1. Chăm sóc sức khỏe
Trong chăm sóc sức khỏe, khí hỗn hợp đóng vai trò như những người cứu mạng không phô trương. Khí gây mê hỗn hợp, chẳng hạn, kết hợp các tác nhân gây mê, oxy và các khí khác với độ chính xác. Điều này cho phép bệnh nhân không cảm thấy đau và an toàn trong quá trình phẫu thuật, tạo điều kiện thuận lợi cho các chuyên gia y tế thực hiện các ca mổ một cách suôn sẻ. Khí hỗn hợp để điều trị các bệnh về hô hấp thường chứa một tỷ lệ cụ thể của oxy và heli. Những khí này có thể cải thiện chức năng hô hấp của bệnh nhân, giảm bớt các triệu chứng như khó thở, điều này đặc biệt có lợi cho những người mắc bệnh phổi tắc nghẽn mãn tính, hen suyễn và các rối loạn hô hấp khác. Ví dụ, một hỗn hợp gây mê có thể bao gồm isoflurane (một chất gây mê) và oxy, với tỷ lệ phần trăm isoflurane được điều chỉnh dựa trên tình trạng của bệnh nhân và tính chất của ca phẫu thuật, thường dao động từ 0,5% đến 3% trong hỗn hợp. Khí hỗn hợp điều trị hô hấp thường chứa 21% - 40% oxy và 50% - 70% heli, với các khí vi lượng duy trì sự ổn định.
2. Ngành công nghiệp hóa dầu
Trong ngành hóa dầu, khí hỗn hợp là rất quan trọng. Trong quá trình lọc dầu, các khí giàu hydro và nitơ được sử dụng rộng rãi. Hydro có thể chuyển hóa dầu nặng thành các sản phẩm nhẹ hơn thông qua các quy trình như cracking hydro và tinh chế hydro, nâng cao chất lượng dầu. Trong khi đó, nitơ thường được sử dụng cho các nhiệm vụ làm sạch và thay thế để đảm bảo an toàn sản xuất. Trong tổng hợp hóa học, khi sản xuất amoniac, nitơ và hydro phải được trộn theo tỷ lệ 1:3 và tổng hợp dưới nhiệt độ cao, áp suất cao và với sự trợ giúp của chất xúc tác. Amoniac, một nguyên liệu hóa học quan trọng, được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như phân bón, nhựa và sợi, hỗ trợ sự phát triển công nghiệp hiện đại. Hỗn hợp hydro - nitơ cho tổng hợp amoniac thường chứa 75% hydro và 25% nitơ. Trong cracking hydro, khí hỗn hợp có thể chứa 80% - 95% hydro, phần còn lại là nitơ và một lượng nhỏ metan.
3. Thí nghiệm thiết bị khí và phân tích giá trị nhiệt
An toàn và hiệu suất của thiết bị khí rất quan trọng trong cuộc sống hàng ngày. Trong các thí nghiệm thiết bị khí, cần có các khí hỗn hợp cụ thể để mô phỏng các thành phần khí đa dạng. Chúng bao gồm các khí hydrocarbon như metan, etan, propan và một lượng nhỏ các khí trơ như nitơ và carbon dioxide. Điều chỉnh tỷ lệ khí mô phỏng khí từ các khu vực khác nhau. Đối với phân tích giá trị nhiệt, các khí hỗn hợp được pha chế chính xác cho phép người thử nghiệm xác định giá trị nhiệt của khí, một chỉ số quan trọng cho chất lượng khí, định giá và thiết kế thiết bị. Trong R&D thiết bị khí, thử nghiệm giá trị nhiệt của khí hỗn hợp giúp các kỹ sư tối ưu hóa quá trình đốt cháy, cải thiện hiệu suất năng lượng của thiết bị, giảm lãng phí và ô nhiễm. Một khí hỗn hợp mô phỏng điển hình có thể là 90% metan, 5% etan, 3% propan, 1% nitơ và 1% carbon dioxide.
