1. Здравоохранение
В здравоохранении смешанные газы служат ненавязчивыми спасателями жизни. Анестезирующие смешанные газы, например, точно комбинируют анестезирующие агенты, кислород и другие газы. Это позволяет пациентам оставаться без боли и в безопасности во время операции, облегчая работу медицинских специалистов. Смешанные газы для лечения респираторных заболеваний обычно содержат определенную пропорцию кислорода и гелия. Они могут улучшить дыхательную функцию пациентов, облегчая такие симптомы, как одышка, что особенно полезно для страдающих хронической обструктивной болезнью легких, астмой и другими респираторными расстройствами. Например, анестезирующая смесь может состоять из изофлурана (анестетика) и кислорода, при этом процент изофлурана регулируется в зависимости от состояния пациента и характера операции, обычно составляя от 0,5% до 3% в смеси. Смешанный газ для лечения дыхательных путей часто содержит 21% - 40% кислорода и 50% - 70% гелия, с добавлением следовых газов для поддержания стабильности.
2. Нефтехимическая промышленность
В нефтехимическом секторе смешанные газы имеют ключевое значение. В процессе нефтепереработки широко используются газы, богатые водородом и азотом. Водород может преобразовывать тяжелую нефть в более легкие продукты через процессы, такие как гидрокрекинг и гидроочистка, улучшая качество нефти. Азот, между тем, обычно используется для продувки и вытеснения, чтобы обеспечить безопасность производства. В химическом синтезе при производстве аммиака азот и водород должны быть смешаны в соотношении 1:3 и синтезированы при высокой температуре, высоком давлении и с использованием катализатора. Аммиак, важное химическое сырье, широко используется в таких отраслях, как удобрения, пластмассы и волокна, поддерживая современное промышленное развитие. Смесь водорода и азота для синтеза аммиака обычно содержит 75% водорода и 25% азота. В гидрокрекинге смешанный газ может содержать 80% - 95% водорода, остальное азот и следовые количества метана.
3. Эксперименты с газовыми приборами и анализ калорийности
Безопасность и производительность газовых приборов имеют значение в повседневной жизни. В экспериментах с газовыми приборами требуются специфические смешанные газы для имитации различных газовых композиций. Эти газы включают углеводородные газы, такие как метан, этан, пропан и небольшие количества инертных газов, таких как азот и углекислый газ. Регулировка соотношений газов имитирует газ из разных регионов. Для анализа калорийности точно сформулированные смешанные газы позволяют тестировщикам определить калорийность газа, ключевой показатель для качества газа, ценообразования и проектирования приборов. В НИОКР газовых приборов тестирование калорийности смешанных газов помогает инженерам оптимизировать сгорание, улучшая энергоэффективность приборов, снижая отходы и загрязнение. Типичный симуляционный смешанный газ может содержать 90% метана, 5% этана, 3% пропана, 1% азота и 1% углекислого газа.
4. Газовые сигнализации
Безопасность в промышленном производстве и повседневной жизни имеет решающее значение, и смешанные газы для газовых сигнализаций необходимы для предотвращения опасности. В промышленных зонах, таких как угольные шахты и нефтехимические цеха, где могут существовать легковоспламеняющиеся, взрывоопасные или токсичные газы, газовые сигнализации используются для мониторинга. Их калибровка и тестирование зависят от специализированных смешанных газов, которые комбинируют целевые газы (например, метан, угарный газ, сероводород) с инертным азотом в определенных соотношениях. Регулярная калибровка с использованием этих стандартных газов обеспечивает точное срабатывание сигнализаций во время работы, давая рабочим время для эвакуации и реагирования на чрезвычайные ситуации, предотвращая катастрофы, связанные с утечкой газа, такие как взрывы и отравления. Например, в угольной промышленности метан является распространенным. Калибровка сигнализаций на метан с использованием смешанного газа, содержащего метан, обеспечивает безопасность операций в угольных шахтах и жизни шахтеров. Смешанный газ для сигнализаций на основе метана может содержать 1% - 5% метана в азоте, в зависимости от диапазона обнаружения сигнализации.
