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转炉炼钢对于氧气的需求是海量的,所以随着转炉的建造,氧气的工业提取也就登上了rì程。
工业部采取两个方案,一个是电解水,一个是压缩空气。
电解水产生的氢气可以供应其他行业的需求,无论是生产上还是生活上都可以大量的利用。
飞艇制造厂也需要大量的氢气作为气囊的填充物。而氢气实际上在工业部的眼中最重要的是用来合成氨。
虽然合成氨的原理已经弄清楚了,但是并不是一下子就能完成整个合成氨工业化的研究。实验室生产和工业化生产完全是两个方面的事情。
而之前为了合成氨工业和飞艇工业的研究,工业部已经在青岛和rì照的中间沿海城镇胶南建立了电解水工厂,获得了大量的氢气同时,也能为即将建成的转炉钢铁厂提供充足的氧气。
不过这样以来,对于电力的需求就大为旺盛。好在现在山东已经建立了初步的电力网,大量的火电厂和水电厂风力电厂以及几个cháo汐发电厂提供足够的电力使用。
同时这些发电厂的建成也为各大工厂提供了足够的动力开动机器。
电解水工厂建立的很快,对于技术上的要求并不高,但是科技部对此还是不太满意。
工业生产则需考虑原料是否易得、价格是否便宜、成本是否低廉、能否大量生产以及对环境的影响等。
因为电解水工厂对于当地水资源耗损过大,消耗的电能太过严重,即使现在胶南有足够的电力可以使用,但不代表将来有足够的电力使用。
而两座钢铁厂对于氧气的需求简直是无止境的,电解厂的生产速度却不能肆意提升,否则除非山东半岛的两座大型发电厂的电力都要分处很大一部分份额供给电解水工厂了,那会影响其他工厂的电力需求。
在未来这两座钢铁厂的年产量是1600万吨,而不是16万吨,对于氧气的需求不是几万吨,而是几十万吨甚至更多。
在这样的情况下,开始了压缩空气的研究。
压缩空气看起来更简单,空气中21%都是氧气,这不是更方便么?直接从不要钱的空气中压缩出来就行了。
实际上,压缩空气发对于工厂的设备要求极高。
因为任何液态物质都有一定的沸点,人们正是利用了物质的这一xìng质,在低温条件下加压,使空气转变为液态,然后蒸发。
由于氮的沸点是-196c,比液态氧(-183c)低,因此氮气首先从液态空气中蒸发出来,剩下的主要就是液态氧了。为了便于贮存、运输和使用,通常把氧气加压到15000kpa,并贮存在钢瓶中。而对于钢铁厂则是直接的输氧通道。
这样生产出来的另一个产物氮气则可以跟氢气进行合成氨工业的生产。
工业化生产,从来就不是单一的为了一种物资生产的,而是互相关联。压缩空气取得氧气和氮气,还有少量的稀有气体。
而电解水得到氢气和氧气。
氧气提供给炼钢厂,剩余的气体则合成氨,而在合成氨时,稀有气体又能被分离出来进行进一步的生产。
采用分凝法从空气装置中提取粗氦、氖混合
由粗氦、氖混合气制纯氦、氖混合气经分离及纯
制得99.99%的纯氦气。
这种提取出来的氦气又可以供给其他部门需求,虽然产量极小,极小。
分凝法的发展前景巨大,相对来说,消耗的资源更是极小,并且不会造成环境污染,从空气中吸收空气怎么会污染环境?
这种方法的设想一提出来后就受到了科技部的大力支持,为此科技部调集了大量的相关方面的资料出来供科研所参考。
这种方式对环境产生的影响最低,对资源消耗最低,产量也是最大,但是对于技术的要求却是最高。
压缩空气的金属设备,制冷设备已经达到了极限。但是以目前的技术还是达不到这个要求。
现在的问题又转回了青岛特种金属研究所。
在没有更好的技术出现之前,工业部只能采取加大,加厚工业设备达到这个目标,真正能派的上用场的特种合金也不是一朝一夕能研制出来的。
氨的合成是一个放热、气体总体积缩小的可逆反应。
根据化学反应速率的知识,得知升温、增大压强、及使用催化剂都可以是合成氨的化学反应速率增大。
研究表明,在400°c,压强超过200mpa时,不使用催化剂,氨便可以顺利合成,但实际生产中,太大的压强需要的动力就大,对材料要求也会增高,这就增加了生产成本,
从理想条件来看,氨的合成在较低温度下进行有利,但温度过低,反应速率会很小,故在实际生产中,一般选用500°c。
采用铁触媒(以铁为主,混合的催化剂),铁触媒在500°c时活xìng最大,这也是合成氨选在500°c的原因。
最后,制得的氨量也不算多,还可以采取迅速冷却,使气态氨变为液态氨。也可原料重复利用。
但对于合成氨反应中的铁催化剂,o2、co、co2和水蒸气等都能使催化剂中毒。
但利用纯净的氢、氮混合气体通过中毒的催化剂时,催化剂的活xìng又能恢复,因此这种中毒是暂时xìng中毒。
相反,含p、s、as的化合物则可使铁催化剂永久xìng中毒。
催化剂中毒后,往往完全失去活xìng,这时即使再用纯净的氢、氮混合气体处理,活xìng也很难恢复。
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