1. Soins de santé
Dans le domaine de la santé, les gaz mélangés servent de sauveurs discrets. Les gaz anesthésiques mélangés, par exemple, combinent des agents anesthésiques, de l'oxygène et d'autres gaz avec précision. Cela permet aux patients de rester sans douleur et en sécurité pendant la chirurgie, facilitant ainsi des opérations fluides pour les professionnels de la santé. Les gaz mélangés pour le traitement des affections respiratoires contiennent généralement une proportion spécifique d'oxygène et d'hélium. Ceux-ci peuvent améliorer la fonction respiratoire des patients, soulageant des symptômes comme la dyspnée, ce qui est particulièrement bénéfique pour ceux souffrant de maladie pulmonaire obstructive chronique, d'asthme et d'autres troubles respiratoires. Par exemple, un mélange anesthésique peut consister en isoflurane (un anesthésique) et en oxygène, avec le pourcentage d'isoflurane ajusté en fonction de l'état du patient et de la nature de la chirurgie, généralement compris entre 0,5 % et 3 % dans le mélange. Le gaz mélangé pour le traitement respiratoire contient souvent 21 % à 40 % d'oxygène et 50 % à 70 % d'hélium, avec des gaz traces maintenant la stabilité.
2. Industrie pétrochimique
Dans le secteur pétrochimique, les gaz mélangés sont essentiels. Lors du raffinage du pétrole, les gaz riches en hydrogène et en azote sont largement utilisés. L'hydrogène peut transformer le pétrole lourd en produits plus légers grâce à des processus tels que l'hydrocraquage et l'hydrofinition, améliorant ainsi la qualité du pétrole. L'azote, quant à lui, est couramment utilisé pour les tâches de purge et de déplacement afin d'assurer la sécurité de la production. Dans la synthèse chimique, lors de la production d'ammoniac, l'azote et l'hydrogène doivent être mélangés dans un rapport de 1:3 et synthétisés sous haute température, haute pression et avec l'aide d'un catalyseur. L'ammoniac, une matière première chimique vitale, est largement utilisé dans des industries comme les engrais, les plastiques et les fibres, soutenant le développement industriel moderne. Le mélange d'hydrogène et d'azote pour la synthèse de l'ammoniac contient généralement 75 % d'hydrogène et 25 % d'azote. Dans l'hydrocraquage, le gaz mélangé peut contenir 80 % à 95 % d'hydrogène, le reste étant de l'azote et de faibles quantités de méthane.
3. Expériences sur les appareils à gaz et analyse de la valeur calorifique
La sécurité et la performance des appareils à gaz sont importantes dans la vie quotidienne. Dans les expériences sur les appareils à gaz, des gaz mélangés spécifiques sont nécessaires pour simuler diverses compositions de gaz. Ceux-ci incluent des gaz hydrocarbures comme le méthane, l'éthane, le propane et de petites quantités de gaz inertes tels que l'azote et le dioxyde de carbone. L'ajustement des ratios de gaz imite le gaz de différentes régions. Pour l'analyse de la valeur calorifique, des gaz mélangés formulés avec précision permettent aux testeurs de déterminer la valeur calorifique d'un gaz, une mesure clé pour la qualité du gaz, la tarification et la conception des appareils. Dans la R&D des appareils à gaz, tester les valeurs calorifiques des gaz mélangés aide les ingénieurs à optimiser la combustion, améliorant l'efficacité énergétique des appareils, réduisant les déchets et la pollution. Un gaz mélangé de simulation typique pourrait être composé de 90 % de méthane, 5 % d'éthane, 3 % de propane, 1 % d'azote et 1 % de dioxyde de carbone.