5. Смешанные газы из разделения воздуха
Технология разделения воздуха изолирует кислород, азот, аргон из воздуха. Смешанные газы подготавливаются для различных нужд. В промышленном производстве многие процессы требуют смеси кислорода и азота в разных соотношениях. Например, в термообработке металлов контроль соотношения кислорода и азота регулирует окисление и декарбюризацию металла, улучшая качество материалов и продукции. В электронике высокочистые смешанные газы из разделения воздуха используются в производстве полупроводников. В производстве чипов смесь азота и водорода используется для отжига для снятия внутреннего напряжения. В пищевой консервации смешанные газы из разделения воздуха модифицируют упаковочный газ. Смесь азота и углекислого газа в пищевых пакетах подавляет окисление и рост микробов. Газ для термообработки металлов может содержать 20% - 50% кислорода, остальное азот. Газ для отжига чипов обычно содержит 80% азота и 20% водорода.
6. Обнаружение безопасности дорожного движения
Обнаружение безопасности дорожного движения жизненно важно для безопасности на дорогах, и смешанные газы играют ключевую роль. В тестировании выхлопных газов автомобилей требуются специальные смешанные газы для калибровки оборудования. Эти газы имитируют компоненты выхлопных газов автомобилей, такие как угарный газ, углекислый газ, углеводороды и оксиды азота. Регулярная калибровка с использованием стандартных смешанных газов обеспечивает точные результаты обнаружения. Точное обнаружение выхлопных газов помогает дорожным властям выявлять автомобили с высоким уровнем выбросов. Это побуждает владельцев проводить обслуживание, снижая загрязнение и защищая общественное здоровье. Например, во время ежегодных проверок автомобилей использование смешанного газа с установленными концентрациями ключевых загрязнителей калибрует инструменты, обеспечивая точность данных и контроль выбросов для улучшения качества воздуха в городах. Типичный калибровочный смешанный газ может содержать 1% - 5% угарного газа, 0,1% - 1% углеводородов, 0,05% - 0,5% оксидов азота, остальное в основном углекислый газ и азот.
7. Обнаружение выхлопных газов автомобилей
С непрерывным увеличением количества автотранспортных средств, загрязнение выхлопными газами от этих транспортных средств стало значительной проблемой. Смешанные газы для обнаружения выхлопных газов автомобилей имеют первостепенное значение, так как они точно воспроизводят сложный состав выхлопных газов автомобилей. Этот состав включает угарный газ, углекислый газ, углеводороды, оксиды азота, а также незначительные количества предшественников твердых частиц.
В процессе обнаружения выхлопных газов оборудование сравнивает обнаруженные компоненты выхлопных газов со стандартным смешанным газом. Например, в методе простых рабочих условий оборудование измеряет концентрации компонентов выхлопных газов в реальном времени в условиях имитации вождения, а затем сопоставляет эти значения с предустановленными стандартами. Если измеренные значения превышают стандарты, транспортное средство требует обслуживания и регулировки.
Этот точный подход к обнаружению, который зависит от стандартных смесей газов, обеспечивает надежную поддержку для сокращения загрязнения выхлопными газами автотранспорта и улучшения качества воздуха в городах. Комплексная смесь газа для обнаружения выхлопных газов автотранспорта может дополнительно содержать следовые количества диоксида серы, обычно в диапазоне 0,001% - 0,01%, вместе с газами, связанными с твердыми частицами.
8. Экологический мониторинг
Экологический мониторинг является ключом к глобальной экологической защите, и смеси газов играют важную роль.
В атмосферном мониторинге смеси газов используются для калибровки инструментов для измерения загрязнителей, таких как диоксид серы, оксиды азота и твердые частицы. Точная подготовка этих газов обеспечивает точность и сопоставимость данных, позволяя экологическим агентствам оценивать качество воздуха и формулировать политику.
В мониторинге качества воды смеси газов также применяются. Например, стандартная смесь газа с известной концентрацией растворенного кислорода калибрует измерители растворенного кислорода. Точное измерение растворенного кислорода жизненно важно для оценки самоочищения воды, уровня загрязнения и здоровья водных экосистем.
Атмосферная калибровочная смесь газа с диоксидом серы может содержать 0,1 ppm - 10 ppm диоксида серы в азоте. Калибровочная смесь газа для мониторинга качества воды с растворенным кислородом содержит точно отрегулированный растворенный кислород в инертной газовой основе.
