گاز صنعتی چیست ؟
گازهای صنعتی مجموعه ای از ترکیبات شیمیایی گازی هستند که در صنعت به وفور مورد استفاده قرار می گیرند. اکسیژن، نیتروژن، آرگون و... از جمله عناصر تشکیل دهنده این گاز به شمار می روند . این عناصر از طریق تجزیه هوای تنفسی ما به دست می آیند. گازهای طبیعی، چاه های نفتی و فرآوری از دیگر طرق دست یابی به سایرعناصر سازنده گازهای صنعتی به حساب می آیند.
گازهای صنعتی کارایی و کاربرد گسترده ای در زمینه صنعت دارند؛ از همین رو عمدتا در حجم انبوه تولید می شوند. هدف اصلی استفاده از گازهای صنعتی، ایجاد فن آوری در تولید و تامین تجهیزات و قطعات است. امروزه از گازهای صنعتی در صنایعی نظیر: پتروشیمی، داروسازی، فولاد، بیوتکنولوژیک، هوا فضا، صنایع غذایی، هسته ای و... استفاده می شود. بر طبق آمار کسب شده، بیشترین میزان مصرف گازهای صنعتی در صنایع جوشکاری، برشکاری و غذایی برآورد شده است.
عناصر سازنده گازهای صنعتی
نیتروژن : گاز موجود در هوا
اکسیژن : گاز موجود در هوا
آرگون : گاز موجود در هوا
رادون :گاز نجیب
کریپتون :گاز نجیب
نئون :گاز نجیب
هلیوم : گاز نجیب
زنون :گاز نجیب
هیدروژن :سایر عناصر موجود
کلر :سایر عناصر موجود
فلوئور : سایر عناصر موجود
تفاوت میان گازهای خاص با گازهای صنعتی
اغلب تشخیص تفاوت میان گازهای صنعتی (برخی اوقات از آنها با عنوان گازهای بالک و یا خلوص پایین نام برده میشود) و گازهای خاص(برخی اوقات از آنها با عنوان گازهای سیلندری و یا خلوص بالا یاد میشود) پیچیده است. انجمن گازهای فشرده استانداردهایی را برای عرضه کنندگان تمامی انواع گازهای فشرده تعیین میکند. این انجمن، ماموریت خود را با عنوان « توسعه و ارتقا استانداردهای ایمنی و شیوه های ایمن در صنعت گازهای صنعتی» اختصاص داده و آن را تعریف و تصویب کرده است. در قالب معنایی وسیعتر، بیشتر گازهای فشرده که در برخی از برنامه و کابردهای صنعتی مورد استفاده قرار میگیرند، را می توان در دسته گازهای صنعتی قرار داد.در نتیجه برای تعریف درست تفاوت میان گازهای صنعتی و گازهای خاص، باید نگاهی فراتر از بعد کاربردی آنها نسبت به سایر عوامل همچون پیچیدگی، میزان خلوص، اطمینان از ترکیب داشت.
گازهای فشرده، اغلب به پنج گروه نامرتبط تقسیم می شوند که عبارتند از: جو، سوخت فسیلی،گاز های سرد کننده، گازهای سمی، و گازهایی که هیچ شباهتی ظاهری با سایر گروه ها ندارند. اختصاص داشتن به این گروه ها، تا حدودی قراردادی است و معمولا بر اساس منشا گازها، کاربرد و یا ساختار شیمیایی گاز تقسیم بندی می شوند.گازهای خاص، را می توان در هر کدام از این پنج گروه قرار داد. در حقیقت، این گازها، گازهای صنعتی هستند که در سطح بالایی قرار گرفته اند. در فرهنگ لغت یکی از معانی واژه خاص به این شکل بیان شده است، «غیر معمول، متمایز، دارای علائم یا کیفیت برتر». با توجه به این معانی گازهای خاص را می توان به صورت گازهایی با کیفیت بالا برای کاربردهایی مشخص تعریف نمود که این کاربردها و برنامه ها با استفاده از تحلیل و مطالعات آزمایشگاهی و دیگر روش ها در جهت تعیین مقدار، به حداقل رساندن و یا حذف شاخصه های ناشناخته یا نامطلوب درون گاز تهیه شده اند. با توجه به نوع ترکیب گازهای خاص، برای مولفه های سازنده درون ترکیب گاز، دقت ترکیب شدن نیز با هدف به دست آوردن میزان غلظت مشخص ضروری است.
