1. Saúde
Na área da saúde, gases mistos servem como salvadores de vidas discretos. Gases anestésicos mistos, por exemplo, combinam agentes anestésicos, oxigênio e outros gases com precisão. Isso permite que os pacientes permaneçam sem dor e seguros durante a cirurgia, facilitando operações sem problemas para os profissionais médicos. Gases mistos para tratamento de condições respiratórias geralmente contêm uma proporção específica de oxigênio e hélio. Esses gases podem melhorar a função respiratória dos pacientes, aliviando sintomas como dispneia, o que é particularmente benéfico para aqueles que sofrem de doença pulmonar obstrutiva crônica, asma e outros distúrbios respiratórios. Por exemplo, uma mistura anestésica pode consistir em isoflurano (um anestésico) e oxigênio, com a porcentagem de isoflurano ajustada com base na condição do paciente e na natureza da cirurgia, geralmente variando de 0,5% a 3% dentro da mistura. O gás misto para tratamento respiratório geralmente contém 21% - 40% de oxigênio e 50% - 70% de hélio, com gases traço mantendo a estabilidade.
2. Indústria Petroquímica
No setor petroquímico, gases mistos são fundamentais. Durante o refino de petróleo, gases ricos em hidrogênio e nitrogênio são amplamente utilizados. O hidrogênio pode transformar óleo pesado em produtos mais leves através de processos como hidrocracking e hidrofinamento, melhorando a qualidade do óleo. O nitrogênio, por sua vez, é comumente usado para tarefas de purga e deslocamento para garantir a segurança da produção. Na síntese química, ao produzir amônia, nitrogênio e hidrogênio devem ser misturados na proporção de 1:3 e sintetizados sob alta temperatura, alta pressão e com o auxílio de um catalisador. A amônia, uma matéria-prima química vital, é amplamente utilizada em indústrias como fertilizantes, plásticos e fibras, sustentando o desenvolvimento industrial moderno. A mistura de hidrogênio e nitrogênio para a síntese de amônia geralmente contém 75% de hidrogênio e 25% de nitrogênio. No hidrocracking, o gás misto pode conter 80% - 95% de hidrogênio, com o restante sendo nitrogênio e traços de metano.
3. Experimentos com Aparelhos a Gás e Análise de Valor Calorífico
A segurança e o desempenho dos aparelhos a gás são importantes na vida diária. Em experimentos com aparelhos a gás, gases mistos específicos são necessários para simular diversas composições de gás. Estes incluem gases hidrocarbonetos como metano, etano, propano e pequenas quantidades de gases inertes, como nitrogênio e dióxido de carbono. Ajustar as proporções de gás imita o gás de diferentes regiões. Para análise de valor calorífico, gases mistos formulados com precisão permitem que os testadores determinem o valor calorífico de um gás, uma métrica chave para qualidade do gás, precificação e design de aparelhos. Na pesquisa e desenvolvimento de aparelhos a gás, testar valores caloríficos de gases mistos ajuda os engenheiros a otimizar a combustão, melhorando a eficiência energética dos aparelhos, reduzindo o desperdício e a poluição. Um gás misto típico de simulação pode ser 90% de metano, 5% de etano, 3% de propano, 1% de nitrogênio e 1% de dióxido de carbono.
4. Alarmes de Gás
A segurança na produção industrial e na vida diária é crucial, e gases mistos para alarmes de gás são essenciais para a prevenção de perigos. Em áreas industriais como minas de carvão e oficinas petroquímicas, onde gases inflamáveis, explosivos ou tóxicos podem existir, alarmes de gás são usados para monitoramento. Sua calibração e teste dependem de gases mistos especializados, que combinam gases-alvo (por exemplo, metano, monóxido de carbono, sulfeto de hidrogênio) com nitrogênio inerte em proporções específicas. A calibração regular com esses gases padrão garante que os alarmes possam sinalizar com precisão durante a operação, dando aos trabalhadores tempo para escapar e responder a emergências, prevenindo desastres relacionados a vazamentos de gás, como explosões e envenenamentos. Por exemplo, na mineração de carvão, o metano é comum. Calibrar alarmes de metano com um gás misto contendo metano protege as operações de mineração de carvão e a vida dos mineiros. Um gás misto para alarme de metano pode ter 1% - 5% de metano em nitrogênio, com base na faixa de detecção do alarme.