4. Alarmes de gaz
La sécurité dans la production industrielle et la vie quotidienne est cruciale, et les gaz mélangés pour les alarmes de gaz sont essentiels pour la prévention des dangers. Dans les zones industrielles comme les mines de charbon et les ateliers pétrochimiques, où des gaz inflammables, explosifs ou toxiques peuvent exister, des alarmes de gaz sont utilisées pour la surveillance. Leur calibration et leurs tests reposent sur des gaz mélangés spécialisés, qui combinent des gaz cibles (par exemple, méthane, monoxyde de carbone, sulfure d'hydrogène) avec de l'azote inerte dans des proportions spécifiques. Une calibration régulière avec ces gaz standards garantit que les alarmes peuvent signaler avec précision pendant le fonctionnement, donnant aux travailleurs le temps de s'échapper et de réagir aux urgences, prévenant les catastrophes liées aux fuites de gaz telles que les explosions et les empoisonnements. Par exemple, dans l'exploitation minière du charbon, le méthane est courant. La calibration des alarmes de méthane avec un gaz mélangé contenant du méthane protège les opérations des mines de charbon et la vie des mineurs. Un gaz mélangé pour alarme de gaz à base de méthane peut contenir 1 % à 5 % de méthane dans l'azote, en fonction de la plage de détection de l'alarme.
5. Gaz mélangés issus de la séparation de l'air
La technologie de séparation de l'air isole l'oxygène, l'azote et l'argon de l'air. Des gaz mélangés sont préparés pour divers besoins. Dans la production industrielle, de nombreux processus nécessitent des mélanges d'oxygène et d'azote dans différentes proportions. Par exemple, dans le traitement thermique des métaux, le contrôle du rapport oxygène-azote ajuste l'oxydation et la décarburation des métaux, améliorant ainsi la qualité des matériaux et des produits. Dans l'électronique, des gaz mélangés de haute pureté issus de la séparation de l'air sont utilisés dans la fabrication de semi-conducteurs. Dans la fabrication de puces, un mélange d'azote et d'hydrogène est utilisé pour le recuit afin de soulager le stress interne. Dans la conservation des aliments, les gaz mélangés issus de la séparation de l'air modifient le gaz d'emballage. Un mélange d'azote et de dioxyde de carbone dans les sacs alimentaires inhibe l'oxydation et la croissance microbienne. Un gaz de traitement thermique des métaux peut contenir 20 % à 50 % d'oxygène, le reste étant de l'azote. Un gaz de recuit de puces contient généralement 80 % d'azote et 20 % d'hydrogène.
6. Détection de la sécurité routière
La détection de la sécurité routière est vitale pour la sécurité routière, et les gaz mélangés jouent un rôle clé. Dans les tests d'échappement des véhicules, des gaz mélangés spéciaux sont nécessaires pour calibrer l'équipement. Ces gaz imitent les composants des gaz d'échappement des véhicules tels que le monoxyde de carbone, le dioxyde de carbone, les hydrocarbures et les oxydes d'azote. Une calibration régulière avec des gaz mélangés standards garantit des résultats de détection précis. Une détection précise des gaz d'échappement aide les autorités de la circulation à repérer les véhicules à fortes émissions. Cela incite les propriétaires à effectuer un entretien, réduisant la pollution et protégeant la santé publique. Par exemple, lors des inspections annuelles des véhicules, l'utilisation d'un gaz mélangé avec des concentrations définies de polluants clés calibre les instruments, garantissant l'exactitude des données et contrôlant les émissions pour une meilleure qualité de l'air urbain. Un gaz mélangé de calibration typique pourrait contenir 1 % à 5 % de monoxyde de carbone, 0,1 % à 1 % d'hydrocarbures, 0,05 % à 0,5 % d'oxydes d'azote, le reste étant principalement du dioxyde de carbone et de l'azote.
7. Détection des gaz d'échappement des véhicules à moteur
Avec l'augmentation continue du nombre de véhicules à moteur, la pollution par les gaz d'échappement de ces véhicules est devenue une préoccupation majeure. Les gaz mélangés pour la détection des gaz d'échappement des véhicules à moteur sont d'une importance capitale car ils reproduisent avec précision la composition complexe des gaz d'échappement des véhicules à moteur. Cette composition comprend le monoxyde de carbone, le dioxyde de carbone, les hydrocarbures, les oxydes d'azote, ainsi que de petites quantités de précurseurs de particules.
