Rodzaje gazów agresywnych i przemysłowych

Gaz przemysłowy to po pierwsze gazowy stan skupienia materii. W tym stanie cząsteczki materii mają pełną swobodę ruchu. Przemieszczają się w przestrzeni bez zatrzymania, a miedzy cząsteczkami nie występują żadne oddziaływania oprócz zderzeń. Jeżeli gaz jest zamknięty w zbiorniku to cząsteczki gazu zderzają się ze ściankami zbiornika i wywierają na nie stałe ciśnienie.

Gaz przemysłowy należy do grupy gazów stosowanych w przemyśle lub badaniach naukowych.

Jaki jest skład gazu przemysłowego?

Gazem przemysłowym może być każdy czysty gaz występujący w tablicy Mendelejewa jako pierwiastek, np. tlen O lub hel He.

Drugą formą może być związek chemiczny gazów pierwiastkowych taki jak np. dwutlenek węgla CO2 lub siarkowodór H2S.

Trzecią formą może być mieszanina gazó. Najbardziej popularną mieszaniną jest otaczające nas powietrze. Gazy będące jego składnikami (procentowy udział objętościowy) to:

  • Azot- 78,06%,
  • Tlen – 20,98%
  • Argon – 0,93%
  • Pozostałe – 0,03%

Na pozostały gaz w powietrzu przypadają:

  • Dwutlenek węgla – 0,0411%
  • Neon – 0,00181%
  • Hel – 0,00052%
  • Metan – 0,00017%
  • Krypton – 0,00011
  • Wodór – 0,00005%
  • Ksenon – 0,000008%

Inną powszechnie używaną mieszaniną gazów  jest mieszanina stosowana przy spawaniu w atmosferze ochronnej (argon, hel, dwutlenek węgla), albo mieszanki gazowe stosowane w nurkowaniu: Heliox (hel i tlen) i Trimix (tlen, hel, azot) wykorzystywany przy nurkowaniu poniżej 50m.

Heliox jest rónież od dawna testowany w przemyśle medycznym jako mieszanina gazów przynosząca korzyści w leczeniu dzieci z podgłośniowym zapaleniem krtani. Poprawia przepływ powietrza i łagodzi problemy z oddychaniem. Z tego względu jest traktowany jako gaz przemysłowy.

Istnieje dużo więcej przykładów gazów wykorzystywanych zarówno w przemyśle, jak i w życiu codziennym. Przykładowo, hel wykorzystywany jest w rekreacji do napełniania balonów imprezowych, a w przemyśle do schładzania nadprzewodników.

Zastosowanie gazów przemysłowych

Gazy przemysłowe można podzielić na następujące główne kategorie:

  • Gazy specjalne,
  • Gazy medyczne,
  • Gazy palne,
  • Gazy chłodnicze.

Występuje również inny podział gazów pod względem ich zastosowania w przemyśle np. gazy medyczne albo do oddychania, gazy spawalnicze, gazy spożywcze, gazy laboratoryjne.

Niezależnie od nazwy lub podziału na kategorie, gazy przemysłowe wykorzystywane są jako surowiec do produkcji, np. gazowy dwutlenek węgla do produkcji jego stanu stałego, czyli suchego lodu, albo jako produkt końcowy do bezpośredniego zastosowania np. dwutlenek węgla wykorzystywany w przemyśle napojowym.

W branży gazów przemysłowych działa na świecie kilkunastu wiodących producentów gazów. Część z nich to niezależne podmioty, a część z nich należy do jednej grupy produkcyjnej, dzięki czemu mogą oferować jak największy zakres gazów przemysłowych. Na ich stronach można zobaczyć pełną ofertę gazów. Jako że gazem przemysłowym może być również mieszanina gazów, to istnieje nawet możliwość określenia we własnym zakresie składu i stworzenia setek związków chemicznych.

Skąd taka różnorodność gazów przemysłowych?

Ciągłe dążenie w przemyśle do zwiększenia trwałości i jakości produktów końcowych oraz ograniczenia kosztów produkcji lub eksploatacji, generuje zapotrzebowanie na gazy o różnych właściwościach i składzie.

Gazy przemysłowe stosowane są w przemyśle badawczym, chemicznym, przemyśle spożywczym, szklarskim, tworzyw sztucznych, petrochemicznym, metalurgicznym, medycznym albo produkcji metalowej.

Ze względu na ich bogatą paletę zastosowań, gazy przemysłowe stosowane są w praktycznie każdej branży. 

Do czego wykorzystywane są gazy przemysłowe?

Powszechna dostępność gazów przemysłowych sprawia, że gazy te posiadają coraz więcej zastosowań.

Wśród nich wymienić można kalibrację przyrządów, sterylizację, uzdatnianie, ogrzewanie lub schładzanie, konserwację, przechowywanie, zapewnienie porównywalnych warunków badawczych, terapię, tłumienie zapłonu albo ułatwienie czynności produkcyjnych z zachowaniem najwyższej jakości.

