八种常见工业气体的特性和应用

2022/4/20 14:14:38 人评论 次浏览 分类:流量测量  文章地址://www.e-cumulus.com/tech/4201.html

空气是指地球大气层中的气体混合,因此空气属于混合物,它主要由氮气、氧气、稀有气体(氦、氖、氩、氪、氙、氡),二氧化碳以及其他物质(如水蒸气、杂质等)组合而成。我们的生活离不开气体,工业生产同样离不开气体,工业气体是整个工业的基础,广泛用于冶金、石化、化工、有色金属、电子、新材料、光伏、能源、航空航天、废水处理、医疗医药等诸多领域。

工业气体的用途十分广泛,在工业生产、国防科技和人民生活各个领域均有应用。下面昌晖仪表对氧气、氮气、氩气、二氧化碳、氨气、氦气、乙炔气和氯气这八种常见工业气体的特性和应用做简单介绍。

氧气

氧气(oxygen),氧元素形成的一种单质,化学式O2,化学式量:32.00。无色无味气体,氧元素最常见的单质形态。熔点-218.4℃,沸点-183℃;不易溶于水,1L水中溶解约30mL氧气。在空气中氧气约占21%。

氧气用途
◆钢铁冶炼、有色金属冶炼过程中;
进行金属焊接、切割;
制造医药、染料、炸药等化工产品;
制造半导体集成电路的氧化气体,制造光导纤维;
燃烧装置的助燃气体以及某些工艺过程的氧化气体等。

氮气
氮气(Nitrogen),化学式为N2,通常状况下是一种无色无味的气体,而且一般氮气比空气密度小。氮气占大气总量的78.08%(体积分数),是空气的主要成份之一。在标准大气压下,氮气冷却至-195.8℃时,变成无色的液体,冷却至-209.8℃时,液态氮变成雪状的固体。氮气的化学性质不活泼。

氮气用途

充氮包装、充氮灯泡;
合成纤维(锦纶、腈纶),合成树脂,合成橡胶,还能制作化肥;
轮胎充氮气能提高轮胎行驶的稳定性和舒适性;
焊接金属时用氮气 保护金属使其不被氧化;
保护历史文物;
粮食、罐头、水果等通常用氮气包装用做防腐。

氩气

氩气(Argon),化学式为Ar,是一种无色、无味的单原子气体,相对原子质量为39.948。一般由空气液化后,用分馏法制取氩气。氩气的密度是空气的1.4倍,是氦气的10倍。氩气是一种惰性气体,在常温下与其他物质均不起化学反应。

氩气用途

用于电弧焊接(切割)过程充当保护气体;
用于钢铁、铝、钛和锆的冶炼中;
用于照明技术和填充日光灯、光电管、照明管等;
用于酿酒的过程中置换氧气,以避免原料氧化;
用于热处理工艺,不锈钢热处理时采用氩气保护折弯效果会更好。

二氧化碳

二氧化碳(carbon dioxide),一种碳氧化合物,化学式为CO2,化学式量为44.0095,常温常压下是一种无色无味或无色无臭而其水溶液略有酸味的气体,也是一种常见的温室气体,还是空气的组分之一(占大气总体积的0.03%-0.04%)。

二氧化碳用途

用于制作碳酸饮料、灭火剂、气体保护焊、可以制作多种常用化工产品、致冷剂低温热源发电、作为溶剂;
其他固体二氧化碳(干冰)在医疗上用来冷冻皮肤病,利用液体二氧化碳干洗衣物,可代替有毒干洗剂;
高纯二氧化碳用于电子工业、医疗研究及临床诊断,检测仪器的校正用气及配制其他特种混合气体等。

氨气

氨气(Ammonia),是一种无机化合物,化学式为NH3,分子量为17.031,无色、有强烈的刺激气味。密度0.7710g/L。相对密度0.5971(空气=1.00)。易被液化成无色的液体。在常温下加压即可使其液化(临界温度132.4℃,临界压力11.2兆帕,即112.2大气压)。沸点-33.5℃.也易被固化成雪状固体。熔点-77.75℃。溶于水、乙醇和乙醚。在高温时会分解成氮气和氢气,有还原作用。

氨气用途

合成氨为各种氮肥的制造提供了充足的原料;
氨还用于各种胺基、酰基类化合物的生产,制作炸药也要耗用大量的氨;
·氨是一种适用于大、中型制冷机的中温制冷工质,是应用最早最广泛的冷媒;
氨是冶金、医药等工业原料。

