測器測定氧氣的濃度,以便可以根據廢水污染的不同程度送入需要的氧氣量。送氧系統是一個由開縫軟管制成的席墊,席墊以極其微小的氣泡放出氧氣,以利于氧氣在水中的溶解。軟管預先安裝在一個鋼架上,這樣可以非常方便地將其安裝在池的底部。如今,拉基爾辛SCA格拉菲克股份公司可以從梅塞奧在利公司得到氧氣,對污水進行有益于環境保護的凈化。
    環注氧使死湖再生:國外對無生物和魚類的死湖采用強制注氧的方法使它們再生。
    環超導磁分離消除污染:采用超導磁分離對含鐵河水,對化工、煉鋼和造紙等工業廢水和五活廢水進行凈化處理。由于它可以脫除炎電廠燃煤中大部分無機硫和灰粉,還是減少酸雨和粉塵的有力手段。
    環液氮冷凝處理廢氣:工廠排出的廢氣采用液氮冷凝處理來減少污染、清潔大氣。我國在火箭推進劑燃放的有害氣體偏二甲肼及NO2的處理方面采用液氮也獲得成功。
    氧氣漂白紙漿:氧氣漂白法可以防止環境污染,是迄今能顯著減輕漂白排水污染負荷的唯一工業技術;再是采用氧氣漂白,藥品的成本比較低。所以,在造紙工業上應用氧氣是有發展前途的。其機理是:在加熱器加溫的同時,通入7~10公斤/厘米2氧壓的氧氣,使蒸煮液熔氧,送入蒸煮罐中,可以促使木質素氧化熔出。這是因為氧有較強的脫木素能力,可提高生產效率,提高紙將收獲率。每噸紙漿耗氧20~60公斤。國外報導拉漂白造紙氧耗約50公斤/噸。
    城市垃圾焚燒:這些年來,我國城市生活垃圾增長速度很快,年增長率已達9%,少數大城市如北京已達到15~20%。據不完全統計,目前全國一年產生的生活垃圾已達1.5億噸。隨著人民生活水平的提高,我國生活垃圾的構成也發生了很大的變化,可燃的有機物不斷增加,垃圾的熱值越來越高。就拿北京來說,垃圾中的灰土、爐渣等不可燃物所占的比例已從九十年代初的53%下降到目前的10%以下,而垃圾中的紙類、織物、塑料等燃物的比例已由40%增加到80%以上,垃圾的熱值也由過去的800大卡/公斤上升到1400大卡/公斤。盡管目前我國城市生活垃圾無害化處理的主要方法還是衛生填理,其次是高溫堆肥,焚燒占了不到1%,但是承著近些年來生活垃圾熱值的提高以及一些大城市地皮日趨緊張,沒有地方興建垃圾填理廠,因此,垃圾焚燒在我國將會成為垃圾無害化處理的一個重要措施。尤其是南方一些城市,地下水位很高,用填埋的方法處理垃圾容易造成地下水污染,所以,現在不少南方大中城市都正在準備興建垃圾焚燒廠。如廣州勁馬動力設備集團公司引進加拿大瑞威環保公司的CAO垃圾熱解焚燒發電技術,首座日處理300t的垃圾焚燒發電廠將在深圳市龍崗區建成。高溫1000℃以上,焚燒熱分解產生的可燃氣體,通過廢熱鍋爐回收熱解發電。
    低溫粉碎廢舊輪胎:隨著汽車工業的迅猛發展,越來越多的廢舊輪胎形成“里色污染”,正在威脅著全人類的生存環境。我國是世界上第三大輪胎和平國,每年生成的廢舊輪胎達3000萬只。
    液氮低溫粉碎就是國外已形成“低溫粉碎(回收)工業”,即利用大多數質“低溫脆性”很容易粉碎的特性,將它們粉碎,并回收貴金屬。為報廢舊電機、電器和電纜,甚至整輛廢舊汽車,低溫粉碎是最理想的處理方法,因為它可以回收多種不同的貴重金屬。廢舊輪胎的處理,應用低溫粉碎則是唯一的高效的一種方法。因為橡膠以及塑料等的液氮低溫粉碎,是熱敏材料非常實用的一種粉碎技術,熱敏變軟變粘的材料在低溫下變硬變脆,就很容易破碎回收。一般物料液氮耗量在1:0.8~1。
 
