1. 医療
医療分野では、混合ガスが目立たない命の救い手として機能します。たとえば、麻酔混合ガスは、麻酔薬、酸素、および他のガスを正確に組み合わせます。これにより、患者は手術中に痛みを感じず、安全に過ごすことができ、医療専門家にとってスムーズな手術が可能になります。呼吸器疾患の治療に使用される混合ガスは、通常、特定の割合の酸素とヘリウムを含んでいます。これにより、患者の呼吸機能が向上し、呼吸困難などの症状が緩和され、慢性閉塞性肺疾患、喘息、その他の呼吸器疾患に苦しむ人々に特に有益です。たとえば、麻酔混合物は、イソフルラン（麻酔薬）と酸素で構成され、イソフルランの割合は患者の状態と手術の性質に基づいて調整され、通常は混合物内で0.5%から3%の範囲です。呼吸治療用混合ガスは、しばしば21% - 40%の酸素と50% - 70%のヘリウムを含み、微量のガスが安定性を維持します。
2. 石油化学産業
石油化学部門では、混合ガスが重要です。石油精製中、豊富な水素と窒素を含むガスが広く使用されます。水素は、ハイドロクラッキングやハイドロフィニングなどのプロセスを通じて重油を軽油に変換し、石油の品質を向上させます。一方、窒素は、製造の安全性を確保するためにパージや置換作業に一般的に使用されます。化学合成では、アンモニアを生産する際に、窒素と水素を1:3の比率で混合し、高温高圧下で触媒を使用して合成する必要があります。アンモニアは重要な化学原料であり、肥料、プラスチック、繊維などの産業で広く利用され、現代の産業発展を支えています。アンモニア合成用の水素 - 窒素混合物は、通常75%の水素と25%の窒素を含みます。ハイドロクラッキングでは、混合ガスは80% - 95%の水素を含み、残りは窒素と微量のメタンです。
3. ガス器具実験と発熱量分析
ガス器具の安全性と性能は日常生活で重要です。ガス器具実験では、多様なガス組成をシミュレートするために特定の混合ガスが必要です。これには、メタン、エタン、プロパンなどの炭化水素ガスと、窒素や二酸化炭素などの少量の不活性ガスが含まれます。ガス比を調整することで、異なる地域のガスを模倣します。発熱量分析では、正確に調製された混合ガスを使用して、ガスの発熱量を測定します。これはガスの品質、価格設定、器具設計の重要な指標です。ガス器具の研究開発では、混合ガスの発熱量をテストすることで、エンジニアが燃焼を最適化し、器具のエネルギー効率を向上させ、廃棄物と汚染を削減します。典型的なシミュレーション混合ガスは、90%のメタン、5%のエタン、3%のプロパン、1%の窒素、1%の二酸化炭素を含みます。
4. ガスアラーム
産業生産と日常生活の安全は重要であり、ガスアラーム用の混合ガスは危険防止に不可欠です。石炭鉱山や石油化学工場など、可燃性、爆発性、または有毒ガスが存在する可能性のある産業地域では、ガスアラームが監視に使用されます。それらの校正とテストは、特定の比率でターゲットガス（例：メタン、一酸化炭素、硫化水素）と不活性窒素を組み合わせた特殊な混合ガスに依存しています。これらの標準ガスによる定期的な校正は、アラームが運転中に正確に信号を発することを保証し、作業者が緊急事態に逃げたり対応したりする時間を与え、爆発や中毒などのガス漏れ関連の災害を防ぎます。たとえば、石炭採掘ではメタンが一般的です。メタンを含む混合ガスでメタンアラームを校正することで、石炭鉱山の運営と鉱夫の命を守ります。メタンベースのガスアラーム用混合ガスは、アラームの検出範囲に基づいて1% - 5%のメタンを窒素に含むことがあります。
5. 空気分離からの混合ガス
