1. Sanità
Nella sanità, i gas misti servono come salvavita discreti. I gas misti anestetici, ad esempio, combinano agenti anestetici, ossigeno e altri gas con precisione. Questo consente ai pazienti di rimanere senza dolore e sicuri durante l'intervento chirurgico, facilitando operazioni senza intoppi per i professionisti medici. I gas misti per il trattamento delle condizioni respiratorie contengono tipicamente una specifica proporzione di ossigeno ed elio. Questi possono migliorare la funzione respiratoria dei pazienti, alleviando sintomi come la dispnea, il che è particolarmente benefico per coloro che soffrono di malattie polmonari ostruttive croniche, asma e altri disturbi respiratori. Ad esempio, una miscela anestetica potrebbe consistere in isoflurano (un anestetico) e ossigeno, con la percentuale di isoflurano regolata in base alla condizione del paziente e alla natura dell'intervento, solitamente variando dallo 0,5% al 3% all'interno della miscela. Il gas misto per il trattamento respiratorio contiene spesso dal 21% al 40% di ossigeno e dal 50% al 70% di elio, con gas in tracce che mantengono la stabilità.
2. Industria petrolchimica
Nel settore petrolchimico, i gas misti sono fondamentali. Durante la raffinazione del petrolio, i gas ricchi di idrogeno e azoto trovano ampio uso. L'idrogeno può trasformare il petrolio pesante in prodotti più leggeri attraverso processi come l'idrocracking e l'idrofining, migliorando la qualità del petrolio. L'azoto, nel frattempo, è comunemente impiegato per compiti di spurgo e spostamento per garantire la sicurezza della produzione. Nella sintesi chimica, nella produzione di ammoniaca, azoto e idrogeno devono essere miscelati in un rapporto 1:3 e sintetizzati ad alta temperatura, alta pressione e con l'ausilio di un catalizzatore. L'ammoniaca, una materia prima chimica vitale, è ampiamente utilizzata in industrie come fertilizzanti, plastiche e fibre, sostenendo lo sviluppo industriale moderno. La miscela di idrogeno e azoto per la sintesi dell'ammoniaca contiene tipicamente il 75% di idrogeno e il 25% di azoto. Nell'idrocracking, il gas misto può contenere dall'80% al 95% di idrogeno, con il resto costituito da azoto e tracce di metano.
3. Esperimenti sugli apparecchi a gas e analisi del valore calorifico
La sicurezza e le prestazioni degli apparecchi a gas sono importanti nella vita quotidiana. Negli esperimenti sugli apparecchi a gas, sono necessari gas misti specifici per simulare diverse composizioni di gas. Questi includono gas idrocarburici come metano, etano, propano e piccole quantità di gas inerti come azoto e diossido di carbonio. Regolare i rapporti dei gas imita il gas di diverse regioni. Per l'analisi del valore calorifico, i gas misti formulati con precisione consentono ai tester di determinare il valore calorifico di un gas, una metrica chiave per la qualità del gas, la determinazione dei prezzi e la progettazione degli apparecchi. Nella R&D degli apparecchi a gas, testare i valori calorifici dei gas misti aiuta gli ingegneri a ottimizzare la combustione, migliorando l'efficienza energetica degli apparecchi, riducendo gli sprechi e l'inquinamento. Un tipico gas misto di simulazione potrebbe essere composto dal 90% di metano, 5% di etano, 3% di propano, 1% di azoto e 1% di diossido di carbonio.