Lors du processus de détection des gaz d'échappement, l'équipement effectue une comparaison entre les composants d'échappement détectés et le gaz mélangé standard. Par exemple, dans la méthode de condition de travail simple, l'équipement mesure les concentrations des composants d'échappement en temps réel dans des scénarios de conduite simulés, puis compare ces valeurs avec les normes préétablies. Si les valeurs mesurées dépassent les normes, le véhicule nécessite un entretien et un ajustement.
Cette approche de détection précise, qui dépend des gaz mixtes standard, fournit un soutien robuste pour réduire la pollution par les gaz d'échappement des véhicules à moteur et améliorer la qualité de l'air urbain. Un gaz mixte complet pour la détection des gaz d'échappement des véhicules à moteur peut contenir en outre des traces de dioxyde de soufre, généralement dans la plage de 0,001 % à 0,01 %, ainsi que des gaz liés aux particules.
8. Surveillance environnementale
La surveillance environnementale est essentielle à la protection écologique mondiale, les gaz mixtes jouant un rôle important.
Dans la surveillance atmosphérique, les gaz mixtes sont utilisés pour calibrer les instruments de mesure des polluants tels que le dioxyde de soufre, les oxydes d'azote et les particules. La préparation précise de ces gaz garantit l'exactitude et la comparabilité des données, permettant aux agences environnementales d'évaluer la qualité de l'air et de formuler des politiques.
Dans la surveillance de la qualité de l'eau, les gaz mixtes sont également appliqués. Par exemple, un gaz mixte standard avec une concentration connue d'oxygène dissous calibre les appareils de mesure de l'oxygène dissous. La mesure précise de l'oxygène dissous est vitale pour évaluer l'auto-épuration de l'eau, les niveaux de pollution et la santé des écosystèmes aquatiques.
Un gaz mixte de calibration de dioxyde de soufre atmosphérique peut contenir de 0,1 ppm à 10 ppm de dioxyde de soufre dans l'azote. Le gaz mixte de calibration de l'oxygène dissous pour la surveillance de la qualité de l'eau contient de l'oxygène dissous précisément ajusté dans une solution à base de gaz inerte.
9. Calibration de l'instrumentation dans l'industrie des engrais
L'industrie des engrais est cruciale pour l'agriculture, et l'instrumentation est vitale pour un contrôle précis de la production. Des gaz mixtes de calibration spécialisés sont nécessaires pour des mesures instrumentales précises. Dans la synthèse de l'ammoniac lors de la production d'engrais, un contrôle strict du rapport hydrogène, azote et ammoniac est essentiel. Les gaz de calibration sont préparés selon la composition et les plages de concentration réelles des gaz. Une calibration régulière assure une précision à long terme des instruments. Des lectures précises permettent aux opérateurs d'ajuster les paramètres de production, d'optimiser le processus, d'améliorer l'efficacité, de réduire les coûts et de maintenir la qualité du produit, fournissant des engrais de haute qualité pour l'agriculture. Un gaz mixte de calibration pour la production d'ammoniac peut contenir 70 % d'hydrogène, 25 % d'azote et 5 % d'ammoniac.
10. Industrie du fer et de l'acier
L'industrie du fer et de l'acier, une partie clé de l'économie nationale, utilise largement les gaz mixtes dans la production.
Dans la fusion de l'acier, en particulier dans la conversion de l'acier, l'oxygène de haute pureté dans les gaz mixtes oxygène-azote oxyde rapidement les impuretés dans le fer en fusion, améliorant la qualité de l'acier. L'azote agit comme un gaz protecteur; dans la coulée continue, il forme un rideau de gaz sur l'acier en fusion pour éviter l'oxydation et améliorer la qualité des billettes.
