Войти
Регулятор газа, прикрепленный к баллону с азотом. Промышленные газы газообразные материалы, изготовленные для использования в промышленности. Основные предоставляемые газы: азот, кислород, диоксид углерода, аргон, водород, гелий. и ацетилен, хотя многие другие газы и смеси также доступны в газовых баллонах. Отрасль, производящая эти газы, также известна как промышленный газ, которая также включает поставку оборудования и технологий для производства и использования газов. Их производство является частью более широкой химической промышленности (где промышленные газы часто рассматриваются как «специальные химические вещества »).
Промышленные газы используются в широком спектре отраслей, включая нефтегазовую, нефтехимическую, химическую, энергетику, горнодобывающая промышленность, металлургия, металлы, охрана окружающей среды, медицина, фармацевтика, биотехнологии, продукты питания, вода, удобрения, ядерная энергия, электроника и аэрокосмическая промышленность. Промышленный газ продается другим промышленным предприятиям; Обычно это крупные заказы корпоративным промышленным клиентам, охватывающие диапазон размеров от строительства технологического объекта или трубопровода до подачи баллонного газа.
Некоторая торговля в масштабе ведется, как правило, через связанных местных агентов, которые поставляются оптом. Этот бизнес охватывает продажу или аренду газовых баллонов и сопутствующего оборудования торговцам, а иногда и широкой публике. Сюда входят такие продукты, как баллонный гелий, газы для подачи пивных бочонков, сварочные газы и сварочное оборудование, сжиженный нефтяной газ и медицинский кислород.
Розничная торговля в малых масштабах. Поставки газа не ограничиваются только промышленными газовыми компаниями или их агентами. Для подачи сжиженного нефтяного газа, бутана, пропана, диоксида углерода или закиси азота доступно большое количество переносимых вручную небольших газовых баллонов, которые можно назвать баллонами, баллонами, картриджами, капсулами или канистрами. Примеры: зарядные устройства для взбитых сливок, powerlets, campaz и sodastream.
Выдувание воздуха на искра Первым газом из естественной среды, использованным людьми, почти наверняка был воздух, когда было обнаружено, что вдувание или разжигание огня увеличивает его яркость. Люди также использовали теплые газы от огня для дыма продуктов и пар кипящей воды для приготовления пищи.
Пузырьки диоксида углерода образуют пену на ферментирующих жидкостях, таких как пиво Двуокись углерода с древних времен была известна как побочный продукт ферментации, особенно для напитков, который впервые был задокументирован датируемым 7000–6600 гг. до н.э. в Цзяху, Китай. Природный газ использовался китайцами примерно в 500 г. до н. э. когда они обнаружили возможность транспортировки газа, просачивающегося из-под земли в неочищенных трубопроводах из бамбука, туда, где он использовался для кипячения морской воды. Диоксид серы использовался римлянами в виноделии, поскольку было обнаружено, что горение свечи из серы внутри пустых сосудов для вина сохранят их свежесть и предотвратят появление запаха уксуса.
Водородная лампа Доберейнера.Раннее понимание состояло из эмпирических данных и протонаука из алхимии ; однако с появлением научного метода и науки из химии эти газы были точно идентифицированы и поняты.
Аппарат Киппа 
Ацетиленовое пламя карбидная лампа История химии говорит нам, что ряд газов был идентифицирован и либо обнаружен, либо впервые произведен в относительно чистой форме во время Промышленная революция 18-19 веков известными химиками в своих лабораториях. График приписываемых открытий для различных газов: диоксид углерода (1754 г.), водород (1766 г.), азот (1772 г.), закись азота (1772 г.), кислород (1773 г.), аммиак (1774 г.), хлор (1774 г.), метан (1776 г.), сероводород (1777), окись углерода (1800), хлористый водород (1810), ацетилен (1836), гелий (1868), фтор (1886), аргон (1894), криптон, неон и ксенон (1898) и радон (1899)
Двуокись углерода, водород, закись азота, кислород, аммиак, хлор, двуокись серы и промышленный топливный газ уже использовались в 19 веке и в основном использовались в продукты питания, холодильники, лекарства и для топлива и газовое освещение. Например, газированная вода производилась с 1772 года, а в коммерческих целях с 1783 года хлор впервые был использован для отбеливания тканей в 1785 году, а закись азота впервые была использована для стоматологической анестезии в 1844 году. время газы часто генерировались для немедленного использования с помощью химических реакций. Ярким примером генератора является аппарат Киппса, который был изобретен в 1844 году и мог использоваться для генерации таких газов, как водород, сероводород, хлор, ацетилен и диоксид углерода, простым реакции газовыделения. Ацетилен коммерчески производился с 1893 года, а генераторы ацетилена использовались примерно с 1898 года для производства газа для газовой варки и газового освещения, однако электричество стало более практичным для освещения, и после того, как был произведен сжиженный нефтяной газ с 1912 года использование ацетилена для приготовления пищи в коммерческих целях сократилось.