4. Allarmi Gas
La sicurezza nella produzione industriale e nella vita quotidiana è cruciale, e i gas misti per gli allarmi gas sono essenziali per la prevenzione dei pericoli. In aree industriali come miniere di carbone e impianti petrolchimici, dove possono esistere gas infiammabili, esplosivi o tossici, gli allarmi gas vengono utilizzati per il monitoraggio. La loro calibrazione e test si basano su gas misti specializzati, che combinano gas target (ad esempio, metano, monossido di carbonio, solfuro di idrogeno) con azoto inerte in rapporti specifici. La calibrazione regolare con questi gas standard garantisce che gli allarmi possano segnalare accuratamente durante il funzionamento, dando ai lavoratori il tempo di fuggire e rispondere alle emergenze, prevenendo disastri legati a perdite di gas come esplosioni e avvelenamenti. Ad esempio, nell'estrazione del carbone, il metano è comune. Calibrare gli allarmi di metano con un gas misto contenente metano salvaguarda le operazioni delle miniere di carbone e la vita dei minatori. Un gas misto per allarmi a base di metano può contenere dal 1% al 5% di metano in azoto, in base al range di rilevamento dell'allarme.
5. Gas misti dalla separazione dell'aria
La tecnologia di separazione dell'aria isola ossigeno, azoto, argon dall'aria. I gas misti sono preparati per varie esigenze. Nella produzione industriale, molti processi richiedono miscele di ossigeno e azoto in diversi rapporti. Ad esempio, nel trattamento termico dei metalli, controllare il rapporto ossigeno-azoto regola l'ossidazione e la decarburazione dei metalli, migliorando la qualità dei materiali e dei prodotti. Nell'elettronica, i gas misti ad alta purezza derivati dalla separazione dell'aria sono utilizzati nella produzione di semiconduttori. Nella produzione di chip, una miscela di azoto e idrogeno è utilizzata per il ricottura per alleviare lo stress interno. Nella conservazione degli alimenti, i gas misti derivati dalla separazione dell'aria modificano il gas di confezionamento. Una miscela di azoto e diossido di carbonio nei sacchetti alimentari inibisce l'ossidazione e la crescita microbica. Un gas per il trattamento termico dei metalli può avere dal 20% al 50% di ossigeno, il resto azoto. Un gas per il ricottura dei chip di solito ha l'80% di azoto e il 20% di idrogeno.
6. Rilevamento della sicurezza del traffico
Il rilevamento della sicurezza del traffico è vitale per la sicurezza stradale, e i gas misti hanno un ruolo chiave. Nei test dei gas di scarico dei veicoli, sono necessari gas misti speciali per calibrare l'attrezzatura. Questi gas imitano i componenti dei gas di scarico dei veicoli come monossido di carbonio, diossido, idrocarburi e ossidi di azoto. La calibrazione regolare con gas misti standard garantisce risultati di rilevamento accurati. Un rilevamento preciso dei gas di scarico aiuta le autorità del traffico a individuare i veicoli ad alta emissione. Questo spinge i proprietari a fare manutenzione, riducendo l'inquinamento e proteggendo la salute pubblica. Ad esempio, durante le ispezioni annuali dei veicoli, l'uso di un gas misto con concentrazioni stabilite di inquinanti chiave calibra gli strumenti, garantendo l'accuratezza dei dati e controllando le emissioni per una migliore qualità dell'aria urbana. Un tipico gas misto di calibrazione potrebbe avere dall'1% al 5% di monossido di carbonio, dallo 0,1% all'1% di idrocarburi, dallo 0,05% allo 0,5% di ossidi di azoto, con il resto principalmente diossido di carbonio e azoto.
7. Rilevamento dei gas di scarico dei veicoli a motore
Con l'aumento continuo del numero di veicoli a motore, l'inquinamento da scarico di questi veicoli è emerso come una preoccupazione significativa. I gas misti per il rilevamento dei gas di scarico dei veicoli a motore sono di fondamentale importanza poiché replicano accuratamente la complessa composizione dei gas di scarico dei veicoli a motore. Questa composizione comprende monossido di carbonio, diossido di carbonio, idrocarburi, ossidi di azoto, nonché piccole quantità di precursori di particolato.