4. Báo động khí
An toàn trong sản xuất công nghiệp và cuộc sống hàng ngày là rất quan trọng, và khí hỗn hợp cho báo động khí là cần thiết để ngăn ngừa nguy hiểm. Trong các khu vực công nghiệp như mỏ than và xưởng hóa dầu, nơi có thể tồn tại các khí dễ cháy, nổ hoặc độc hại, báo động khí được sử dụng để giám sát. Việc hiệu chuẩn và kiểm tra của chúng dựa vào các khí hỗn hợp chuyên dụng, kết hợp các khí mục tiêu (ví dụ, metan, carbon monoxide, hydrogen sulfide) với nitơ trơ theo tỷ lệ cụ thể. Hiệu chuẩn thường xuyên với các khí tiêu chuẩn này đảm bảo báo động có thể báo hiệu chính xác trong quá trình hoạt động, cho phép công nhân có thời gian thoát ra và ứng phó với các tình huống khẩn cấp, ngăn ngừa các thảm họa liên quan đến rò rỉ khí như nổ và ngộ độc. Ví dụ, trong khai thác than, metan là phổ biến. Hiệu chuẩn báo động metan với khí hỗn hợp chứa metan bảo vệ hoạt động khai thác than và tính mạng của thợ mỏ. Một khí hỗn hợp báo động metan có thể có 1% - 5% metan trong nitơ, dựa trên phạm vi phát hiện của báo động.
5. Khí hỗn hợp từ tách không khí
Công nghệ tách không khí tách oxy, nitơ, argon từ không khí. Khí hỗn hợp được chuẩn bị cho các nhu cầu khác nhau. Trong sản xuất công nghiệp, nhiều quy trình yêu cầu hỗn hợp oxy - nitơ với các tỷ lệ khác nhau. Ví dụ, trong xử lý nhiệt kim loại, kiểm soát tỷ lệ oxy - nitơ điều chỉnh quá trình oxy hóa và khử cacbon của kim loại, cải thiện chất lượng vật liệu và sản phẩm. Trong điện tử, khí hỗn hợp tách không khí có độ tinh khiết cao được sử dụng trong sản xuất chất bán dẫn. Trong sản xuất chip, hỗn hợp nitơ - hydro được sử dụng để ủ nhằm giảm căng thẳng nội bộ. Trong bảo quản thực phẩm, khí hỗn hợp tách không khí điều chỉnh khí đóng gói. Hỗn hợp nitơ - carbon dioxide trong túi thực phẩm ức chế quá trình oxy hóa và sự phát triển của vi khuẩn. Một khí xử lý nhiệt kim loại có thể có 20% - 50% oxy, phần còn lại là nitơ. Một khí ủ chip thường có 80% nitơ và 20% hydro.
6. Phát hiện an toàn giao thông
Phát hiện an toàn giao thông là rất quan trọng cho an toàn đường bộ, và khí hỗn hợp đóng vai trò then chốt. Trong kiểm tra khí thải phương tiện, cần có các khí hỗn hợp đặc biệt để hiệu chuẩn thiết bị. Những khí này mô phỏng các thành phần khí thải phương tiện như carbon monoxide, dioxide, hydrocarbon và oxit nitơ. Hiệu chuẩn thường xuyên với các khí hỗn hợp tiêu chuẩn đảm bảo kết quả phát hiện chính xác. Phát hiện khí thải chính xác giúp các cơ quan giao thông phát hiện các phương tiện có lượng khí thải cao. Điều này thúc đẩy chủ sở hữu thực hiện bảo trì, giảm ô nhiễm và bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Ví dụ, trong các cuộc kiểm tra phương tiện hàng năm, sử dụng một khí hỗn hợp với nồng độ các chất ô nhiễm chính được thiết lập để hiệu chuẩn các thiết bị, đảm bảo độ chính xác của dữ liệu và kiểm soát khí thải để cải thiện chất lượng không khí đô thị. Một khí hỗn hợp hiệu chuẩn điển hình có thể có 1% - 5% carbon monoxide, 0,1% - 1% hydrocarbon, 0,05% - 0,5% oxit nitơ, với phần còn lại chủ yếu là carbon dioxide và nitơ.
7. Phát hiện khí thải phương tiện cơ giới
Với sự gia tăng liên tục của số lượng phương tiện cơ giới, ô nhiễm khí thải từ các phương tiện này đã trở thành một mối quan ngại đáng kể. Khí hỗn hợp để phát hiện khí thải phương tiện cơ giới có tầm quan trọng hàng đầu vì chúng tái tạo chính xác thành phần phức tạp của khí thải phương tiện cơ giới. Thành phần này bao gồm carbon monoxide, carbon dioxide, hydrocarbon, oxit nitơ, cũng như một lượng nhỏ các tiền chất của hạt bụi.
