Свойства основных промышленных газов

Рассмотрим промышленные газы, на продаже которых специализируется ООО "Пасс". В данной публикации речь пойдет про химические свойства газов, стандарты, области применения и многом другом.

Углекислота

Двуокись углерода — широко распространенный в природе бесцветный газ, получаемый из сопутствующих газов производства аммиака, спиртов, а также на базе специального сжигания топлива и других производств. Углекислота имеет слабый кисловатый запах и вкус, хорошо растворяется в воде и, образуя угольную кислоту Н2СО3, придает ей кислый вкус. Двуокись углерода нетоксична и невзрывоопасна. При концентрациях более 5 % (92 г/м3) двуокись углерода оказывает вредное влияние на здоровье человека, так как она тяжелее воздуха и может накапливаться в плохо проветриваемых помещениях у пола. При этом снижается объемная доля кислорода в воздухе, что может вызвать явление кислородной недостаточности и удушья.

Используется для создания защитной среды при сварке металлов, для пищевых целей в производстве газированных напитков, сухого льда, для охлаждения, замораживания и хранения пищевых продуктов при прямом и косвенном контакте с ними; для сушки литейных форм; для пожаротушения и других целей во всех отраслях промышленности.

Качество двуокиси углерода жидкой определяется по ГОСТ 8050-85

Показатель Высший
сорт
I сорт II сорт
Объёмная доля двуокиси углерода, %, не менее 99,8 99,5 98,8
Массовая концентрация минеральных масел и мехпримесей, мг/кг, не более 0,1 0,1 не нормируется
Массовая концентрация водяных паров при температуре 20 °С и давлении 101,3 кПа (760 мм рт. ст.), г/м3, не более 0,037 0,184 не нормируется
что соответствует температуре насыщения двуокиси углерода водяными парами при давлении 101,3 кПа (760 мм рт. ст.) при температуре 20 °С, не выше Минус 48 Минус 34 не нормируется

Хранение и перевозка углекислоты

Жидкую двуокись углерода хранят и перевозят в специальных цистернах, в баллонах (ГОСТ 949-73) вместимостью до 50 дм3, Жидкую двуокись углерода в баллонах транспортируют всеми видами транспорта в соответствии с правилами перевозки опасных грузов, действующими на данном виде транспорта.

Опасные факторы и меры безопасности

Двуокись углерода нетоксична и невзрывоопасна. При концентрациях более 5 % (92 г/м3) двуокись углерода оказывает вредное влияние на здоровье человека, так как она тяжелее воздуха и может накапливаться в слабо проветриваемых помещениях у пола. При этом снижается объемная доля кислорода в воздухе, что может вызвать явление кислородной недостаточности и удушья.

ООО «ПАСС» предлагает к реализации двуокись углерода жидкую низкотемпературную, жидкую высокого давления. Жидкая углекислота поставляется в баллонах под давлением, в изотермических резервуарах.

Кислород

Кислород — нетоксичный, негорючий и невзрывоопасный газ без цвета, запаха и вкуса. Как сильный окислитель увеличивает способность других материалов к горению. Не оказывает вредного воздействия на окружающую среду. При взаимодействии со смазочными , органическими и горючими веществами — создает взрывоопасные смеси, самовоспламеняется , взрывается. Длительное  вдыхание газообразного кислорода вызывает поражение органов дыхания и легких. При попадании холодного кислорода на кожу и в глаза вызывает обморожение.

При охлаждении до -183 °С кислород становится прозрачной голубоватой жидкостью с плотностью, превышающей плотность воды. Кислород вступает в реакции со всеми элементами, за исключением инертных газов, и образует класс соединений, называемый оксидами. Кислород в основном получают из атмосферного воздуха  способом низкотемпературной ректификации.

Применяется в основном для газопламенной обработки металлов во  всех отраслях  экономики, а также в медицине.

Кислород транспортируется в стальных баллонах под давлением 14,5-15,5 МПа (150 кг/см2) при 20 °С всеми видами транспорта, а также в специальных транспортных цистернах и автомобильных газификационных установках в соответствии с требованиями по перевозке опасных грузов.

Показатели качества медицинского и технического кислорода определяются по ГОСТ 5583-78

Наименование показателя Норма для марок
Технический кислород Медицинский
кислород
Первый сорт Второй сорт
1. Объемная доля кислорода, %, не менее 99,7 99,5 99,5
2. Объемная доля водяных паров, %, не более 0,007 0,009 0,009
3. Объемная доля водорода, %, не более 0,3 0,5 -
4. Объемная доля двуокиси углерода, %, не более Не нормируется 0,01

Требования безопасности

Кислород не оказывает вредного воздействия на окружающую среду. Кислород не токсичен, не горюч и не взрывоопасен, однако, являясь сильным окислителем, резко увеличивает способность других материалов к горению. Поэтому для работы в контакте с кислородом могут использоваться только разрешенные для этого материалы.