空気分離技術は、酸素、窒素、アルゴンを空気から分離します。さまざまなニーズに合わせて混合ガスが調製されます。産業生産では、多くのプロセスで異なる比率の酸素 - 窒素混合物が必要です。たとえば、金属の熱処理では、酸素 - 窒素比を制御することで金属の酸化と脱炭を調整し、材料と製品の品質を向上させます。電子機器では、高純度の空気分離混合ガスが半導体製造に使用されます。チップ製造では、窒素 - 水素混合物がアニーリングに使用され、内部応力を緩和します。食品保存では、空気分離混合ガスが包装ガスを変更します。食品袋の窒素 - 二酸化炭素混合物は、酸化と微生物の成長を抑制します。金属熱処理用ガスは、20% - 50%の酸素を含み、残りは窒素です。チップアニーリングガスは通常、80%の窒素と20%の水素を含みます。
6. 交通安全検出
交通安全検出は道路安全にとって重要であり、混合ガスは重要な役割を果たしています。車両の排気ガステストでは、機器を校正するために特別な混合ガスが必要です。これらのガスは、一酸化炭素、二酸化炭素、炭化水素、窒素酸化物などの車両排気成分を模倣します。標準的な混合ガスによる定期的な校正は、正確な検出結果を保証します。正確な排気検出は、交通当局が高排出車両を特定するのに役立ちます。これにより、所有者はメンテナンスを行い、汚染を減らし、公衆の健康を保護します。たとえば、年次車両検査中に、主要な汚染物質の設定濃度を持つ混合ガスを使用して機器を校正し、データの正確性を保証し、都市の空気質を改善するために排出を制御します。典型的な校正混合ガスには、1% - 5%の一酸化炭素、0.1% - 1%の炭化水素、0.05% - 0.5%の窒素酸化物が含まれ、残りは主に二酸化炭素と窒素です。
7. 自動車排気検出
自動車の数が増え続ける中、これらの車両からの排気汚染が重要な懸念事項として浮上しています。自動車排気検出用の混合ガスは、自動車排気の複雑な組成を正確に再現するために非常に重要です。この組成には、一酸化炭素、二酸化炭素、炭化水素、窒素酸化物、および微量の粒子状物質の前駆体が含まれます。
排気検出プロセス中、機器は検出された排気成分と標準混合ガスを比較します。たとえば、単純な作業条件法では、機器はシミュレートされた運転シナリオで排気成分の濃度をリアルタイムで測定し、これらの値を事前に設定された基準と対比します。測定値が基準を超えた場合、車両はメンテナンスと調整が必要です。
この正確な検出アプローチは、標準混合ガスに依存しており、自動車排気汚染の抑制と都市の空気質の向上に強力なサポートを提供します。包括的な自動車排気検出用混合ガスには、通常0.001% - 0.01%の範囲の微量の二酸化硫黄が含まれ、粒子状物質に関連するガスも含まれることがあります。
環境モニタリング
環境モニタリングは、地球の生態系保護において重要であり、混合ガスが重要な役割を果たしています。
大気モニタリングでは、二酸化硫黄、窒素酸化物、粒子状物質などの汚染物質を測定するための機器を校正するために混合ガスが使用されます。これらのガスの正確な調製は、データの正確性と比較可能性を保証し、環境機関が空気質を評価し、政策を策定することを可能にします。
水質モニタリングでは、混合ガスも適用されます。例えば、既知の溶存酸素濃度を持つ標準混合ガスが溶存酸素計を校正します。正確な溶存酸素の測定は、水の自己浄化、汚染レベル、および水生生態系の健康を評価するために重要です。
大気中の二酸化硫黄校正混合ガスは、窒素中に0.1 ppm - 10 ppmの二酸化硫黄を含むことがあります。水質モニタリング用の溶存酸素校正混合ガスは、精密に調整された溶存酸素を不活性ガスベースの溶液に含んでいます。
肥料産業における計測機器の校正