Lors du traitement thermique de l'acier, comme le recuit, les gaz mixtes hydrogène-azote protègent l'acier de l'oxydation, réduisant les oxydes de surface et améliorant la finition de surface et les propriétés mécaniques.
Dans l'analyse des gaz pour la production d'acier, les gaz mixtes standard calibrent les instruments, garantissant une surveillance précise des gaz de four pour l'optimisation de la production.
Le gaz mixte oxygène-azote pour la conversion de l'acier contient généralement 95 % à 99 % d'oxygène et le reste d'azote. Le gaz mixte pour le recuit de l'acier contient généralement 10 % à 30 % d'hydrogène et 70 % à 90 % d'azote.
11. Secteur de l'énergie
Dans le domaine de l'énergie, les gaz mixtes ont des applications importantes. Dans les équipements électriques haute tension, les gaz mixtes hexafluorure de soufre (SF6) et azote servent de média d'isolation et d'extinction d'arc. Le SF6 a d'excellentes propriétés d'isolation et d'extinction d'arc, mais il est coûteux et nuisible à l'environnement. Le mélanger avec de l'azote dans un rapport approprié réduit les coûts et les risques environnementaux tout en maintenant les performances de l'équipement. Par exemple, dans les disjoncteurs haute tension, le gaz mixte éteint rapidement les arcs lors de la commutation, protégeant l'équipement et assurant la stabilité du système électrique.
Dans les domaines émergents de l'énergie, comme la recherche et la production de piles à combustible, les gaz mixtes sont cruciaux. Les piles à combustible à membrane échangeuse de protons nécessitent un gaz mixte hydrogène-oxygène (ou air) comme milieu de réaction. Un contrôle précis du débit et du rapport des gaz est vital pour améliorer l'efficacité et la stabilité de la génération d'énergie des piles à combustible. L'optimisation de l'approvisionnement en gaz mixte et des conditions de réaction permet aux piles à combustible de convertir plus efficacement l'énergie chimique en électricité, soutenant la durabilité énergétique future.
Typiquement, un gaz mixte isolant pour équipement haute tension contient 10 % à 30 % de SF6 et 70 % à 90 % d'azote, tandis qu'un gaz mixte pour réaction de pile à combustible contient 90 % à 99 % d'hydrogène et 1 % à 10 % d'oxygène.
12. Gaz mixtes courants dans l'industrie pétrochimique
Le domaine pétrochimique a des gaz mixtes divers avec des utilisations uniques. Les mélanges hydrogène-azote sont utilisés pour l'hydrogénation et l'azote-hydrogène pour la synthèse de l'ammoniac. Le gaz de craquage, issu de la pyrolyse à haute température des hydrocarbures pétroliers, contient de l'éthylène, du propylène, du butadiène, du méthane, de l'éthane, du propane, de l'hydrogène, du monoxyde de carbone et du dioxyde de carbone. Il est séparé pour obtenir des produits à haute valeur ajoutée. Le gaz de reformage, issu du reformage du pétrole, contient de l'hydrogène, du méthane, de l'éthane, du propane et des hydrocarbures aromatiques, utilisé dans l'hydrogénation et pour la fabrication de plastiques, etc. Le gaz de queue de désulfuration, issu de la désulfuration du pétrole, contient du sulfure d'hydrogène, du dioxyde de soufre, de l'hydrogène, de l'azote et des hydrocarbures en traces. Il nécessite un traitement pour les émissions et la récupération du soufre. Le gaz de craquage peut contenir 30 % à 50 % d'éthylène, etc.; le gaz de reformage, 40 % à 60 % d'hydrogène, etc.; et le gaz de queue de désulfuration, 1 % à 5 % de sulfure d'hydrogène, etc.
Conclusion
Les applications étendues des gaz mixtes dans de nombreux secteurs soulignent leur immense valeur et potentiel. À mesure que la technologie avance et que les industries évoluent, les types et les applications des gaz mixtes continueront de s'étendre et de s'approfondir, jouant un rôle de plus en plus crucial dans l'avancement de la société humaine.