Накопление кислорода в воздухе помещений создает опасность возникновения пожаров. Объемная доля кислорода в рабочих помещениях не должна превышать 23 %. В помещениях, где возможно увеличение объемной доли кислорода, должно быть ограничено пребывание людей и не должны находиться легковоспламеняющиеся материалы. Эти помещения должны быть оборудованы средствами контроля воздушной среды и вытяжной вентиляцией для проветривания. Длительная ингаляция газообразного кислорода вызывает поражение органов дыхания и легких.

После пребывания в среде, обогащенной кислородом, не разрешается курить, использовать открытый огонь и приближаться к огню. Одежда должна быть проветрена в течение 30 мин.

При контакте кислорода со смазочными материалами происходит взрыв, поэтому загрязнение баллонов маслом недопустимо.

При работе с жидким кислородом необходимо соблюдать меры безопасности при обращении с жидкими криопродуктами.

Аргон

Аргон — бесцветный, неядовитый газ, без цвета, без запаха и вкуса, почти в 1,5 раза тяжелее воздуха, нетоксичен и невзрывоопасен. Не оказывает опасного воздействия на окружающую среду. Газообразный аргон тяжелее воздуха и может накапливаться в слабо проветриваемых помещениях у пола и приямках. При этом снижается содержание кислорода в воздухе, что вызывает кислородную недостаточность и удушье. Жидкий аргон — низкотемпературная жидкость (-186 °C), которая может вызвать обморожение кожи и поражение слизистой оболочки глаз.

Газообразный и жидкий аргон получают в основном как побочный продукт при разделении воздуха на кислород и азот.

Аргон используется в качестве защитной среды при сварке, резке и плавке активных и редких металлов и сплавов на их основе, алюминия, алюминиевых и магниевых сплавов, нержавеющих, хромоникелевых, жаропрочных сплавов и легированной стали различных марок, а также при рафинировании металлов в металлургии, для наполнения ламп накаливания и газоразрядных ламп, для получения сверхчистых веществ. Защитные функции выполняет аргон и при выращивании монокристаллов (полупроводников, сегнетоэлектриков), а также в производстве твердосплавных инструментов. Продувкой аргона через жидкую сталь из нее удаляют газовые включения.

Показатели качества аргона газообразного и жидкого ГОСТ 10157-79

Наименование показателя Норма
Высший
сорт
Первый
сорт
1. Объемная доля аргона, %, не менее 99,993 99,987
2. Объемная доля кислорода, %, не более 0,0007 0,002
3. Объемная доля азота, %, не более 0,005 0,01
4. Объемная доля водяных паров, %, не более, что соответствует температуре насыщения аргона водяными парами при давлении 101,3 кПа (760 мм рт. ст.), °С, не выше    
0,0009 0,001
Минус 61 Минус 58
5. Объемная доля суммы углеродсодержащих соединений в пересчете на СО2, %, не более    
0,0005 0,001

Примечания:

1. Объемная доля суммы углеродсодержащих соединений не нормируется в газообразном и жидком аргоне, вырабатываемом из воздуха, если для очистки сырого аргона используется электролизный водород, не содержащий примесей углеродсодержащих соединений и щелочи, а также водород коксового газа и синтез-газа, специально доочищаемый на аммиачных производствах.

2. Нормы для жидкого аргона, указанные в таблице, соответствуют показателям газообразного аргона, полученного при полном испарении пробы жидкого аргона.

3. Допускается уменьшение количества жидкого аргона вследствие его испарения при транспортировании и хранении не более чем на 10 %.

Показатели качества газообразного аргона высокой чистоты ТУ 6-21-12-94

Объёмная доля, % Высший сорт
Аргон, не менее 99,998
Кислород, не более 0,0002
Азот, не более 0,001
Водяной пар, не более 0,0003
Сумма углеродсодержащих соединений в пересчёте на СО2, не более 0,00002
Метан, не более 0,0001
Водород, не более 0.0002

Хранение и перевозка аргона

Аргон газообразный хранится и транспортируется в баллонах окрашенных в серый цвет с надписью "АРГОН" зеленого цвета.

Аргон высокой чистоты хранится и транспортируется в баллонах окрашенных в серый цвет с надписью "АРГОН ВЫСОКОЙ ЧИСТОТЫ" белого цвета.

Аргон жидкий хранится и транспортируется в специальных криогенных емкостях.

Аргон сжатый и жидкий относится к классу опасных грузов. Поэтому транспорт используемый для перевозки аргона должен быть оборудован в соответствии с правилами перевозки опасных грузов.

Опасные факторы и меры безопасности

Инертные газы обладают физиологическим действием, которое проявляется в их наркотическом воздействии на организм. Наркотический эффект от вдыхания аргона проявляется только при барометрическом давлении свыше 0,2 МПа.