在建筑、氣象部門的應用
    隧道冷凍施工:在開挖山洞、隧道和修建地鐵的過程中,為避免流沙、地下水和塌方事故,采用液氮土壤冷凍的施工方法已取得成功,也包括在鐵路干線鋪設管路。上海地鐵1號線,利用液氮通過凍結管來凍結管來凍結淤泥,用液氮直接噴在局部地層進行速凍。
    混凝土冷卻:水壩、橋梁、碼頭等大型建筑物在施工中,在混凝土固化時會使溫度升高至93℃,在大量澆注時,內、外部溫差會導致混凝土裂開,使用壽命縮短。采用液氮冷凍混凝土技術,使混凝土冷卻,溫度不超過24℃,可獲得高強度的凝土,從而提高了建筑物的安全可靠性和使用壽命。潤揚長江公路大橋是世界第三座大跨徑懸索橋,大橋南錨碇基坑為長70.5米、寬52.5,深29米的矩形結構,基圍護采用凍結壁止水帷幕與排樁組合結構。馬鋼氣本公司提供液氮近1400m3。
    液氮清理污物:在清理地下設施、隧道中的污物時,在難于工作的地方采用液氮冷凍施工法快速可靠。
    高原隧道施工;青藏鐵路位于海拔5010米的風光山地壓缺氧是工程建設的主要障礙。空氣中的氧分壓僅相當于海平面的50%。由于缺氧,高源施工可能引發高原性肺水腫、腦水腫等各種高原病,危及建設者的生命健康。因此青藏鐵路的建設必須源源不斷地提供氧氣。一般采用洞內彌漫式供氧方式。
    人工降雨:浙江人工降雨,用液氮作催雨劑,用飛機噴灑300升液氮30分種后,便開始降雨。
    人工增雨:北京每年在密云和官廳水庫上游地區增水1.8億噸,投入產出比高達1比90以上。人工增雨可以增加自然降水量的10%至15%,最高可達26%。
    人工消霧:首都機場1994年2月17日晚上~18日上午,北京沙河機場大霧,能見度僅30米,進行了噴灑液氮人工消霧試驗,噴灑90分鐘后,能見度即達到1000米,并持續2小時,1994年6月通過了專家鑒定。每公斤液氮2元,做一次約要花費18萬元。
 
在文化、體育與公安部門的應用
    文藝演出的云和霧:舞臺演出和拍電影時,采用液氮人工制造云霧相當逼真,而且對演員無任何刺激。
    廣告霓紅燈:把氖和氬混合封入霓紅燈,能產生美麗的蘭光,與氦、氬進行不同的配比,并利用各種濾光玻璃,就制成各種絢麗多采的霓紅燈。
    電影相攝與放映:利用氙的極高的發光強度,其放電強度超過太陽光的放電強度。短孤氙燈只有更高的色溫,線度好;光的色彩相似于中午的目光,目前電影放映機普遍采用小氙燈。
    賽車輪胎充氣:美國空氣制品公司主動出擊抓住商機,為500多個賽車隊提供近900只氮氣瓶,賽車加油站的員工可用氮氣來驅動氣動工具以及給賽車輪胎充氣。
    人工制造冰雪:美國空氣制品公司為南非動物園提供液氮人工制造極地雪堆,因為兩只可愛的北極熊在動物園內出身,從未見到和玩弄過冰雪。據估計,使用20噸液氮和10立方米水,可以選出100立方米的雪。
   公安案件偵破:采用液氮冷凍方法使犯罪分子作案現場的指紋得以顯現。
    公安可疑爆炸物品的處理:可將可疑爆炸物品浸泡在液氮中使其失效。該方法既安全又有效。
    文化冷凍動物庫:國際上為保護珍稀野生動物而采取一項新措施是建立冷凍動物庫。一旦需要可隨時取出復溫,進行繁殖培養和科學實驗。1987年我國第一座冷凍動物庫在昆明動物研究所建成。