5. Gases Mistos de Separação de Ar
A tecnologia de separação de ar isola oxigênio, nitrogênio e argônio do ar. Gases mistos são preparados para diversas necessidades. Na produção industrial, muitos processos requerem misturas de oxigênio e nitrogênio em diferentes proporções. Por exemplo, no tratamento térmico de metais, controlar a proporção de oxigênio e nitrogênio ajusta a oxidação e a descarburização do metal, melhorando a qualidade do material e do produto. Na eletrônica, gases mistos de alta pureza de separação de ar são usados na fabricação de semicondutores. Na fabricação de chips, uma mistura de nitrogênio e hidrogênio é usada para recozimento para aliviar o estresse interno. Na preservação de alimentos, gases mistos de separação de ar modificam o gás de embalagem. Uma mistura de nitrogênio e dióxido de carbono em sacos de alimentos inibe a oxidação e o crescimento microbiano. Um gás de tratamento térmico de metal pode ter 20% - 50% de oxigênio, o restante de nitrogênio. Um gás de recozimento de chip geralmente tem 80% de nitrogênio e 20% de hidrogênio.
6. Detecção de Segurança no Trânsito
A detecção de segurança no trânsito é vital para a segurança rodoviária, e gases mistos têm um papel fundamental. Nos testes de exaustão de veículos, gases mistos especiais são necessários para calibrar o equipamento. Esses gases imitam componentes de exaustão de veículos, como monóxido de carbono, dióxido de carbono, hidrocarbonetos e óxidos de nitrogênio. A calibração regular com gases mistos padrão garante resultados de detecção precisos. A detecção precisa de exaustão ajuda as autoridades de trânsito a identificar veículos com alta emissão. Isso leva os proprietários a fazerem manutenção, reduzindo a poluição e protegendo a saúde pública. Por exemplo, durante as inspeções anuais de veículos, usar um gás misto com concentrações definidas de poluentes chave calibra os instrumentos, garantindo a precisão dos dados e controlando as emissões para uma melhor qualidade do ar urbano. Um gás misto típico de calibração pode ter 1% - 5% de monóxido de carbono, 0,1% - 1% de hidrocarbonetos, 0,05% - 0,5% de óxidos de nitrogênio, com o restante principalmente dióxido de carbono e nitrogênio.
7. Detecção de Exaustão de Veículos Automotores
Com o aumento contínuo do número de veículos automotores, a poluição por exaustão desses veículos emergiu como uma preocupação significativa. Gases mistos para detecção de exaustão de veículos automotores são de suma importância, pois replicam com precisão a composição intrincada da exaustão de veículos automotores. Essa composição abrange monóxido de carbono, dióxido de carbono, hidrocarbonetos, óxidos de nitrogênio, bem como pequenas quantidades de precursores de material particulado.
Durante o processo de detecção de exaustão, o equipamento faz uma comparação entre os componentes de exaustão detectados e o gás misto padrão. Por exemplo, no método de condição de trabalho simples, o equipamento mede as concentrações dos componentes de exaustão em tempo real sob cenários de condução simulados e, em seguida, contrasta esses valores com os padrões pré-estabelecidos. Se os valores medidos excederem os padrões, o veículo requer manutenção e ajuste.
Essa abordagem de detecção precisa, que depende de gases mistos padrão, fornece suporte robusto para reduzir a poluição por escapamento de veículos motorizados e melhorar a qualidade do ar urbano. Um gás misto abrangente para detecção de escapamento de veículos motorizados pode conter adicionalmente quantidades traço de dióxido de enxofre, tipicamente na faixa de 0,001% - 0,01%, juntamente com gases relacionados a material particulado.
8. Monitoramento Ambiental
O monitoramento ambiental é fundamental para a proteção ecológica global, com gases mistos desempenhando um papel importante.
No monitoramento atmosférico, gases mistos são usados para calibrar instrumentos para medir poluentes como dióxido de enxofre, óxidos de nitrogênio e material particulado. A preparação precisa desses gases garante a precisão e comparabilidade dos dados, permitindo que as agências ambientais avaliem a qualidade do ar e formulem políticas.
No monitoramento da qualidade da água, gases mistos também são aplicados. Por exemplo, um gás misto padrão com concentração conhecida de oxigênio dissolvido calibra medidores de oxigênio dissolvido. A medição precisa de oxigênio dissolvido é vital para avaliar a autodepuração da água, os níveis de poluição e a saúde do ecossistema aquático.
Um gás misto de calibração de dióxido de enxofre atmosférico pode ter 0,1 ppm - 10 ppm de dióxido de enxofre em nitrogênio. O gás misto de calibração para monitoramento de qualidade da água contém oxigênio dissolvido ajustado com precisão em uma solução à base de gás inerte.
9. Calibração de Instrumentação na Indústria de Fertilizantes
A indústria de fertilizantes é crucial para a agricultura, e a instrumentação é vital para o controle preciso da produção. Gases mistos de calibração especializados são necessários para medições precisas dos instrumentos. Na síntese de amônia durante a produção de fertilizantes, o controle rigoroso da proporção de hidrogênio, nitrogênio e amônia é essencial. Gases de calibração são preparados de acordo com a composição e faixas de concentração reais dos gases. A calibração regular garante a precisão a longo prazo dos instrumentos. Leituras precisas permitem que os operadores ajustem os parâmetros de produção, otimizem o processo, aumentem a eficiência, reduzam custos e mantenham a qualidade do produto, fornecendo fertilizantes de alta qualidade para a agricultura. Um gás misto de calibração para produção de amônia pode ter 70% de hidrogênio, 25% de nitrogênio e 5% de amônia.