9. Калибровка инструментов в фертилайзерной промышленности
Фертилайзерная промышленность имеет решающее значение для сельского хозяйства, а инструментирование жизненно важно для точного контроля производства. Специализированные калибровочные смеси газов необходимы для точных измерений инструментов. В синтезе аммиака в процессе производства удобрений строгий контроль соотношения водорода, азота и аммиака является важным. Калибровочные газы подготавливаются в соответствии с фактическим составом газа и диапазонами концентраций. Регулярная калибровка обеспечивает долгосрочную точность инструментов. Точные показания позволяют операторам корректировать параметры производства, оптимизировать процесс, повышать эффективность, снижать затраты и поддерживать качество продукции, обеспечивая высококачественные удобрения для сельского хозяйства. Калибровочная смесь газа для производства аммиака может содержать 70% водорода, 25% азота и 5% аммиака.
10. Железо- и сталелитейная промышленность
Железо- и сталелитейная промышленность, ключевая часть национальной экономики, широко использует смеси газов в производстве.
В сталеплавильном производстве, особенно в конвертерном сталеплавлении, высокочистый кислород в смеси газов кислорода и азота быстро окисляет примеси в расплавленном железе, улучшая качество стали. Азот действует как защитный газ; в непрерывном литье он образует газовую завесу на расплавленной стали, предотвращая окисление и улучшая качество заготовок.
Во время термообработки стали, такой как отжиг, смеси газов водорода и азота защищают сталь от окисления, уменьшая поверхностные оксиды и улучшая качество поверхности и механические свойства.
В газовом анализе для производства стали стандартные смеси газов калибруют инструменты, обеспечивая точный мониторинг газов в печи для оптимизации производства.
Конвертерная сталеплавильная смесь газа кислорода и азота обычно содержит 95% - 99% кислорода и остальное азот. Смесь газа для отжига стали обычно содержит 10% - 30% водорода и 70% - 90% азота.
11. Сектор энергетики и электроэнергетики
В области энергетики и электроэнергетики смеси газов имеют важные применения. В высоковольтном электрическом оборудовании смеси газов серного гексафторида (SF6) и азота служат изоляционными и дугогасящими средами. SF6 обладает отличными изоляционными и дугогасящими свойствами, но является дорогим и вредным для окружающей среды. Смешивание его с азотом в соответствующем соотношении снижает затраты и экологические риски, сохраняя производительность оборудования. Например, в высоковольтных выключателях смесь газа быстро гасит дуги при переключении, защищая оборудование и обеспечивая стабильность энергосистемы.
В новых энергетических областях, таких как исследования и производство топливных элементов, смеси газов имеют важное значение. Протонно-обменные мембранные топливные элементы нуждаются в смеси водорода и кислорода (или воздуха) в качестве реакционной среды. Точный контроль скорости потока газа и соотношения важен для повышения эффективности и стабильности генерации энергии топливными элементами. Оптимизация подачи смеси газа и условий реакции позволяет топливным элементам более эффективно преобразовывать химическую энергию в электричество, поддерживая устойчивость будущей энергетики.
Обычно изоляционная смесь газа для высоковольтного оборудования содержит 10% - 30% SF6 и 70% - 90% азота, в то время как реакционная смесь газа для топливных элементов содержит 90% - 99% водорода и 1% - 10% кислорода.
12. Общие смеси газов в нефтехимической промышленности
В нефтехимической области существуют разнообразные смеси газов с уникальными применениями. Смеси водорода и азота используются для гидрогенизации, а азота и водорода - для синтеза аммиака. Крекинг-газ, полученный при высокотемпературном пиролизе нефтяных углеводородов, содержит этилен, пропилен, бутадиен, метан, этан, пропан, водород, угарный газ и углекислый газ. Он разделяется для получения продуктов с высокой добавленной стоимостью. Реформатный газ, полученный при реформировании нефти, содержит водород, метан, этан, пропан и ароматические углеводороды, используемые в гидрогенизации и для производства пластмасс и т.д. Газ хвостовой десульфуризации, полученный при десульфуризации нефти, содержит сероводород, диоксид серы, водород, азот и следы углеводородов. Он нуждается в обработке для снижения выбросов и восстановления серы. Крекинг-газ может содержать 30% - 50% этилена и т.д.; реформатный газ - 40% - 60% водорода и т.д.; а газ хвостовой десульфуризации - 1% - 5% сероводорода и т.д.
Заключение
Широкое применение смесей газов в различных секторах подчеркивает их огромную ценность и потенциал. По мере развития технологий и эволюции отраслей типы и применения смесей газов будут продолжать расширяться и углубляться, играя все более важную роль в продвижении человеческого общества вперед.