Trong quá trình phát hiện khí thải, thiết bị so sánh giữa các thành phần khí thải được phát hiện và khí hỗn hợp tiêu chuẩn. Ví dụ, trong phương pháp điều kiện làm việc đơn giản, thiết bị đo nồng độ của các thành phần khí thải theo thời gian thực dưới các kịch bản lái xe mô phỏng và sau đó so sánh các giá trị này với các tiêu chuẩn đã được thiết lập trước. Nếu các giá trị đo được vượt quá tiêu chuẩn, phương tiện cần bảo trì và điều chỉnh.
Phương pháp phát hiện chính xác này, phụ thuộc vào các khí hỗn hợp tiêu chuẩn, cung cấp hỗ trợ mạnh mẽ cho việc kiềm chế ô nhiễm khí thải xe cơ giới và cải thiện chất lượng không khí đô thị. Một khí hỗn hợp phát hiện khí thải xe cơ giới toàn diện có thể chứa thêm một lượng nhỏ sulfur dioxide, thường trong khoảng 0.001% - 0.01%, cùng với các khí liên quan đến hạt bụi.
8. Giám sát Môi trường
Giám sát môi trường là chìa khóa cho bảo vệ sinh thái toàn cầu, với các khí hỗn hợp đóng vai trò quan trọng.
Trong giám sát khí quyển, các khí hỗn hợp được sử dụng để hiệu chuẩn các thiết bị đo các chất ô nhiễm như sulfur dioxide, oxit nitơ và hạt bụi. Chuẩn bị chính xác các khí này đảm bảo độ chính xác và khả năng so sánh dữ liệu, cho phép các cơ quan môi trường đánh giá chất lượng không khí và xây dựng chính sách.
Trong giám sát chất lượng nước, các khí hỗn hợp cũng được áp dụng. Ví dụ, một khí hỗn hợp tiêu chuẩn với nồng độ oxy hòa tan đã biết được sử dụng để hiệu chuẩn các máy đo oxy hòa tan. Đo lường oxy hòa tan chính xác là rất quan trọng để đánh giá khả năng tự làm sạch của nước, mức độ ô nhiễm và sức khỏe của hệ sinh thái thủy sinh.
Một khí hỗn hợp hiệu chuẩn sulfur dioxide trong khí quyển có thể có 0.1 ppm - 10 ppm sulfur dioxide trong nitơ. Khí hỗn hợp hiệu chuẩn oxy hòa tan trong giám sát chất lượng nước chứa oxy hòa tan được điều chỉnh chính xác trong một dung dịch dựa trên khí trơ.
9. Hiệu chuẩn Thiết bị trong Ngành Công nghiệp Phân bón
Ngành công nghiệp phân bón rất quan trọng đối với nông nghiệp, và thiết bị đo lường là rất cần thiết để kiểm soát sản xuất chính xác. Các khí hỗn hợp hiệu chuẩn chuyên biệt là cần thiết để đo lường thiết bị chính xác. Trong tổng hợp amoniac trong sản xuất phân bón, kiểm soát chặt chẽ tỷ lệ hydro, nitơ và amoniac là rất quan trọng. Các khí hiệu chuẩn được chuẩn bị theo thành phần khí thực tế và phạm vi nồng độ. Hiệu chuẩn thường xuyên đảm bảo độ chính xác lâu dài của thiết bị. Các chỉ số chính xác cho phép các nhà vận hành điều chỉnh các thông số sản xuất, tối ưu hóa quy trình, tăng hiệu suất, giảm chi phí và duy trì chất lượng sản phẩm, cung cấp phân bón chất lượng cao cho nông nghiệp. Một khí hỗn hợp hiệu chuẩn sản xuất amoniac có thể có 70% hydro, 25% nitơ và 5% amoniac.
10. Ngành Công nghiệp Sắt Thép
Ngành công nghiệp sắt thép, một phần quan trọng của nền kinh tế quốc gia, sử dụng rộng rãi các khí hỗn hợp trong sản xuất.
Trong luyện thép, đặc biệt là trong sản xuất thép bằng lò chuyển, oxy tinh khiết cao trong khí hỗn hợp oxy-nitơ nhanh chóng oxy hóa các tạp chất trong sắt nóng chảy, cải thiện chất lượng thép. Nitơ hoạt động như một khí bảo vệ; trong đúc liên tục, nó tạo thành một màn khí trên thép nóng chảy để ngăn ngừa oxy hóa và nâng cao chất lượng phôi.