Поздний викторианский период Газоген для производства газированной воды После того, как газы были обнаружены и производились в небольших количествах, начался процесс индустриализации стимулировали инновации и изобретение технологии для производства большего количества этих газов. Известные разработки в области промышленного производства газов включают электролиз воды для получения водорода (в 1869 г.) и кислорода (с 1888 г.), процесс Брина для производства кислорода, который был изобретен в 1884 г., хлорно-щелочной процесс для производства хлора в 1892 г. и процесс Габера для производства аммиака в 1908 г.
Развитие применения в холодильном оборудовании также позволило продвинуться вперед в кондиционирование и сжижение газов. Впервые диоксид углерода был сжижен в 1823 году. Первый цикл парокомпрессионного охлаждения с использованием эфира был изобретен Джейкобом Перкинсом в 1834 году, и аналогичный цикл с использованием аммиак был изобретен в 1873 году, а другой - с диоксидом серы в 1876 году. Жидкий кислород и жидкий азот были впервые произведены в 1883 году; Жидкий водород был впервые произведен в 1898 году, а жидкий гелий в 1908 году. LPG был впервые произведен в 1910 году. Был подан патент на LNG в 1914 году с первой коммерческой добычей в 1917 году.
Хотя ни одно событие не знаменует начало промышленной газовой промышленности, многие считают, что это были 1880-е годы, когда были построены первые газовые баллоны высокого давления . Первоначально цилиндры в основном использовались для углекислого газа при карбонизации или розливе напитков. В 1895 году холодильно-компрессионные циклы получили дальнейшее развитие, чтобы сделать возможным сжижение воздуха, в первую очередь, Карлом фон Линде, позволившим производить большие количества кислорода, а в 1896 году было обнаружено, что большие количества ацетилена могут растворяться в ацетоне и становиться невзрывоопасным, что позволило безопасно разливать ацетилен в бутылки.
Особенно важным применением было развитие сварки и резки металла, выполненной кислородом и ацетиленом из начало 1900-х гг. По мере развития процессов производства других газов, гораздо больше газов стало продаваться в баллонах без необходимости в газогенераторе.
Дистилляционная колонна в криогенной установке разделения воздуха Разделение воздуха установки очищают воздух в процессе разделения и, таким образом, позволяют массовое производство азота и аргона в дополнение к кислороду - эти три часто также производятся в виде криогенной жидкости. Для достижения необходимых низких температур дистилляции в блоке разделения воздуха (ASU) используется цикл охлаждения, который работает с помощью эффекта Джоуля – Томсона. Помимо основных газов воздуха, разделение воздуха также является единственным практическим источником для производства редких благородных газов неона, криптона и ксенон.
Криогенные технологии также позволяют сжижать природный газ, водород и гелий. В переработке природного газа криогенные технологии используются для удаления азота из природного газа в блоке удаления азота ; процесс, который также можно использовать для производства гелия из природного газа, где месторождения природного газа содержат достаточно гелия, чтобы сделать это экономичным. Крупные промышленные газовые компании часто вкладывают средства в обширные патентные библиотеки во всех областях своего бизнеса, но особенно в криогенике.
Газификация Другой основной производственной технологией в отрасли является реформирование. Паровой риформинг - это химический процесс, используемый для преобразования природного газа и пара в синтез-газ, содержащий водород и оксид углерода с диоксидом углерода в качестве побочного продукта. Частичное окисление и автотермический риформинг являются аналогичными процессами, но для них также требуется кислород от ASU. Синтез-газ часто является предшественником химического синтеза аммиака или метанола. Образовавшийся диоксид углерода представляет собой кислый газ и обычно удаляется обработкой амином. Этот отделенный диоксид углерода потенциально может быть изолирован в улавливатель углерода резервуар или использован для увеличения нефтеотдачи.