Jak produkowane są gazy techniczne?

Produkcja czystych gazów pochodzących z powietrza atmosferycznego polega na ich separacji. Wykorzystuje się do tego ich właściwości związanego ze zmianą stanu skupienia z gazowego w ciekły. 

Produkcja gazów przebiega w 4 etapach:

  1. Filtracja i sprężenie powietrza atmosferycznego do ciśnienia ok. 6 bar,
  2. Usunięcie ze sprężonego powietrza wilgoci, która zamieniłaby się na dalszym etapie produkcji w lód oraz dwutlenku węgla, który zamieniłby się w suchy lód,
  3. Schłodzenie oczyszczonego powietrza do temperatury -173oC, która jest bliska temperaturze skraplania,
  4. Następny etap to destylacja w kolumnach rektyfikacyjnych.
  • Kolumna średniociśnieniowa czyli 6 bar i produkcja azotu N2,
  • Kolumna niskociśnieniowa czyli ok. 1,4 bar i produkcja tlenu O2,
  • Obniżając temperaturę następuje też wytrącanie argonu, który kierowany jest do dalszego oczyszczania.

Pozyskane gazy przechowuje się w zbiornikach w stanie ciekłym.

Drugą metodą pozyskiwania gazów jest odzysk gazów odpadowych z procesów produkcyjnych. Przykładowo, podczas produkcji sztucznych nawozów gazem odpadowym jest dwutlenek węgla. Wystarczy go tylko oczyścić i skroplić przed dalszą dystrybucją. Innym przykładem może być propan, który jest naturalnym składnikiem gazu ziemnego uzyskiwanym w procesie jego oczyszczania i przetwarzania.

Hel pozyskiwany jest z naturalnych źródeł podziemnych, a z kolei acetylen, amoniak, siarkowodór, wodór, chlor i tlenki węgla, azotu lub dwutlenek siarki są produkowane w procesach chemicznych, elektrochemicznych lub biochemicznych.

Bezpieczeństwo i higiena pracy z gazami technicznymi

Gazy techniczne są wielkim nośnikiem energii i z tego względu istnieje szereg przepisów i wytycznych określających zasady postępowania z gazami, tak by chronić życie, zdrowie i mienie. Określone są wymogi dotyczące rozlewania gazów, składowania, transportu, systemów detekcji albo wentylacji pomieszczeń.

Ponieważ podczas pracy z gazami może wystąpić wiele zagrożeń, to każdy producent jest zobowiązany do publikacji kart charakterystyk gazów, w których określone są właściwości gazu takie jak ciśnienie, łatwopalność, toksyczność, granice wybuchowości, możliwe reakcje materiałowe itp.

Dodatkowo w kartach charakterystyki lub instrukcjach bezpieczeństwa podane są sposoby postępowania w przypadku wypadku oraz telefony alarmowe producenta, pod którymi można całodobowo uzyskać odpowiednie informacje w sytuacjach awaryjnych.

Jeszcze jedną klasyfikacją gazów technicznych, która jest bardzo ważna z punktu widzenia producentów urządzeń mających styczność z gazami, jest ich przynależność do grupy gazów agresywnych, palnych lub wybuchowych.

Agresywne gazy to gazy, które przez długotrwały kontakt mogą powodować uszkodzenia konwencjonalnych materiałów.

Gazy palne to gazy, które w kontakcie z powietrzem mogą ulec w odpowiedniej temperaturze samozapłonowi lub reakcji spalania spowodowanej innym czynnikiem inicjującym, np. iskrą.

Z kolei gazy wybuchowe mogą ulec wybuchowi po przekroczeniu odpowiedniej wartości stężenia w powietrzu, ale musi im towarzyszyć też tlen i czynnik zapalny.

Dlaczego ważna jest taka klasyfikacja dla producentów urządzeń?

Gazy w procesach produkcyjnych są zasysane lub przetłaczane. Urządzenia wykorzystywane do tych procesów to dmuchawy, pompy próżniowe albo sprężarki powietrza. Ich konstrukcja musi charakteryzować się odpornością na działanie gazu agresywnego albo konstrukcją, która w przypadku ewentualnej awarii nie będzie wytwarzać czynnika inicjującego.

Urządzenia te są dobierane lub projektowane do procesu, w którym wykorzystywany jest gaz techniczny. Tutaj nie ma standardowego produktu. Za każdym razem podczas doboru wypełnia się karty charakteryzujące proces, skład i właściwości gazu, potwierdza się jego agresywność lub wybuchowość. Posiadając takie informacje można odpowiednio skonfigurować komponenty urządzenia, tak by jego eksploatacja była bezpieczna. Mogą to być odpowiednio odporne uszczelnienia i ułożyskowania, nieiskrzący materiał lub system ciągłego smarowania.

Sprawdź nasze urządzenia do obsługi gazów agresywnych i przemysłowych. Zapraszamy do kontaktu z naszym przedstawicielem handlowym.