защитный газ

ЗАЩИТНЫЙ ГАЗ (контролируемая атмосфера, регулируемая газовая среда)

газ, исключающий контакт защищаемых объектов с воздухом и обеспечивающий наилучшие условия для их получения, переработки, использования или хранения. Различают бескислородные 3. г. и газы с ограниченным содержанием O2. В первом случае содержание O2 в З. г. обычно 0,001% и ниже, содержание др. компонентов определяется конкретными условиями. В З. г., используемом в противопожарных целях, присутствие O2 допустимо (до 5%), а в газе, предназначенном для хранения пищ. продуктов, даже необходимо (от 2 до 15%). 3. г. на основе благородных газов (преим. Ar) используют в производстве радиоактивных и химически активных металлов и некоторых сплавов, в технологии полупроводниковых материалов, при дуговой электросварке, в источниках света. Водород применяют при термич. обработке высоколегированных и кремнистых сталей. Азот — З. г. с широкой сферой использования: в газах с ограниченным содержанием O2 его применяют непосредственно; в производстве бескислородных 3. г. азот смешивают с водородсодержащими газами, гидрируют кислород и увеличивают общий ресурс регулируемой газовой среды на предприятии. Фактич. возможности использования азота зависят от наличия близрасположенных установок воздуха разделения. В металлургии бескислородные 3. г. часто получают каталитич. диссоциацией NH3 при 600–800 °C, в результате чего образуется т. н. несожженный диссоциированный аммиак (25% N2, ок. 75% H2, 0,01–0,05% NH3). Его применяют непосредственно или смешивают с азотсодержащими потоками. Смесь очищают от O2 каталитич. гидрированием (добавляемый поток — N2) и сжиганием (добавляемый поток воздух), получая т. н. сожженный диссоциированный аммиак (4–20% H2, остальное — N2). Из несожженного диссоциированного аммиака в результате адсорбции N2 при комнатной температуре цеолитами получают также высокочистый водородный З. г. (99,999% H2). Самый распространенный метод получения З. г. — сжигание углеводородных топлив. При коэф. избытка воздуха, подаваемого на сжигание, меньшем стехиометрич. (α < 1), производят бескислородный 3. г., при α > 1 газ с ограниченным содержанием O2. Пламенное сжигание при α = 0,6–0,9 приводит к получению т. н. экзогаза (5,0–11,5% CO2, 10 1% CO, 15 1% H2, 1 0% CH4, 69,0 86,5% N2; первая цифра соответствует α = 0,6–0,7, вторая — α = 0,9–0,95). После охлаждения экзогаз используют непосредственно или подвергают дополнит. кондиционированию по одной из трех след. схем: осушают до остаточного содержания H2O 100 мг/м3 и менее; очищают от CO2 и осушают (состав — 15–1% CO, 15,5–1,0% H2, 73–98% N2); освобождают от CO, очищают от CO2 и осушают (15–1% H2, 85–99% N2). Осушку осуществляют с помощью силикагелей и цеолитов, удаление CO2 — жидкими поглотителями или цеолитами. Применение последних обеспечивает одновременную осушку и очистку до остаточного содержания CO2 — от 0,1 до 0,001%. Удаление CO производят каталитич. водопаровой конверсией его в H2 и CO2 при 450 °C. При каталитич. сжигании прир. газа (900–950 °C) с α = 0,25 и подводе теплоты от дополнит. источников получают т. н. эндогаз (0–0,5% CO2, 19–20% CO, 39–40% H2, 0,5–1,0% CH4, ок. 40% N2). Из-за сравнительно низкой эксплуатац. надежности установок эндогаз постепенно заменяют экзогазом, очищенным от CO2. 3. г. с ограниченным содержанием O2 противопожарного назначения образуется при сжигании топлива с α > 1. Газ для хранения пищ. продуктов получают: 1) при т. н. пассивном методе — самопроизвольно, в результате дыхания плодов и овощей, хранимых в герметичных камерах (состав корректируют, удаляя избыток CO2 с помощью мембран или адсорбентов); 2) при т. н. активном методе — сжиганием углеводородного топлива при α > 1 и очисткой образующихся газов от избыточного количества CO2 посредством адсорбентов. Второй метод обеспечивает быстрое получение 3. г. оптим. состава и поддержание концентраций компонентов с точностью b0,5%, что особенно важно для хранения скоропортящейся продукции. Установки для получения 3. г. выпускают, как правило, в виде автономных полностью автоматизир. систем.

Лит.: Фастовский В. Г., Ровинский А. Е., Петровский Ю. В., Инертные газы, 2 изд., М., 1972; Эстрин Б. М., Производство и применение контролируемых атмосфер, 2 изд., М., 1973; Харитонов В. П., Адсорбция в кондиционировании на холодильниках для плодов и овощей, М., 1978.

Ю. И. Шумяцкий

Источник: Химическая энциклопедия на Gufo.me