گازهای خالص خاص
زمانی که گازهای خالص همچون گازهای پشتیبان برای ابزارآلات آزمایشگاهی مانند کروماتوگرافی، طیف سنجی جرمی و سایر انواع آنالایزر و آشکارسازها مورد استفاده قرار بگیرند، میتوان گازهای خالص را گازهای خاصی درنظر گرفت. تولید کنندگان این نوع ابزارآلات با حساسیت بالا معمولا سطح خلوص گازهای خالص را برای استفاده در ابزارآلات خود مشخص می کنند. برای مثال، هلیوم با میزان خلوص بالا و عاری از رطوبت در قالب گاز حامل در این ابزارآلات به کار میرود. زمانی که مقداری ناخالصی دیده شود، عملکرد ابزار آلات آزمایشگاهی با مشکل مواجه می شود، و یا به خود ابزارآلات صدمه وارد می کند. یک قاعده کلی مناسب این است که زمان میزان خلوص(برخی اوقات تا حد 9999/99 بالا باشد) و یا مقدار ناخالصی مورد توجه قرار بگیرد، گازهای خالص را می توان همچون گازهای خالص خاص در نظر گرفت.
گازهای خالص خاص، در تولید نیمه هادی ها و دیگر کاربردهای کنترل شده مشابه نیز به خوبی مورد استفاده قرار میگیرد. همچنین می توان از این گازها برای ارزیابی و بررسی سالم بودن و اطمینان از گازهای خالص فله ای استفاده نمود. دی اکسید کربن نمونه خوبی از این نوع گازهاست . CO2 با کیفیت قابل آشامیدن، که در تولید نوشیدنی های گازدار مورد استفاده قرار میگیرد، را می توان تا حد زیادی در دسته گازهای فله ای قرار داد. زیرا این گاز در مقدار انبوه مورد استفاده قرار میگیرد. با اینحال، به دلیل میزان خالصی گاز برای سلامتی انسان موجب نگرانی می شود ، گاز خالص خاص CO2 که در آن تمامی ناخالصی ها اندازه‌گیری شده اند، برای کالیبره کردن ابزارآلات مورد بررسی میزان خالصی CO2 لازم است.
گازهای خاص ترکیبی
عمده گازهای خاص ترکیبی هستند. هنگامی که در مورد اجزای تشکیل دهنده گاز خاص مورد نظر بحث می شود، جو عملا محدود می گردد. گازهای خاص ترکیبی معمولا همراه با انواع مختلف آنالیزر هایی برای کنترل فرایند و تطابق با قوانین مورد استفاده قرار می گیرد. برخی گازهای خاص ترکیبی تا حدودی «استاندارد» هستند و ممکن است تنها شامل سه یا چهار جز تشکیل دهنده باشند مانند اکسید نیتریک و مخلوط دی اکسید سولفور که در شرکتهای ارائه خدمات در زمینه آب و برق و گاز برای کالیبره کردن سیستم نظارت مستمر بر تولید و انتشارگازهای گلخانه ای (CEMs) مورد استفاده قرار می گیرد. دیگر گازها ممکن است کاملا پیچیده باشند و شامل 30 یا بیش از 30 مولفه تشکیل دهنده باشند. معمولا گازهای خاص ترکیبی برای استفاده از استاندارد مواد مرجع (SRM) برای تایید دقت اندازه گیری اجزای تشکیل دهنده ترکیب تهیه می گردند. این موضوع قابلیتی را فراهم می کند که با نام قابلیت ردیابی برای استاندارد اندازه گیری شناخته شده است. این استاندارد اندازه گیری رایج از سوی موسسه اندازه شناسی مانند موسسه ملی استاندارد و تکنولوژی (NIST) مورد تایید قرار گرفته است. ترکیب های خاص معمولا دارای مولفه هایی هستند که در مقیاس هر یک در میلیون و هر یک در میلیارد اندازه گیری می شوند.