肥料産業は農業にとって重要であり、計測機器は正確な生産管理に不可欠です。正確な機器測定のために特殊な校正混合ガスが必要です。肥料生産中のアンモニア合成では、水素、窒素、アンモニアの比率を厳密に制御することが重要です。校正ガスは実際のガス組成と濃度範囲に基づいて調製されます。定期的な校正により、長期的な機器の精度が保証されます。正確な読み取りにより、オペレーターは生産パラメータを調整し、プロセスを最適化し、効率を向上させ、コストを削減し、製品の品質を維持し、農業に高品質の肥料を提供します。アンモニア生産校正混合ガスは、70%の水素、25%の窒素、5%のアンモニアを含むことがあります。
鉄鋼業
鉄鋼業は国民経済の重要な部分であり、生産において広く混合ガスを使用しています。
鉄鋼精錬、特に転炉製鋼では、酸素-窒素混合ガス中の高純度酸素が溶融鉄中の不純物を迅速に酸化し、鋼の品質を向上させます。窒素は保護ガスとして機能し、連続鋳造では溶融鋼上にガスカーテンを形成して酸化を防ぎ、ビレットの品質を向上させます。
鋼の熱処理、例えば焼鈍中に、水素-窒素混合ガスは鋼を酸化から保護し、表面酸化物を減少させ、表面仕上げと機械的特性を向上させます。
鉄鋼生産のガス分析では、標準混合ガスが機器を校正し、生産の最適化のために正確な炉ガスの監視を保証します。
転炉製鋼用酸素-窒素混合ガスは通常95% - 99%の酸素と残りの窒素を含みます。鋼の焼鈍用混合ガスは通常10% - 30%の水素と70% - 90%の窒素を含みます。
電力およびエネルギーセクター
電力およびエネルギー分野では、混合ガスが重要な応用を持っています。高電圧電気機器では、六フッ化硫黄（SF6）と窒素の混合ガスが絶縁およびアーク消弧媒体として機能します。SF6は優れた絶縁およびアーク消弧特性を持っていますが、高価で環境に有害です。適切な比率で窒素と混合することで、コストと環境リスクを削減しながら、機器の性能を維持します。例えば、高電圧遮断器では、混合ガスがスイッチング中にアークを迅速に消弧し、機器を保護し、電力システムの安定性を確保します。
燃料電池の研究と生産などの新興エネルギー分野では、混合ガスが重要です。プロトン交換膜燃料電池は、反応媒体として水素-酸素（または空気）混合ガスを必要とします。ガス流量と比率の正確な制御は、燃料電池の発電効率と安定性を向上させるために重要です。混合ガス供給と反応条件の最適化により、燃料電池は化学エネルギーをより効率的に電気に変換し、将来のエネルギー持続可能性を支援します。
通常、高電圧機器の絶縁用混合ガスは10% - 30%のSF6と70% - 90%の窒素を含み、燃料電池反応用混合ガスは90% - 99%の水素と1% - 10%の酸素を含みます。
石油化学産業における一般的な混合ガス
石油化学分野では、独自の用途を持つ多様な混合ガスがあります。水素-窒素ブレンドは水素化に、窒素-水素はアンモニア合成に使用されます。石油炭化水素の高温熱分解から得られるクラッキングガスには、エチレン、プロピレン、ブタジエン、メタン、エタン、プロパン、水素、一酸化炭素、二酸化炭素が含まれます。これらは分離され、高付加価値製品を得るために使用されます。石油改質から得られるリフォーメートガスには、水素、メタン、エタン、プロパン、芳香族炭化水素が含まれ、水素化やプラスチック製造に使用されます。石油脱硫から得られる脱硫尾ガスには、硫化水素、二酸化硫黄、水素、窒素、微量の炭化水素が含まれ、排出処理と硫黄回収が必要です。クラッキングガスには30% - 50%のエチレンなどが含まれ、リフォーメートガスには40% - 60%の水素などが含まれ、脱硫尾ガスには1% - 5%の硫化水素などが含まれます。
結論
複数のセクターにわたる混合ガスの広範な応用は、その巨大な価値と可能性を強調しています。技術が進歩し産業が進化するにつれて、混合ガスの種類と応用は拡大し深化し続け、人類社会の前進にますます重要な役割を果たすでしょう。