氦气

氦气(Helium),是一种稀有气体,化学式为He,为无色无味的惰性气体,化学性质不活泼,一般状态下很难和其他物质发生反应。
氦气用途
用作低温冷源,利用液氦的-268.9℃的低沸点,液氦可以用于超低温冷却;
用于飞船或广告气球中的充入气体;
用于真空检漏,如氦质谱检漏仪等;
用于镁、锆、铝、钛等金属焊接的保护。

乙炔气

乙炔(Acetylene),分子式C2H2,俗称风煤或电石气,是炔烃化合物中体积最小的一员。乙炔在室温下是一种无色、极易燃的气体。工业用乙炔由于含有硫化氢、磷化氢等杂质,而有一股大蒜的气味。

乙炔气
用途
医药工业:用于制造避孕药剂;
原子吸收分析仪:用作载气;
解乙炔的重要用途是金属焊接与切割;
喷镀、表面淬火和热加工等;
乙炔气最早的应用是用来照明,主要的使用场合为航标灯。

氯气

氯气(Chlorine)是一种气体单质,化学式为Cl2。常温常压下为黄绿色,有强烈刺激性气味的剧毒气体,具有窒息性,密度比空气大。可溶于水和碱溶液,易溶于有机溶剂(如四氯化碳),难溶于饱和食盐水。易压缩,可液化为黄绿色的油状液氯,是氯碱工业的主要产品之,可用作为强氧化剂。

氯气用途

能杀菌,用于净化水质;
用来处理某些工业废水;
可生产多种多样化工产品,用于制造塑料、农药、合成纤维、合成橡胶等,也用于生产氯化物、盐酸及含氯溶剂等。
可用于生产最终不含氯的化工产品。

工业气体分类
工业气体在国家标准《常用危险化学品的分类及标志》(GB13690-1992)中,通常被划为第2类压缩气体和液化气体。这类化学品系指压缩、液化或加压溶解的气体。气体经加压或降低温度,可以使气体分子间的距离大大缩小而被压入钢瓶中,这种气体称为压缩气体(亦称为永久气体, 如氧气、氮气、氩气、氢气等)。对压缩气体继续加压, 适当降温,压缩气体就会变成液体的,称为液化气体(如液氯、 液氨、液体二氧化碳等)。此外,还有一种性质极为不稳定的气体,加压后需溶于溶剂中储存在钢瓶内,这种气体称为溶解气体(如溶解乙炔等)。

工业气体按其化学性质不同,可分为4 类:
①剧毒气体,具有极强毒性,侵入人体能引起中毒甚至死亡。如氯气、氨气等。
②易燃气体,具有易燃烧性和化学爆炸危险性,并有一定的毒性。如氢气、乙炔等。
③助燃气体,具有助燃能力,但自身不燃烧,存在扩大火灾 的危险性,如氧气等。
④不燃气体,对人具有窒息性,性质稳定,不燃烧,如氮气、二氧化碳和氩气。国家标准GB13690-1992中,将上述4种气体分为3小类,即第2.1类易燃气体、第2.2类不燃气体(包括助燃气体)、第2.3类有毒气体;

工业气体按组份可分为单一品种气体的工业纯气和二元或多元气体的工业混合气。国家标准《瓶装压缩气体分类》(GB16163-1996)中,根据工业纯气在气瓶内的物理状态和临界温度进行分类,并按其化学性能,燃烧性、毒性、腐蚀性进行分组。

第1类为永久气体,其临界温度<-10℃,在充装时以及在允许的工作温度下储运和使用过程中均为气态,分为a、b两组:a组为不燃无毒和不燃有毒气体(包括氧、 氮、氩等),b组为可燃无毒和可燃有毒气体(包括氢等)。

第2 类为液化气体,其临界温度≥-10℃, 包括高压液化气体和低压液化气体。其中,高压液化气体临界温度≥-10℃、且≤70℃,在充装时为液态,但在允许的工作温度下储运和使用过程中随着温度升高至临界温度时即蒸发为气态,分为a、b、c三组:a组为不燃无毒和不燃有毒气体(包括二氧化碳);b组为可燃无毒和自燃有毒气体;c 组为易分解或聚合的可燃气体。低压液化气体临界温度>70℃,在充装时以及在允许的工作温度下储运和使用过程中均为液态,也分为a、b、c三组:a组为不燃无毒和不燃有毒及酸性腐蚀气体(包括氯);b 组为可燃无毒和可燃有毒及碱性腐蚀气体(包括氨);c 组为易分解或聚合的可燃气体。

第3类为溶解乙炔, 在压力下溶解于气瓶内溶剂的气体,仅有a组:易分解或聚合的可燃气体(包括乙炔)。此分类是混合气配制的基础。

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