Технологии разделения воздуха и водородного риформинга краеугольный камень индустрии промышленных газов, а также является частью технологий, необходимых для многих видов топлива газификации (включая IGCC ), когенерации и Фишера-Тропша газожидкостные схемы. Водород имеет множество методов добычи и является углеродно-нейтральным альтернативным топливом, заменяющим использование углеводородов на Оркнейских островах; см. водородная экономика для получения дополнительной информации об использовании водорода. жидкий водород используется НАСА в Space Shuttle в качестве ракетного топлива.
Генератор азота 
Мембранный генератор азота Упрощенное разделение газа технологии, такие как мембраны или молекулярные сита, используемые в адсорбции при переменном давлении или адсорбции при переменном давлении, также используются для получения низких чистые воздушные газы в генераторах азота и кислородных установках. Другими примерами получения меньших количеств газа являются химические генераторы кислорода или концентраторы кислорода.
. Помимо основных газов, получаемых при разделении воздуха и реформинге синтез-газа, промышленность предлагает множество других газов. Некоторые газы являются просто побочными продуктами из других отраслей, а другие иногда покупаются у других крупных производителей химической продукции, очищаются и переупаковываются; хотя у некоторых есть собственные производственные процессы. Примеры: хлористый водород, полученный сжиганием водорода в хлоре, закись азота, полученная термическим разложением нитрата аммония при осторожном нагревании, электролиз для производства фтора, хлора. и водород, и электрический коронный разряд для получения озона из воздуха или кислорода.
Могут быть предоставлены сопутствующие услуги и технологии, такие как вакуум, который часто предоставляется в больничных газовых системах ; очищенный сжатый воздух ; или охлаждение. Еще одна необычная система - генератор инертного газа. Некоторые компании, производящие промышленный газ, также могут поставлять соответствующие химические вещества, в частности жидкости, такие как бром и оксид этилена.
Сжатый водород трубчатый трейлер Большинство материалов, которые являются газообразными при температуре и давлении окружающей среды, поставляются в виде сжатого газа. газовый компрессор используется для сжатия газа в хранилище сосудов высокого давления (например, газовых баллонов, газовых баллонов или трубчатых прицепов ) через трубопроводы системы. Газовые баллоны на сегодняшний день являются наиболее распространенным хранилищем газа, и большое их количество производится на предприятиях по заполнению баллонов.
Однако не все промышленные газы поставляются в газовой фазе. Некоторые газы представляют собой пары, которые можно сжижать только при температуре окружающей среды под давлением, поэтому они также могут подаваться в виде жидкости в подходящем контейнере. Это фазовый переход также делает эти газы полезными в качестве окружающих хладагентов, и наиболее важными промышленными газами с этим свойством являются аммиак (R717), пропан <2.>(R290), бутан (R600) и диоксид серы (R764). Хлор также обладает этим свойством, но он слишком токсичен, вызывает коррозию и реактивность, чтобы когда-либо использоваться в качестве хладагента. Некоторые другие газы демонстрируют это фазовое изменение, если температура окружающей среды достаточно низкая; это включает этилен (R1150), диоксид углерода (R744), этан (R170), закись азота (R744A) и гексафторид серы ; однако их можно сжижать под давлением, только если они поддерживаются ниже их критических температур, которые составляют 9 ° C для C 2H4; 31 ° C для CO 2 ; 32 ° C для C 2H6; 36 ° C для N 22 2 366 O; 45 ° C для SF 6. Все эти вещества также представлены в виде газа (не пара) при давлении 200 бар в газовом баллоне, поскольку это давление превышает их критическое давление.
Постоянные газы (те, которые имеют критическая температура ниже температуры окружающей среды) могут поставляться в виде жидкости только в том случае, если они также охлаждаются. Все газы потенциально могут использоваться в качестве хладагента при температурах, при которых они являются жидкими; например, азот (R728) и метан (R50) используются в качестве хладагента при криогенных температурах.
В исключительных случаях двуокись углерода может производиться в виде холодного твердого, известного как сухой лед, который сублимирует при нагревании в условиях окружающей среды, свойства углекислого газа таковы, что он не может быть жидким при давлении ниже его тройной точки 5,1. бар.