 Содержание аргона в высоких концентрациях во вдыхаемом воздухе может вызвать головокружение, тошноту, рвоту, потерю сознания и смерть от асфиксии (в результате кислородного голодания).

При работе с жидким аргоном необходимо соблюдать меры безопасности при обращении с жидкими криопродуктами.

ООО «ПАСС» поставляет аргон газообразный в стальных баллонах  под  давлении 14,5-15,5 МПа (150 кг/см2) при 20 °C всеми видами транспорта, а также в специальных транспортных цистернах и автомобильных газификационных установках в соответствии с требованиями по перевозке опасных грузов.

 Жидкий аргон — в специальных цистернах с  вакуумно-порошковой или вакуумно-многослойной изоляцией, предназначенной для перевозок жидкого аргона.

Азот

При нормальных условиях азот это бесцветный газ, не имеет запаха, мало растворим в воде

В жидком состоянии (темп. кипения -195,8 °C) — бесцветная, подвижная, как вода, жидкость. При контакте с воздухом поглощает из него кислород. Азот в свободном состоянии существует в форме двухатомных молекул N2, которые крайне прочны для реакции диссоциации, чего при нормальных условиях практически не происходит. Ввиду своей значительной инертности азот при обычных условиях реагирует только с литием, образуя нитрид лития, при нагревании он реагирует с некоторыми другими металлами и неметаллами, также образуя нитриды. Наибольшее практическое значение имеет нитрид водорода (аммиак). Газообразный азот пожаро- и взрывобезопасен, препятствует окислению, гниению.

Молекулярный азот в промышленности получают ректификацией жидкого воздуха. Также широко применяются азотные установки, в которых используется метод адсорбционного и мембранного газоразделения.

Благодаря низкой температуре кипения ( -196 °C) жидкий азот широко  применяется как хладагент. Промышленное применения газообразного азота также обусловлено его инертными свойствами.  Важной областью применения азота является его использование для дальнейшего синтеза самых разнообразных соединений, содержащих азот, таких, как аммиак, азотные удобрения, взрывчатые вещества, красители и т. п.

Hормы для газообразного и жидкого азота по ГОСТ

Азот технический 1-й сорт 2-й сорт
1.Объемная доля азота, %, не менее 99,6 99,0
2. Объемная доля кислорода, %, не более 0,05 1,0
3. Объемная доля водяного пара в газообразном азоте, %, не более 0,009 Выдерж. испыт.
4. Содержание масла в газообразном азоте Выдерж. испыт. Выдерж. испыт.
5. Содержание масла, механических примесей и влаги в жидком азоте Выдерж. испыт. Выдерж. испыт.
6. Объемная доля водорода, %, не более Не норм. Не норм.
7. Объемная доля суммы углеродосодержащих соединений в пересчете на СH4,%, не более Не норм. Не норм.

Азот газообразный хранится и транспортируется в баллонах окрашенных в черный цвет с надписью "АЗОТ" желтого цвета.

Азот жидкий хранится и транспортируется в специальных криогенных емкостях.

Азот относится к классу опасных грузов. Поэтому транспорт используемый для перевозки азота должен быть оборудован в соответствии с правилами перевозки опасных грузов.

Опасные факторы и меры безопасности

Сам по себе атмосферный азот достаточно инертен, чтобы оказывать непосредственное влияние на организм человека и млекопитающих, не оказывает вредного воздействия на окружающую среду, не токсичен, не горюч и не взрывоопасен. Тем не менее, при повышенном давлении он вызывает наркоз, опьянение или удушье (при недостатке кислорода); при быстром снижении давления азот вызывает кессонную болезнь. Накопление газообразного азота вызывает явление кислородной недостаточности и удушья. Содержание кислорода в воздухе рабочей зоны должно быть не менее 19 % (по объему).

Жидкий азот — низкокипящая жидкость, которая может вызвать обмораживание кожи и поражение слизистой оболочки глаз. При работе с жидким азотом необходимо соблюдать меры безопасности при обращении с жидкими криопродуктами.

При повышении в жидком азоте содержания кислорода до 30 % (по объему) (например, в результате испарения жидкого .азота) возможно образование пожаро-, взрывоопасных смесей с органическими веществами. Поэтому в ваннах или других открытых сосудах, предназначенных для проведения работ в среде жидкого азота, присутствие масел, органических растворителей и других пожаро-, взрывоопасных веществ недопустимо. Перед использованием и проведением работ с применением жидкого азота должна проводиться проверка содержания в нем кислорода.

При работе в атмосфере азота необходимо пользоваться изолирующим кислородным прибором или шланговым противогазом.

При работе с жидким азотом необходимо соблюдать меры безопасности при обращении с жидкими криопродуктами.