10. Indústria de Ferro e Aço
A indústria de ferro e aço, uma parte chave da economia nacional, usa amplamente gases mistos na produção.
Na fundição de aço, especialmente na fabricação de aço em conversores, o oxigênio de alta pureza em gases mistos de oxigênio e nitrogênio oxida rapidamente as impurezas no ferro fundido, melhorando a qualidade do aço. O nitrogênio atua como um gás protetor; na fundição contínua, ele forma uma cortina de gás sobre o aço fundido para evitar a oxidação e melhorar a qualidade do tarugo.
Durante o tratamento térmico do aço, como o recozimento, gases mistos de hidrogênio e nitrogênio protegem o aço da oxidação, reduzindo óxidos de superfície e melhorando o acabamento superficial e as propriedades mecânicas.
Na análise de gases para produção de aço, gases mistos padrão calibram instrumentos, garantindo o monitoramento preciso dos gases do forno para otimização da produção.
O gás misto de oxigênio e nitrogênio usado na fabricação de aço em conversores geralmente tem 95% - 99% de oxigênio e o restante de nitrogênio. O gás misto de hidrogênio e nitrogênio usado no recozimento de aço geralmente contém 10% - 30% de hidrogênio e 70% - 90% de nitrogênio.
11. Setor de Energia e Potência
No campo de energia e potência, gases mistos têm aplicações importantes. Em equipamentos elétricos de alta tensão, gases mistos de hexafluoreto de enxofre (SF6) e nitrogênio servem como meios de isolamento e extinção de arco. O SF6 tem ótimas propriedades de isolamento e extinção de arco, mas é caro e prejudicial ao meio ambiente. Misturá-lo com nitrogênio em uma proporção adequada reduz custos e riscos ambientais, mantendo o desempenho do equipamento. Por exemplo, em disjuntores de alta tensão, o gás misto extingue rapidamente arcos durante a comutação, protegendo o equipamento e garantindo a estabilidade do sistema de energia.
Em áreas emergentes de energia, como pesquisa e produção de células de combustível, gases mistos são cruciais. Células de combustível de membrana de troca de prótons precisam de um gás misto de hidrogênio e oxigênio (ou ar) como meio de reação. O controle preciso da taxa de fluxo e da proporção de gás é vital para melhorar a eficiência e a estabilidade da geração de energia das células de combustível. Otimizar o fornecimento de gás misto e as condições de reação permite que as células de combustível convertam energia química em eletricidade de forma mais eficiente, apoiando a sustentabilidade energética futura.
Tipicamente, um gás misto isolante para equipamentos de alta tensão tem 10% - 30% de SF6 e 70% - 90% de nitrogênio, enquanto um gás misto de reação para células de combustível contém 90% - 99% de hidrogênio e 1% - 10% de oxigênio.
12. Gases Mistos Comuns na Indústria Petroquímica
O campo petroquímico possui diversos gases mistos com usos únicos. Misturas de hidrogênio e nitrogênio são usadas para hidrogenação e nitrogênio-hidrogênio para síntese de amônia. O gás de craqueamento, proveniente da pirólise de alta temperatura de hidrocarbonetos de petróleo, contém etileno, propileno, butadieno, metano, etano, propano, hidrogênio, monóxido de carbono e dióxido de carbono. Ele é separado para obter produtos de alto valor agregado. O gás de reforma, proveniente da reforma de petróleo, contém hidrogênio, metano, etano, propano e hidrocarbonetos aromáticos, usado na hidrogenação e na fabricação de plásticos, etc. O gás residual de dessulfurização, proveniente da dessulfurização de petróleo, contém sulfeto de hidrogênio, dióxido de enxofre, hidrogênio, nitrogênio e hidrocarbonetos traço. Ele precisa de tratamento para emissões e recuperação de enxofre. O gás de craqueamento pode ter 30% - 50% de etileno, etc.; o gás de reforma, 40% - 60% de hidrogênio, etc.; e o gás residual de dessulfurização, 1% - 5% de sulfeto de hidrogênio, etc.
Conclusão
As extensas aplicações de gases mistos em vários setores destacam seu imenso valor e potencial. À medida que a tecnologia avança e as indústrias evoluem, os tipos e aplicações de gases mistos continuarão a se expandir e aprofundar, desempenhando um papel cada vez mais crucial no avanço da sociedade humana.
