一般而言工业气体的用途十分广泛,在工业生产、国防科技和人民生活各个领域均有应用,常见的工业气体是指氧、氮、氩、氖、氦、氪、氙、氢、二氧化碳、乙炔、天然气等。炼钢、炼铁、有色金属冶炼、化肥生产、乙稀、丙稀、聚氯乙稀、人造纤维、合成纤维等是最常见的工业气体的用途,也有类似于国防工业中的燃料、超导材料生产、电子、半导体、光纤生产、农业、畜牧业、等新兴的工业气体的用途正在研发当中。接下来我们就来具体了解一下几种常见的工业气体的用途!
氧气是一种开发应用最早的工业气体,现已广泛应用于国民经济和社会发展的各个领域。其主要用于金属焊接、切割和各种燃烧装置的助燃气体以及某些工艺过程的氧化气体等。电子工业应用高纯氧气,除用作助燃气体外,还是制造半导体集成电路的氧化气体,是该行业不可缺少的高纯气体之一;高纯氧气还是制造光导纤维的重要气体原料。氧气在国防上的途很广,用量最大的是火箭。此外液氧的市场范围也非常广泛,据统计1999年美国的液氧市场占有比例为:机械16%、金属14%、保健13%、电子12%、焊接10%、运输10%、化工9%、玻璃5%、运输服务2%、造纸1%、实验室1%、其他7%。此外吹氧炼钢,已为各国普遍采用,成为钢铁工业飞跃发展的一条重要途径。轧钢每吨钢耗氧3~6m3、钢材加工、连铸坯火焰切割,火焰清除、炉衬火焰每吨钢耗氧11.4~14.2m3。
氮气是一种惰性气体,在空气中所占含量最大约为78%。随着科学技术的发展,氮气在国民经济的各行各业正日益广泛地应用。氮气主要用作保护气体、吹扫气体、载气、干燥气体等。同样根据统计美国1999年的液氮市场行情为化工22%、食品20%、电子16%、机械7%、金属6%、油气5%、石油4%、运输4%、橡胶3%、实验室3%、制造2%、其他8%。氮主要用于合成氨,由此制造化肥、硝酸和炸药等,氨还是合成纤维(锦纶、腈纶),合成树脂,合成橡胶等的重要原料。由于高纯氮气的化学惰性,常用作保护气体。以防止某些物体暴露于空气时被氧所氧化,用氮气填充粮仓,可使粮食不霉烂、不发芽,长期保存。液氨还可用作深度冷冻剂。
氩是目前工业上应用很广的稀有气体。它的性质十分不活泼,既不能燃烧,也不助燃。在飞机制造、造船、原子能工业和机械工业部门,对特殊金属,例如铝、镁、铜及其合金和不锈钢在焊接时,往往用氩作为焊接保护气,防止焊接件被空气氧化或氮化。氩气的化学情性被用于特种金属的冶炼:锂、铍、铀、钚、钍、钛、锆、铪、铌、钽等原子核及空间工业方面所需的稀有金属进行还原反应时,要用氩气作环境气体。半导体材料硅、锗的精炼和单晶的制备过程中,也要用氩气作环境气体,以保护结晶成长。钢过程也要用氩:如向熔融的钢水中吹入氩气,使成份均匀,钢液净化,并可除掉溶解在钢水中的氢、氧、氮等杂质,提高钢坯质量。吹氩还可以取消还原期,缩短冶炼时间,提高产量,节约电能等。
二氧化碳用途很广,其用量仅次于氧气。二氧化碳可制作碳酸饮料。作为灭火剂,二氧化碳广泛应用于电器设备、精密仪器、贵重生产设备和图书档案的初期火灾扑灭。二氧化碳气体保护焊,可以广泛用于多种材料的焊接。氨气尤其是合成氨工业非常重要,合成氨的工业化生产,为各种氮肥的制造提供了充足的原料。氨还用于各种胺基、酰基类化合物的生产,制作炸药也要耗用大量的氨。氨是一种适用于大、中型制冷机的中温制冷工质,是应用最早最广泛的冷媒。氨也是冶金、医药等工业原料。有了合成氨这个原料气,就可以制造各种肥料,1吨合成氨可生产硝铵2~2.2吨,硫铵3.8~4吨,尿素1.5~1.7吨。氧气作粉煤或重油的气化剂,氮气参与合成作原料气,并作装置的安全保护气(触煤保护就要99.99%的纯氮气)。