    文化生物標本以及古籍的保存:博物館的生物標本,用液氮冷凍干燥法保存能長期栩栩如生。圖書館的古籍經液氮處理,可殺死蛀蟲,使書籍長期得以保存。珍物(如珍貴畫卷、書卷)安放在充滿氮氣的有機玻璃內,可永遠珍藏而不遭氧化。
    云居寺石經雕刻是中國歷史上繼京杭大運河這后又一項偉大工程,現今寺內珍藏石刻佛經1122部3572卷共14278塊。云居寺因此堪稱世界上最大的石刻圖書館。石經出土40余年后,由于大氣污染等原因,不少石經表面用手一摸會掉粉末,部分石經甚至已出現文字脫落現象。因此,拯救石經已經刻不容緩,于是采取密閉充氮、恒溫恒濕保存。
 
在醫療、保健方面的應用
    搶救臨危病人:氧氣不但是工業生產所必需的氣體,也是地球上有生病的機體賴以生存的物質,用氧氣搶救窒息病人,臨危病,這是眾所周知的。在醫院里,特別是重懲監護病房,氧氣被稱為“救命氣”,如浙江人民醫院的ICO病房每天約需耗氧300m3,且要求每天24小時不中斷供氧,大型醫院一般均建立中心供氧系統,其方式主要有集組鋼瓶、低溫液氧貯槽和變壓吸附制氧機供氧三種方式。
    冷凍醫療:在醫學上,現已形成“冷凍外科”。已廣泛應用于皮膚科、眼科、口腔科、婦科、五官科、腫瘤科等。治療的疾病,包括皮膚病、血管瘤、腦瘤、肺癌、宮頸糜爛、內痔、疣、痣等幾十種疾病,有較好療效。
    國外稱冷凍冶療為“治癌的新武器”。上海醫科大學肝癌研究所曾報道用噴射式液氮冷凍治療機治療原發性肝癌15年的臨床經驗。治療為60例,全部病例冷凍后恢復順利。表明肝癌液氮冷凍治療是安全可行的,可作為不能切除肝癌綜合治療的一個手段。再液氮冷凍治療血管瘤,成功率80%以上,有效率在90以上,用液氮冷凍分層脫除,是較為理想的方法。
    用液氮冷凍治療腋臭,有冷凍頭直接接觸和噴凍(反復二次)兩種,均能破壞或將大汗腺頂端收縮封閉,減少或消除臭汗液分泌,同時超低溫易使致臭桿菌殺死,因此能徹底清除臭味。
    液氮可脫清雀斑。一般雀斑經冷凍后,5分鐘內即會浮起,3小時成泡點,3日成痂,5~7日脫落。初有粉紅印跡,正常皮膚可在2~3周左右完全復原。從這角度,已發展為“液氮冷凍美容”,深圳已有美容服務部。
    還有用深低溫冷凍同種骨、關節,并已移植成功,取得滿意療效。其同種骨制備法是:取年齡在18~30歲急性暴死尸體,于死亡1小時內,經消毒、取骨,即深低溫貯存,需要移植。
    冷凍喉管技術,對大部分液體管道維修工程是個好方法,直徑在350mm(14")以下的喉管,被安上一個特別設計的凝固箱,再灌注入液氮。液氮的低溫(-196℃)將喉管內之液體凝固,形成“冰塊”閥門。在冷凍劑不斷供應下,冰塊一直維持到工程完成為止。
    高壓氧治療:就是將病人置于高于大氣壓的環境里(一般為2~3大氣壓)使其適于高濃度氧以求改善病態的一種治療方法。用高壓氧艙治療的病種有:心絞痛、腦梗塞、急性腦缺氧(自縊)、一氧化碳中毒、氣性壞疽、破傷風、創傷(植皮)、休克、燒傷、血栓閉塞性血管炎、眼球脈絡膜炎,作輔助治療用于斷肢再植和肢體血循環阻礙等。其原理是人在三個大氣壓的鐵箱中呼吸氧氣,當溶于血液液體部分的氧氣占容積的6%時即可維持組織上中氧的需要,即使在血管中沒有血液,也能用葡萄糖和生理鹽水維持生命。