Ацетилен

Общие сведения

Ацетилен — ненасыщенный углеводород C2H2. Имеет тройную связь между атомами углерода, принадлежит к классу алкинов. В природе на Земле практически не встречается, т. к. из-за присутствия кислорода это крайне неустойчивое соединение, получается путем синтеза.

При нормальных условиях — бесцветный газ, запах которого напоминает запах чеснока, малорастворим в воде, легче воздуха. Чистый ацетилен при охлаждении сжижается при -83,8 °С, а при дальнейшем понижении температуры быстро затвердевает. Он умеренно растворим в воде и хорошо в органических растворителях, особенно в ацетоне (25 л в 1 л ацетона при атмосферном давлении и 300 л под давлением 12 атм). Термодинамически ацетилен неустойчив: он взрывается при нагревании до 500 °С, а при обычной температуре — при повышении давления до 2 атм. Поэтому его хранят в баллонах, наполненных пористым инертным материалом, который пропитан ацетоном.

В силу наличия тройной связи, молекула высокоэнергетична и обладает большой удельной теплотой сгорания — 14000 ккал/м3. При сгорании температура пламени достигает 3300 °С . В промышленности ацетилен часто получают действием воды на карбид кальция .

Применение

Ацетилен в промышленности в основном используют для так называемой автогенной сварки и резки металлов. Для этого нужны два баллона с газами — с кислородом и с ацетиленом. Газы из баллонов поступают в специальную горелку. При сгорании ацетилена в кислороде получается очень горячее пламя; максимальная его температура (3200 °С) достигается при содержании ацетилена 45 % по объему. В таком пламени очень быстро расплавляются даже толстые куски стали.

Как источник очень яркого, белого света в автономных светильниках, где он получается реакцией карбида кальция и воды (карбидка).

Преимущества ацетилена при газопламенной обработке металлов

Применение ацетилена для газопламенной обработки металлов испытывает сильную конкуренцию со стороны более доступных горючих газов (природный газ, пропан–бутан и тд.). Однако, преимущество ацетилена — в самой высокой температуре горения, которая достигает 3200 °С. Именно поэтому газопламенная обработка ответственных узлов машиностроительных конструкций производится только с помощью ацетилена, который обеспечивает наивысшую производительность и качество процесса сварки.

Сравнительные характеристики пламени при сварке различным газами

Газ Температура пламени, °C
Ацетилен 3000 - 3200
МАФ 2930
Пропан 2600-2750
Водород 2100-2500
Метан 2000-2200

Хранение и перевозка ацетилена

Хранят и перевозят ацетилен в заполненных инертной пористой массой (древесным углем или литой пористой массой) стальных баллонах белого цвета (с красной надписью «АЦЕТИЛЕН») в виде раствора в ацетоне под давлением 1,5-2,5 МПа. Растворенный ацетилен в баллонах перевозят всеми видами транспорта в соответствии с правилами перевозки опасных грузов, действующими на данном виде транспорта.

Опасные факторы и меры безопасности

Ацетилен — взрывоопасный газ. С воздухом образует взрывоопасную смесь. Температура самовоспламенения ацетилена 335 °С. Температура воспламенения ацетилено-воздушных смесей 305-470 °С, ацетилено-кислородных 297-306 °С,

При хранении ацетилена и его применении необходимо заботиться о достаточной вентиляции и учесть правила классификации электрооборудования. Открытое пламя и курение категорически запрещены.

Ацетилен обладает слабым токсическим действием. При длительном вдыхании технического ацетилена появляется рвота и головокружение.

Ацетилен взрывоопасен при следующих условиях:

  • при нагреве до 450-500 °С и одновременном повышении давления от 1,5 –2,0 атмосфер ацетилен взрывается без внешнего источника воспламенения;
  • в смеси с воздухом, если в воздухе содержится ацетилена в пределах от 2,3–80,7 % по объему;
  • в смеси с кислородом, если ацетилена содержится в пределах от 2,3-93 % по объему;
  • ацетилено-воздушные и ацетилено-кислородные смеси взрываются при наличии искры, открытого огня, нагретой поверхности или какого-либо другого источника воспламенения.
  • при длительном соприкосновении ацетилена с красной медью и серебром образуются взрывчатые соединения, которые взрываются при ударе и повышении температуры;
  • при контакте с водой ацетилен способен образовывать твердый кристаллогидрат, представляющий собой кристаллическое вещество белого цвета, напоминающий снег или лед.

Все применяемые материалы, в т. ч. неметаллические части, как, например, заглушки вентилей, прокладки и мембраны должны обладать стойкостью к ацетилену и его растворителям.

Ацетиленовая проводка должна быть стальной. Детали, изготовленные из серебра, меди или сплава, содержащего более 65 % меди, нельзя применять из-за опасности образования взрывоопасных соединений меди и ацетилена.