Ацетилен также поставляется иначе. Поскольку он настолько нестабилен и взрывоопасен, он подается в виде газа, растворенного в ацетоне в пределах массы упаковки в цилиндре. Ацетилен также является единственным другим распространенным промышленным газом, который сублимируется при атмосферном давлении.
Фотографии инвентаря газового шкафа Основные промышленные газы могут производиться оптом и доставляться потребителям по трубопровод, но также может быть упакован и транспортирован.
Большинство газов продается в газовых баллонах, а некоторые продаются в виде жидкости в соответствующих контейнерах (например, Дьюарс ) или в виде жидких наливов, доставляемых грузовиком. Первоначально промышленность поставляла газ в баллонах, чтобы избежать необходимости в производстве местного газа; но для крупных клиентов, таких как сталелитейный завод или нефтеперерабатывающий завод, поблизости может быть построен крупный газодобывающий завод (обычно называемый производством «на месте»), чтобы избежать использования большого количества баллонов. соединены вместе. В качестве альтернативы, промышленная газовая компания может поставить установки и оборудование для производства газа, а не сам газ. Промышленная газовая компания может также предложить клиенту выступить в качестве оператора установки по договору по эксплуатации и техническому обслуживанию газовой установки для клиента, поскольку она обычно имеет опыт эксплуатации таких установок для производство или обработка газов для себя.
Некоторые материалы опасны для использования в качестве газа; например, фтор обладает высокой реакционной способностью, и в промышленной химии, требующей фтора, вместо него часто используется фтористый водород (или плавиковая кислота ). Другой подход к преодолению реакционной способности газа - это генерировать газ по мере необходимости, что делается, например, с озоном.
. Таким образом, возможны варианты доставки: местное производство газа, трубопроводы, транспортировка наливом. (грузовик, железнодорожный, корабль ) и упакованные газы в газовых баллонах или других контейнерах.
Наливные жидкости газы часто попадают в резервуары для хранения конечного пользователя. Газовые баллоны (и сосуды, содержащие сжиженный газ) часто используются конечными пользователями для собственных небольших распределительных систем. Баллоны с токсичным или легковоспламеняющимся газом конечные пользователи часто хранят в газовых шкафах для защиты от внешнего пожара или любой утечки.
Промышленный газ - это группа материалов, которые специально производятся для использования в промышленности и также являются газообразными при температуре и давлении окружающей среды. Это химические вещества, которые могут быть элементарным газом или химическим соединением, которое может быть органическим или неорганическим, и имеют тенденцию быть молекулами с низкой молекулярной массой. Они также могут быть смесью отдельных газов. Они имеют ценность как химическое вещество; будь то исходное сырье, в процессе усовершенствования, в качестве полезного конечного продукта или для конкретного использования; вместо того, чтобы иметь ценность как «простое» топливо.
Термин «промышленные газы» иногда узко определяется как только основные продаваемые газы, а именно: азот, кислород, диоксид углерода, аргон, водород, ацетилен и гелий. Газы, не вошедшие в этот основной список, дают разные названия газам, но обычно эти газы относятся к категориям «специальные газы», «медицинские газы », «топливные газы <2.>»Или« газообразный хладагент ». Однако газы также могут быть известны по их применению или по отраслям, которые они обслуживают, отсюда «сварочные газы» или «газы для дыхания » и т. Д.; или по их источнику, например, «воздушные газы»; или по способу подачи, как в «упакованных газах». Основные газы можно также назвать «объемными газами» или «тоннажными газами».
В принципе, любой газ или газовая смесь, продаваемая «индустрией промышленных газов», вероятно, имеет какое-то промышленное применение и может быть названа «промышленным газом». На практике «промышленные газы», скорее всего, представляют собой чистое соединение или смесь точного химического состава, упакованные или в небольших количествах, но с высокой чистотой или специально предназначенные для конкретного использования. (например, оксиацетилен ). Списки наиболее важных газов перечислены ниже в разделе «Газы».
Бывают случаи, когда газ обычно не называют «промышленным газом»; в основном, когда газ обрабатывается для последующего использования его энергии, а не производится для использования в качестве химического вещества или препарата.