    生理學治療:在潛水作業中,若用普通空氣,在深度為50米時,溶解在血液中的氧氣就會產生麻醉作用,潛水員就要發生危險。因為海下深度每增加33尺(約10米),壓力就增加1個氣壓,普通空氣(20.9%O2)到300尺(91.5米)海底就變成100%的氧氣,這樣濃的氧氣是不適于呼吸的。此外,如果潛水員上升水面的減壓太快,人體中的氮氣會形成小的氣泡,結果使人產生佝僂的病癥——痙攣、血管栓塞、甚至使呼吸系統癱瘓(潛水病)。為了清除這種危險,目前這種氦空氣,在200米以上的深度作業也不會發生危險,在1000尺(305米)深海也不會引起麻醉。但必須根據深度對氧氣的濃度作適當的增減。潛水越深,要求氧含量減小。如海深100米,要求制出含氧16~17%的“氦空氣”,200米深時要求7~8%氧。這樣的人工空氣的使用量是很大的,例如200米深海作業20分鐘,包括呼吸和減壓在內,每人要耗9~12m3氦氣、6m3氧氣和3m3氮氣。
    純氧敷傷口加速愈合:美國研究人員,用純氧氣來敷著傷口可加速傷口愈合,這種技術療褥瘡和潰瘍癥狀,減輕病人手術后的痛苦。
    研究人員發現,手術傷口用純氧療法最有效,其次是潰瘍,褥瘡療效約得百分之四十四。
    此外,用純氧療法后,傷口留下的疤痕較淺,故醫生提議意外導致皮膚受傷的人可用此療法。
    氙氣幫助修復受損的神經細胞:英國倫敦皇家學院的科學家們發現氙氣可幫助保護受損的神經細胞,為此他們與美國空氣制品公司一起建立了一家名叫Proexeon公司以開發其臨床應用。研究表明惰性氣體氙可用作神經保護劑,防止受損神經細胞死亡。根據臨床前的試驗,研究人員相信氙可在人體上應用,可治療神經受損病人如中風、麻痹、腦傷和脊髓受傷等。臨床證實這是一種治療神經受傷病人的有效途徑。目前神經細胞在它們死亡后不能再生,但使用氙氣可馬上防止細胞死亡。
    可吸入止痛劑:現在英國急救人員、助產士和護理人員可向病人提供一種快速、可吸入的笑氣和氧的混合氣止痛劑。該氣體的商標是Emtonox,混合氣由50%笑氣和50%氧組成,這是一種快速止痛劑,因為它的血液氣體可溶性低,可在兩分鐘內起作用。這種混合氣用BOC醫用輕型CD氣瓶灌裝。這種氣瓶比標準的D氣瓶輕25%,裝有推開、拉關閥門,內裝調壓器和快速轉換entonox出口。因為氣瓶質量輕,對社區的且產士、護理人員和急救人員大有好處,使他(她)們可以同時攜帶其它設備現場工作。
    整個世界氙在麻醉方面的應用不斷擴大,梅塞爾公司在歐洲尋求正式批準使用氙麻醉技術,法液空在這方面擁有多項專利,美國普萊克斯正在請求食品藥品管理局批氙在麻醉上應用。一般一次手術需大約10升氙。在世界醫用市場上BOC乃是首屆一指的主要廠商,它關注氙在麻醉和核磁共振上的應用。
    醫療器械:大醫院均擁有先進的診斷儀——核磁共提成象儀,美國2000年國內氦耗量達9500萬立方米,其中核磁共提成象儀有耗約占24%。
    氪氙的同位素氪85、氪87、氙133等放射性稀有氣體,可作為顯蹤劑來診斷大腦出血的位置,進行心、肺機能的檢查和治療腦、副腎、卵巢等的腫瘍。
    利用氙具有不透過X射線的性質,被用作X光攝影的造影劑,也被用于遮蔽X射線。氙133還作為顯蹤劑來診斷大腦出血的位置,進行心、肺機能的檢查,研究生理系統(血液流動)和治療腦、副腎、卵巢等腫瘍。
    家庭氧療:家庭用氧者多為患有心病、肺心病、老慢支、哮喘、腦梗塞、冠心病等慢性病人和一些需要吸氧的孕產婦,部分健康市民亦開始關注用氧保健,家庭用氧逐漸成為都市人治病保健的新時尚。美國普萊克斯公司已在10個國家時新開設28個家庭呼吸治療點。該項活動使該公司在家庭呼吸治療文獻榮登榜首,在15個國家時這樣的治療中心數目已達177個。每年該公司家庭氧療的全球銷售超過1億美元。研究表明家庭氧療市場仍有較大的增長潛力。