Trong quá trình xử lý nhiệt thép, như ủ, các khí hỗn hợp hydro-nitơ bảo vệ thép khỏi oxy hóa, giảm oxit bề mặt và cải thiện bề mặt hoàn thiện và các tính chất cơ học.
Trong phân tích khí cho sản xuất thép, các khí hỗn hợp tiêu chuẩn được sử dụng để hiệu chuẩn các thiết bị, đảm bảo giám sát khí lò chính xác để tối ưu hóa sản xuất.
Khí hỗn hợp oxy-nitơ trong sản xuất thép thường có 95% - 99% oxy và phần còn lại là nitơ. Khí hỗn hợp trong ủ thép thường chứa 10% - 30% hydro và 70% - 90% nitơ.
11. Ngành Năng lượng và Điện
Trong lĩnh vực năng lượng và điện, các khí hỗn hợp có ứng dụng quan trọng. Trong thiết bị điện cao áp, khí hỗn hợp sulfur hexafluoride (SF6) và nitơ được sử dụng làm môi trường cách điện và dập tắt hồ quang. SF6 có tính cách điện và dập tắt hồ quang tuyệt vời nhưng đắt đỏ và gây hại cho môi trường. Trộn nó với nitơ theo tỷ lệ thích hợp giúp giảm chi phí và rủi ro môi trường trong khi vẫn giữ được hiệu suất thiết bị. Ví dụ, trong các bộ ngắt mạch cao áp, khí hỗn hợp nhanh chóng dập tắt hồ quang trong quá trình chuyển mạch, bảo vệ thiết bị và đảm bảo ổn định hệ thống điện.
Trong các lĩnh vực năng lượng mới nổi như nghiên cứu và sản xuất pin nhiên liệu, các khí hỗn hợp là rất quan trọng. Pin nhiên liệu màng trao đổi proton cần một khí hỗn hợp hydro-oxy (hoặc không khí) làm môi trường phản ứng. Kiểm soát chính xác lưu lượng khí và tỷ lệ là rất quan trọng để cải thiện hiệu suất và ổn định phát điện của pin nhiên liệu. Tối ưu hóa cung cấp khí hỗn hợp và điều kiện phản ứng cho phép pin nhiên liệu chuyển đổi năng lượng hóa học thành điện năng hiệu quả hơn, hỗ trợ sự bền vững năng lượng trong tương lai.
Thông thường, một khí hỗn hợp cách điện cho thiết bị cao áp có 10% - 30% SF6 và 70% - 90% nitơ, trong khi một khí hỗn hợp phản ứng pin nhiên liệu chứa 90% - 99% hydro và 1% - 10% oxy.
12. Các Khí Hỗn Hợp Thông Thường trong Ngành Công nghiệp Hóa dầu
Lĩnh vực hóa dầu có các khí hỗn hợp đa dạng với các ứng dụng độc đáo. Hỗn hợp hydro-nitơ được sử dụng cho quá trình hydro hóa và nitơ-hydro cho tổng hợp amoniac. Khí cracking, từ quá trình nhiệt phân ở nhiệt độ cao của hydrocacbon dầu mỏ, chứa ethylene, propylene, butadiene, methane, ethane, propane, hydro, carbon monoxide và carbon dioxide. Nó được tách ra để lấy các sản phẩm có giá trị gia tăng cao. Khí reformate, từ quá trình reforming dầu mỏ, có hydro, methane, ethane, propane và hydrocacbon thơm, được sử dụng trong quá trình hydro hóa và sản xuất nhựa, v.v. Khí thải khử lưu huỳnh, từ quá trình khử lưu huỳnh dầu mỏ, có hydrogen sulfide, sulfur dioxide, hydro, nitơ và một lượng nhỏ hydrocacbon. Nó cần được xử lý để giảm phát thải và thu hồi lưu huỳnh. Khí cracking có thể có 30% - 50% ethylene, v.v.; khí reformate, 40% - 60% hydro, v.v.; và khí thải khử lưu huỳnh, 1% - 5% hydrogen sulfide, v.v.
Kết luận
Ứng dụng rộng rãi của các khí hỗn hợp trong nhiều lĩnh vực nhấn mạnh giá trị và tiềm năng to lớn của chúng. Khi công nghệ tiến bộ và các ngành công nghiệp phát triển, các loại và ứng dụng của khí hỗn hợp sẽ tiếp tục mở rộng và sâu sắc, đóng vai trò ngày càng quan trọng trong việc thúc đẩy xã hội loài người tiến lên.
