工业气体的奇妙世界：定义与分类

工业气体的奇妙世界：定义与分类

工业气体是现代工业中不可或缺的重要组成部分，广泛应用于冶金、石油、化工、机械等传统工业领域，以及微电子、航空航天、生物工程等高新技术部门。本文将为您详细介绍工业气体的定义、分类、物理特性、制备方法、应用及其安全使用注意事项。

工业气体的定义与分类

工业气体是指在工业生产中，常温常压下呈气态的产品。根据化学性质，工业气体可以分为以下几类：

• 剧毒气体：毒性强，侵入人体会引起中毒甚至死亡，如氯气、氨气等。
• 易燃气体：具有易燃性和化学爆炸风险，并具有一定的毒性，如氢气、乙炔等。
• 助燃气体：具有助燃能力，但自身不燃烧，有扩大火灾的危险，如氧气等。
• 不燃气体：对人有窒息性，性质稳定，不燃烧，如氮气、二氧化碳、氩气等。

此外，工业气体还可以根据组份进行分类：

• 工业纯气：单一品种气体。
• 工业混合物：二元或多元气体，包括自然合成和纯制品。根据状态分为气体混合物、液体混合物和气液混合物；根据主要危险特性，可分为可燃混合物、自燃混合物、剧毒混合物和腐蚀性混合物。

工业气体的物理特性

工业气体具有以下物理特性：

• 可压缩性：当一定量的气体温度基本保持不变时，压力越大，体积越小。如果继续加压，气体会压缩成液体。工业气体通常储存在压缩或液化的瓶子里。
• 膨胀性：光照或加热后，气体温度升高，分子间热运动加剧，体积增大。如果在某个容器中，气体的加热温度越高，膨胀后形成的压力就越大。

工业气体制备方法

氧气

• 空气冷冻分离法：利用氧气和氮气的不同沸点，将空气预冷净化，然后压缩冷却成液体空气，再在蒸馏塔中多次蒸发冷凝，分离氧气和氮气，提取稀有惰性气体。
• 分子筛制氧法（吸附法）：利用氮分子大于氧分子的特性，压缩机迫使干燥空气通过分子筛，氮分子被吸附，氧气进入吸附器，达到一定压力后释放氧气，一段时间后用真空泵提取吸附氮气。
• 电解制氧方法：将水放入电解槽中，加入氢氧化钠或氢氧化钾，提高电解度，进入直流电，将水分解成氧气和氢气，但耗电量大，不适合大量制氧和家庭制氧。

乙炔

• 电石水解法：工艺流程短，产品纯度高，但能耗高。大多数溶解乙炔的生产都采用这种方法，将乙炔气压缩成溶剂，储存在充满多孔填料的钢瓶中。
• 甲烷或烃类高温燃烧裂解法和等离子体裂解法：也是乙炔的制备方法。

工业气体的应用

工业气体可分为一般工业气体和特种气体两大类：

• 一般工业气体：产销量大，纯度要求低，广泛应用于冶金、钢铁、石油、化工、机械等传统工业领域。例如，钢铁工业使用氧气来提高燃烧效率，氮气作为保护气体。
• 特种气体：虽然生产和销售量很小，但对纯度或组成、有害杂质允许的最高含量、产品的包装、储存和运输有极其严格的要求，属于高科技、高附加值产品。可分为高纯或超高纯气体、标准校正气体和具有特定组成的混合气体，在微电子、航空航天、生物工程、新材料等高新技术部门得到重要应用。

工业气体安全事项

• 运输装卸：轻装轻卸，严禁剧烈碰撞。
• 使用前：按要求将合格的气体减压阀连接到气体瓶上，并清洁连接软管。不同气体的气瓶不得使用相同的减压器，不同气体的气瓶不得混合和交叉使用。
• 使用：燃烧焊接时，气体和电气设施应采取适当的保护措施；惰性气体不得用于实验分析、燃烧焊接等。在可能引起回流的情况下，设备必须配备防止回流和回流的装置；乙炔瓶应在减压器出口安装单向阀和阻火器，用肥皂水检测泄漏。