همواره تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی برای تعیین کمیت تمام اجزاء و ناخالصی های موجود در یک گازی خاص ترکیبی ، جدی و حساس بوده است. برای هر سیلندر حاوی گازی خاص ترکیبی و همچنین گازهای خاص خالص یک سند رسمی گواهی نامه صحت یا مدیریت کیفیت کالا تهیه شده است
معمولا گاز های خاص به اندازه گازهای صنعتی در مقادیر بالا به کار نمی روند و در سیلندرهای فولادی یا آلومینیومی با فشار بالای 1362 کیلوگرم در هر سانتی متر مربع ( کیلوگرم بر سانتی متر مربع ) عرضه می شوند. از این رو در بعضی مواقع به آنها گازهای سیلندری یا کپسولی گفته می شود. قیمت سیلندر بر روی قیمت گاز خاص کشیده نمی شود و باید پس از اتمام محتویاتش به عرضه کننده گاز بازگردانده شود. معمولا تا زمان عودت سیلندر اجاره اندکی ماهیانه پرداخت می شود. گازهای خاص بسیاری نیز در سیلندر های کوچک، قابل حمل و بدون نیاز به بازگشت مانند سیلندر های قابل حمل اسکات عرضه می شوند. دیگر ظروف خاص شامل بطری هایی که اغلب در آزمایشگاه ها و سیلندرهای پیستونی شناور استفاده می شوند، حاوی مخلوط های مایع فرار هستند.
انواع گازهای صنعتی
در ادامه به شرح خصوصیات تعدادی از گازهای صنعتی و کاربردهای انها می پردازیم:
گاز اکسیژن : اکسیژن یک عنصر حیاتی بوده و همه جا چه در زمین و چه در کل جهان هستی یافت میشود. مولکول اکسیژن (2 ( O در زمین از نظر ترمو دینامیکی ، ناپایدار است، ولی توسط عمل فتوسنتز باکتریهای بی‌هوازی و در مرحله بعدی توسط عمل فتوسنتز گیاهان زمینی بوجود می‌آید.
اکسیژن در سال 1771 توسط داروساز سوئدی “Karl Wilhelm Scheele” کشف شد، ولی این کشف خیلی سریع شناخته نشد و با اکتشاف مستقل “Joseph Priestley” بطور گسترده تری شناخته شد و توسط “Antoine Laurent lavoisier” در سال 1774 نام‌گذاری شد.
اکسیژن به‌عنوان اکسید کننده کاربرد بسیار زیادی داشته ، فقط فلوئور از آن الکترونگاتیوتر است. اکسیژن مایع به‌عنوان اکسید کننده در نیروی حرکتی موشکها استفاده میشود. از آنجا که اکسیژن برای دم و بازدم ضروری است، در پزشکی کاربرد دارد. گاهی اوقات کسانی که از کوه نوردی می‌کنند یا در هواپیما پرواز می‌کنند، مخازن اکسیژن همراه دارند (به‌عنوان هوا). همچنین اکسیژن در جوشکاری و ساخت فولاد و همچنین متانول کاربرد دارد.
اکسیژن به‌عنوان یک ماده آرامش‌بخش ، سابقه استفاده دارد که تا زمان حال نیز ادامه دارد و بارهای اکسیژن در مهمانی‌ها و مجالس امروزی وجود دارد. در قرن 19 اکسیژن معمولا با اکسید نیترات ترکیب می‌شد که اثر تسکین دهنده دارد.
اکسیژن در فشارهای نسبی بالا می‌تواند سمی باشد. قرارگرفتن طولانی در معرض اکسیژن خالص می‌تواند برای ریه و سیستم عصبی ، سمی باشد. تاثیرات ریوی شامل آماس (ورم ریه) ، کاهش ظرفیت ریه و آسیب به بافتهای ریوی می‌باشد. تاثیرات بر سیستم عصبی شامل کاهش بینایی تشنج و اغما میشود.
همچنین مشتقات خاصی از اکسیژن ، مانند ازون، پروکسید هیدوژن و رادیکالهای هیدروکسیل و سوپراکسیدها بسیار سمی می‌باشند. بدن ، مکانیزمهائی را برای مقابله با این گونه‌ها توسعه داده است. به‌عنوان مثال ، عامل طبیعی glutathione و بیلی‌روبین که حاصل تقسیم طبیعی هموگلوبین است، می‌تواند به‌عنوان یک ضد اکسید عمل کنند. منابع تمرکز یافته اکسیژن باعث احتراق سریع شده و بنابراین در کنار فراورده‌های سوختی ، خطر گسترش سریع آتش سوزی و انفجار وجود دارد.