    家庭氧療的主要方式有家用小型變壓吸附制氧機,分柞式和分體式二種,氧氣空調機和家庭供氧中心。在南京鐵道醫學附屬醫院的家庭供氧中心,一個個容量為10升的鋁合金氧氣瓶一字排開,氧氣瓶小巧美觀,用戶只要打個電話,供氧中心就可上門辦理租、售氣瓶手續,用戶亦可直接到供氧中心開戶。每瓶氧氣的售價為21元,用完后可憑購買的氧氣票換取新瓶氧氣,十分方便。
    日本三菱重工推出能散發氧氣的空調機,能測定空氣中氧氣與CO2的比例,能使室內氧氣保持在25%30%的水平(缸氧時能自動釋放氧氣)。國外空調器發展趨勢之一是制氧放氧,制氧放氧空調器采用ESA系統,通過把空氣中的水和臭氧相加壓制造成氧,它代表了國際空調節器產品發展的最新趨勢。
    “氧吧”在國外風行,國內近年也在興起。墨西哥城自1991年3月起,在街頭建立了25個“吸氧亭”,在市中心地帶投入使用,付2美元便可吸氧1分鐘。吉林長春一汽熱處理廠有一座吸氧間,由PSA制氧裝置供氧(95%),在吸氧間氧氣含量提高到26O2,成為“一汽”工人勞保新享受。   
    液氧是血庫和骨髓庫用的標準致冷劑:用液氮冷凍人血,能使血液長期貯存十年以上(鮮血保存不能超過20天)。冷凍的血比鮮血好,因它不會變舊,不會傳播傳染病。經液氮冷凍的凝血可大大減少血庫的費用。已經進行的實驗證明,可用超低溫冷凍方法來保證活組織和內藏器官。
    北京人民醫院細胞治療中心把腫瘤細胞凍存起來,它能給患者留一個希望。美國匹茲堡大學醫學中心的腫瘤細胞庫,已建成12年,存儲著無數個人的腫瘤細胞。而人民醫院也在1997年10月建起我國首家全自動控制的大型液氮庫,能夠凍存10多萬人的腫瘤細胞,可至今只存放著20多個人的腫瘤細胞。研究表明,大多數腫瘤細胞都具有與正常細胞不同的成分,可以引起免疫系統對之識別并攻擊。利用這種抗原可以在患者體內誘導產生出可殺傷腫瘤的免疫細胞。
    南京新建皮膚庫,在自愿損獻者去世后,由醫生取下皮膚,浸泡在液氮中保存,需用時再復溫。我國青年科學家王翔博士,成功地將大鼠的卵巢置于-196℃液氮中進行深低溫冷凍保存,凍融后再將帶血管蒂的卵巢移植回大鼠體內,使大鼠恢復排卵及內分泌功能,并有一例成功愛孕。這是人類第一次實現將動物器官冷凍保存,并使之健康“復蘇”是一次“零”的突破。溫州醫學院附屬第一醫院將一位不孕婦女在四年前通過試管嬰兒技術培養成功的胚胎植入母體子宮,經檢查已孕育成功。據悉,溫州有300多對育齡夫婦將試管嬰兒育成的胚胎在溫醫附屬一院進行冷凍保存。
    胚胎冷凍是試管嬰兒技術中的一項輔助功能。目前溫醫附屬一院生殖醫學中心胚胎庫冷凍的胚胎,主要是不孕夫婦施行試管嬰兒技術培育成功植入后留下的質量良好的多余胚胎,一般用于第一次植入失敗后再次為其助孕,這些胚胎在-196℃的液氮中保存。
 
在燃料電池生產中的使用