нефтегазовая промышленность рассматривается отдельно. Итак, хотя правда, что природный газ - это «газ», используемый в «промышленности» - часто в качестве топлива, иногда в качестве сырья, и в этом общем смысле он является «промышленным газом»; этот термин обычно не используется промышленными предприятиями для углеводородов, добываемых нефтяной промышленностью непосредственно из природных ресурсов или на нефтеперерабатывающем заводе. Такие материалы, как СНГ и СПГ, представляют собой сложные смеси, часто без точного химического состава, который также часто изменяется во время хранения.
нефтехимическая промышленность также рассматривается отдельно. Таким образом, нефтехимические продукты (химические вещества, полученные из нефти ), такие как этилен, также обычно не описываются как «промышленные газы».
Иногда химическая промышленность рассматривается отдельно от промышленных газов; поэтому такие материалы, как аммиак и хлор, могут считаться «химическими веществами » (особенно если они поставляются в виде жидкости) вместо или иногда также как «промышленные газы».
Подача газа в небольших объемах из переносных контейнеров иногда не считается промышленным газом, поскольку его использование считается личным, а не промышленным; а поставщики не всегда являются специалистами по газу.
Эти разграничения основаны на предполагаемых границах этих отраслей (хотя на практике есть некоторое совпадение), и точное научное определение затруднено. Чтобы проиллюстрировать «перекрытие» между отраслями:
Промышленный топливный газ (например, городской газ ) исторически считался промышленным газом. Синтез-газ часто считается нефтехимическим продуктом; хотя его производство является основной технологией промышленных газов. Аналогичным образом, проекты, использующие схемы свалочного газа или биогаза, преобразования отходов в энергию, а также производство водорода, демонстрируют перекрывающиеся технологии.
Гелий - это промышленный газ, хотя его источником является переработка природного газа.
Любой газ, вероятно, будет считаться промышленным газом, если он помещен в газовый баллон (кроме, возможно, если он используется в качестве топлива)
Пропан будет считаться промышленным газом при использовании в качестве хладагента, но не при использовании в качестве хладагента в производстве СПГ, хотя это частично совпадающая технология.
Известные химические элементы, которые есть или могут быть получены из природных ресурсов газообразными являются водород, азот, кислород, фтор, хлор, а также благородные газы; и все вместе они именуются химиками «элементарными газами». Все эти элементы первичны, кроме благородного газа радона, который является радиоизотопом в следовых количествах, который встречается естественным образом, поскольку все изотопы радиогенные нуклиды от радиоактивного распада. (Научно не доказано, являются ли какие-либо синтетические элементы с атомным номером выше 108 газами, хотя было высказано предположение, что элементы 112 и 114 являются газами.)
Элементами, которые являются стабильными двухатомными гомоядерными молекулами при стандартной температуре и давлении (STP), являются водород (H 2), азот (N 2) и кислород (O 2), плюс галогены фтор (F 2) и хлор (Cl 2). благородные газы все одноатомные.
В промышленности по производству промышленных газов термин «элементарные газы» (или иногда менее точно «молекулярные газы») используется для отличия этих газов от молекул, которые также являются химические соединения. Все эти элементы являются неметаллами.
Радон химически устойчив, но он радиоактивен и не имеет стабильного изотопа. Его наиболее стабильный изотоп , Rn имеет период полураспада , равный 3,8 дня. Его использование связано с его радиоактивностью, а не с химическим составом, и требует специального обращения, выходящего за рамки норм промышленной газовой промышленности. Однако его можно производить как побочный продукт переработки урансодержащих руд. Радон - это следы встречающегося в природе радиоактивного материала (NORM), обнаруженные в воздухе, обрабатываемом в ASU.
Хлор - единственный элементарный газ, который технически является паром, так как STP ниже его критической температуры ; в то время как бром и ртуть являются жидкими в STP, и поэтому их пары находятся в равновесии с их жидкостью в STP.
В этом списке показаны другие наиболее распространенные газы, продаваемые промышленными газовыми компаниями.
Существует множество возможных газовых смесей.
Дьюар заполняется LIN из резервуара для хранения В этом списке показаны наиболее важные сжиженные газы:
Для резки стальной трубы используется резак. Использование промышленных газов разнообразно.
Ниже приводится небольшой список областей применения:
СМИ, связанные с промышленными газами на Wikimedia Commons