Durante il processo di rilevamento dei gas di scarico, l'attrezzatura effettua un confronto tra i componenti dei gas di scarico rilevati e il gas misto standard. Ad esempio, nel metodo delle condizioni di lavoro semplici, l'attrezzatura misura le concentrazioni dei componenti dei gas di scarico in tempo reale sotto scenari di guida simulati e poi confronta questi valori con gli standard preimpostati. Se i valori misurati superano gli standard, il veicolo richiede manutenzione e regolazione.
Questo approccio di rilevamento accurato, che dipende dai gas misti standard, fornisce un supporto robusto per ridurre l'inquinamento da scarico dei veicoli a motore e migliorare la qualità dell'aria urbana. Un gas misto completo per il rilevamento degli scarichi dei veicoli a motore può contenere anche tracce di biossido di zolfo, tipicamente nell'intervallo dello 0,001% - 0,01%, insieme a gas correlati al particolato.
Monitoraggio ambientale
Il monitoraggio ambientale è fondamentale per la protezione ecologica globale, con i gas misti che giocano un ruolo importante.
Nel monitoraggio atmosferico, i gas misti sono utilizzati per calibrare gli strumenti per la misurazione di inquinanti come il biossido di zolfo, gli ossidi di azoto e il particolato. La preparazione accurata di questi gas garantisce l'accuratezza e la comparabilità dei dati, permettendo alle agenzie ambientali di valutare la qualità dell'aria e formulare politiche.
Nel monitoraggio della qualità dell'acqua, i gas misti sono anche applicati. Ad esempio, un gas misto standard con una nota concentrazione di ossigeno disciolto calibra i misuratori di ossigeno disciolto. La misurazione precisa dell'ossigeno disciolto è vitale per valutare l'auto-purificazione dell'acqua, i livelli di inquinamento e la salute dell'ecosistema acquatico.
Un gas misto di calibrazione per il biossido di zolfo atmosferico può contenere 0,1 ppm - 10 ppm di biossido di zolfo in azoto. Il gas misto di calibrazione per il monitoraggio della qualità dell'acqua contiene ossigeno disciolto regolato con precisione in una soluzione a base di gas inerte.
Calibrazione della Strumentazione nell'Industria dei Fertilizzanti
L'industria dei fertilizzanti è cruciale per l'agricoltura, e la strumentazione è vitale per il controllo preciso della produzione. Sono necessari gas misti di calibrazione specializzati per misurazioni strumentali accurate. Nella sintesi dell'ammoniaca durante la produzione di fertilizzanti, è essenziale un controllo rigoroso del rapporto tra idrogeno, azoto e ammoniaca. I gas di calibrazione sono preparati secondo la composizione effettiva del gas e gli intervalli di concentrazione. La calibrazione regolare garantisce l'accuratezza a lungo termine degli strumenti. Letture precise permettono agli operatori di regolare i parametri di produzione, ottimizzare il processo, aumentare l'efficienza, ridurre i costi e mantenere la qualità del prodotto, fornendo fertilizzanti di alta qualità per l'agricoltura. Un gas di calibrazione per la produzione di ammoniaca può contenere il 70% di idrogeno, il 25% di azoto e il 5% di ammoniaca.
Industria del ferro e dell'acciaio
L'industria del ferro e dell'acciaio, una parte fondamentale dell'economia nazionale, utilizza ampiamente gas misti nella produzione.
Nella fusione dell'acciaio, specialmente nella produzione di acciaio nel convertitore, l'ossigeno ad alta purezza nei gas misti ossigeno-azoto ossida rapidamente le impurità nel ferro fuso, migliorando la qualità dell'acciaio. L'azoto agisce come gas protettivo; nella colata continua, forma una cortina di gas sull'acciaio fuso per prevenire l'ossidazione e migliorare la qualità del billette.
Durante il trattamento termico dell'acciaio, come la ricottura, i gas misti idrogeno-azoto proteggono l'acciaio dall'ossidazione, riducendo gli ossidi superficiali e migliorando la finitura superficiale e le proprietà meccaniche.