    燃料電池是利用電化學反應,直接把燃料的化學能變成電能的變換裝置。它以煤、石油、天然氣以及它們提煉出來的各種燃料為還原劑,以氧或空氣為氧化劑,反應物質的價格便宜。其效率在各發電方法中為最高。由于燃料電池的能量密度大,連續使用的時間長,因此適于作宇宙飛船的動力源和軍事通訊的電源,此外還用作潛水艇、浮標、海底作業、海底工廠、車輛的能源、空間技術、發電廠等。目前低溫直接型的燃料電池有氫一氧電池、有機物一氧電池、氮化物一氧電池、金屬一氧電池、氫一鹵秦;中溫型有氫一氧電池,有機物一氧電池和氨一氧電池;高溫型有氫一氧電池,10一氧電池、2001年氫燃料電池在湖北十堰市試車成功,在一臺中巴車上安裝了以純氫為燃料的電池,燃燒時排出只有水、無尾氣和噪聲污染,真正實現了零排放,電池中加5公斤液氫,汽車可行駛400多公里。
    燃料電池項目在大連宣布啟動,這項世界前沿的技術將有助于我國早日進入氫能時代。燃料電池是把氫、甲醇等燃料和空氣中氧氣的化學能通過電化學反應直接轉變成電能的發電裝置。燃料電池具有發電效率高,可循環利用以及無環境污染等特點。它可廣泛應用于航天飛機、潛艇、水下機器人、電動汽車、中小規模電站、家用電源、可移動電源以及通訊系統等。該項目將在三年內完成,總投入預計超過1億元人民幣。
    燃料電池能等溫地按照化學方式直接將燃料(氫加氧)的化學能轉化為電能,能量轉化率可達40%~60%,而且幾乎不排放任何氮或硫的氧化物,是替代傳統能源的最佳選擇。
    燃料電池的研發倍受各國政府和跨國公司的重視,近十年來在這方面的投資額超過100億美元。
 
在磁場性材料生產中的應用
    我國已是世界磁性材料的生產大國,目前具有一定規模的磁性材料生產企業已超過500家。磁性材料生產中,需要應用氮氣保護的是永磁材料中的稀土永磁和軟磁材料中的高性能MnZn鐵氧體。
    目前國內大規模生產稀土永磁合金時的制粉(細碎)工序采用了“氮氣流磨”——利用高速氮氣流帶動物料顆相互撞而達到研磨效果(粉料粒徑3~5μm),同時利用氮氣的惰性防止制粉過程物料的氧化,它是用氮量最大的工序。一條生產100噸的Nd-Fe-B生產線,一般需要配備60Nm3/h、99.999%的高純制氮機組。
    國內外大規模燒結MnZn鐵氧體都采用氮氣保護隧道窯,一條窯的用氮量約為20~30m3/h,一條年產1000噸MnZn鐵氧體的生產線通常需要80~100m3/h、99.999%的高純氮。
 
液氮低溫粉碎技術在超細加工領域的應用
   液氮低溫粉碎,可粉碎常溫無法粉碎的物質,得到比常溫粉碎更細微的粉末,可防止物質在粉碎過程中發熱變質而保持粉碎物的色、香、味以及營養成分不變。大連光明化工研究所,1987年初引進日本低溫粉碎裝置,現制成DF-1型低溫粉碎機,它由液氮貯存系統、液氮控制系統和保冷系統等組成。其粉碎能力為800~1000噸/年(塑料材料),粉碎溫度-196℃,最小細粉粒度300網目。大連光明所引進的日本低溫粉碎機,1987年2月9日~14日試車后投用。其液氮耗量,粉碎高壓聚乙烯時,產品40~60網目,液氮耗量曾到6.25kg/kg產品,后摸索降至到3.5kg/kg產品;粉碎尼龍,粒度150~200網目時,液氮耗量1.5kg/kg產品。液氮由光明所兩臺11-800型低溫液體設備供給。
    山東青島綠葉橡膠公司開發成功LY型液氮冷凍法微細膠粉生產系統,其粒度達到80目以上,與國外同類產品相比具有能耗低等優點,橡膠粉預售價只為發達國家同類產品的2/3,極具競爭力。
    液氮冷凍法微細橡膠粉生產系統不僅有利于環境保護,還可節省大量外匯,所以其經濟和社會效益巨大。
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