Nell'analisi dei gas per la produzione di acciaio, i gas misti standard calibrano gli strumenti, garantendo un monitoraggio accurato dei gas del forno per l'ottimizzazione della produzione.
Il gas misto ossigeno-azoto per la produzione di acciaio nel convertitore contiene solitamente il 95% - 99% di ossigeno e il resto azoto. Il gas misto per la ricottura dell'acciaio contiene tipicamente il 10% - 30% di idrogeno e il 70% - 90% di azoto.
Settore dell'Energia e della Potenza
Nel campo dell'energia e della potenza, i gas misti hanno importanti applicazioni. Nell'equipaggiamento elettrico ad alta tensione, i gas misti di esafluoruro di zolfo (SF6) e azoto servono come mezzi di isolamento e spegnimento dell'arco. L'SF6 ha grandi proprietà di isolamento e spegnimento dell'arco ma è costoso e dannoso per l'ambiente. Miscelarlo con azoto in un rapporto appropriato riduce i costi e i rischi ambientali mantenendo le prestazioni dell'equipaggiamento. Ad esempio, negli interruttori ad alta tensione, il gas misto spegne rapidamente gli archi durante la commutazione, proteggendo l'equipaggiamento e garantendo la stabilità del sistema elettrico.
In aree emergenti dell'energia come la ricerca e la produzione di celle a combustibile, i gas misti sono cruciali. Le celle a combustibile a membrana a scambio protonico necessitano di un gas misto idrogeno-ossigeno (o aria) come mezzo di reazione. Il controllo preciso del flusso di gas e del rapporto è vitale per migliorare l'efficienza e la stabilità della generazione di energia delle celle a combustibile. Ottimizzare l'approvvigionamento di gas misto e le condizioni di reazione consente alle celle a combustibile di convertire l'energia chimica in elettricità in modo più efficiente, supportando la sostenibilità energetica futura.
Tipicamente, un gas misto isolante per equipaggiamenti ad alta tensione ha il 10% - 30% di SF6 e il 70% - 90% di azoto, mentre un gas misto per la reazione delle celle a combustibile contiene il 90% - 99% di idrogeno e l'1% - 10% di ossigeno.
Gas Misti Comuni nell'Industria Petrolchimica
Il campo petrolchimico ha diversi gas misti con usi unici. Le miscele di idrogeno-azoto sono per l'idrogenazione e l'azoto-idrogeno per la sintesi dell'ammoniaca. Il gas di cracking, dalla pirolisi ad alta temperatura degli idrocarburi petroliferi, contiene etilene, propilene, butadiene, metano, etano, propano, idrogeno, monossido di carbonio e anidride carbonica. Viene separato per ottenere prodotti ad alto valore aggiunto. Il gas di reforming, dal reforming del petrolio, contiene idrogeno, metano, etano, propano e idrocarburi aromatici, utilizzato nell'idrogenazione e per la produzione di plastica, ecc. Il gas di coda di desolforazione, dalla desolforazione del petrolio, contiene solfuro di idrogeno, biossido di zolfo, idrogeno, azoto e tracce di idrocarburi. Necessita di trattamento per le emissioni e il recupero dello zolfo. Il gas di cracking può contenere il 30% - 50% di etilene, ecc.; il gas di reforming, il 40% - 60% di idrogeno, ecc.; e il gas di coda di desolforazione, l'1% - 5% di solfuro di idrogeno, ecc.
Conclusione
Le ampie applicazioni dei gas misti in diversi settori sottolineano il loro immenso valore e potenziale. Con l'avanzare della tecnologia e l'evoluzione delle industrie, i tipi e le applicazioni dei gas misti continueranno ad espandersi e approfondirsi, giocando un ruolo sempre più cruciale nel guidare la società umana avanti.
