Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Инертный газ представляет собой газ , который не претерпевает химические реакции в соответствии с набором заданных условий. Эти благородные газы часто не реагируют со многими веществами [1] и были исторически упоминаются как инертные газы. Инертные газы обычно используются, чтобы избежать нежелательных химических реакций, ухудшающих качество образца. Эти нежелательные химические реакции часто представляют собой реакции окисления и гидролиза с кислородом и влагой воздуха . Термин « инертный газ» зависит от контекста, поскольку некоторые благородные газы могут вступать в реакцию при определенных условиях.

Очищенные газы аргон и азот чаще всего используются в качестве инертных газов из-за их высокого естественного содержания (78,3% N 2 , 1% Ar в воздухе) и низкой относительной стоимости.

В отличие от благородных газов , инертный газ не обязательно является элементарным и часто является составным газом. Как и в случае с благородными газами, тенденция к нереактивности обусловлена ​​валентностью, самой внешней электронной оболочкой , полной во всех инертных газах. [2] Это тенденция, а не правило, поскольку благородные газы и другие «инертные» газы могут реагировать с образованием соединений.

В группу 18 элементов входят гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радон. Их называют благородными газами или инертными газами. Общая конфигурация валентной оболочки ns 2 np 6 . Все эти элементы находятся в свободном состоянии в атмосфере. Это бесцветные газы без вкуса и запаха. Они обладают низкими температурами плавления и кипения. У них высокая положительная энтальпия усиления электронов и высокая энтальпия ионизации.

Производство [ править ]

Инертные газы получают фракционной перегонкой воздуха , за исключением гелия, который отделяется от нескольких источников природного газа, богатых этим элементом [3], посредством криогенной перегонки или мембранного разделения. [4] Для специальных применений очищенный инертный газ должен производиться на месте с помощью специализированных генераторов . Они часто используются танкерами-химовозами и танкерами-продуктовозами (меньшие не большие, а также специализированные генераторы инертных газов для судов также доступны для лабораторий.

Приложения [ править ]

Из-за нереактивных свойств инертных газов они часто используются для предотвращения нежелательных химических реакций . Пища упаковывается в инертный газ для удаления газообразного кислорода. Это предотвращает рост бактерий. [5] Он также предотвращает химическое окисление кислородом в нормальном воздухе. Примером может служить прогоркание (вызванное окислением) пищевых масел. В пищевой упаковке инертные газы используются в качестве пассивного консерванта, в отличие от активных консервантов, таких как бензоат натрия ( противомикробный ) или BHT ( антиоксидант ).

Исторические документы также можно хранить в атмосфере инертного газа, чтобы избежать ухудшения качества. Например, исходные документы Конституции США хранятся в атмосфере увлажненного аргона. Раньше использовался гелий, но он был менее подходящим, потому что он выходит из корпуса быстрее, чем аргон. [6]

Инертные газы часто используются в химической промышленности. На химическом заводе реакции могут проводиться в атмосфере инертного газа, чтобы минимизировать опасность возгорания или нежелательные реакции. На таких заводах и нефтеперерабатывающих заводах передаточные линии и резервуары можно продувать инертным газом в качестве меры предотвращения пожара и взрыва. В лабораторных условиях химики проводят эксперименты с чувствительными к воздуху соединениями, используя безвоздушные методы, разработанные для работы с ними в атмосфере инертного газа. Гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радон - инертные газы.

Системы инертного газа на кораблях [ править ]

Инертный газ производится на борту танкеров для перевозки сырой нефти (более 8000 тонн) (с 1 января 2016 г.) либо с использованием системы дымовых газов, либо путем сжигания керосина в специальном генераторе инертного газа . Система инертного газа используется для предотвращения попадания атмосферы в грузовых танках или бункерах во взрывоопасную зону. [7] Инертные газы поддерживают содержание кислорода в атмосфере резервуара ниже 5% (на нефтеналивных судах, меньше для танкеров-продуктовозов и танкеров-газовозов), что делает любую смесь воздух / углеводородный газ в резервуаре слишком богатой (слишком высокое содержание кислорода в топливе. соотношение), чтобы зажечь. Инертные газы наиболее важны во время выгрузки и во время балластного рейса, когда больше углеводородовпар может присутствовать в атмосфере резервуара. Инертный газ также можно использовать для очистки резервуара от летучей атмосферы при подготовке к дегазации - замене атмосферы пригодным для дыхания воздухом - или наоборот.

Система дымовых газов использует выхлопные газы котла в качестве их источника, поэтому важно, чтобы соотношение топливо / воздух в горелках котла было правильно отрегулировано, чтобы гарантировать получение инертных газов высокого качества. Слишком много воздуха приведет к содержанию кислорода выше 5%, а слишком много мазута приведет к уносу опасного углеводородного газа. Дымовой газ очищается и охлаждается в башне скруббера . Различные устройства безопасности предотвращают избыточное давление, возврат углеводородного газа в машинное отделение или подачу IG со слишком высоким содержанием кислорода.

Танкеры-газовозы и танкеры-продуктовозы не могут полагаться на системы дымовых газов (поскольку они требуют IG с содержанием O 2 не более 1%) и поэтому вместо них используют генераторы инертного газа. Генератор инертного газа состоит из камеры сгорания и скруббера, снабженного вентиляторами, и холодильной установки, охлаждающей газ. Осушитель, установленный последовательно с системой, удаляет влагу из газа перед его подачей на палубу. Грузовые танки на газовозах не инертированы, но все пространство вокруг них инертировано. Такое расположение позволяет поддерживать охлаждение танков с помощью небольшой высоты груза, когда судно находится в балласте, сохраняя при этом защиту от взрыва, обеспечиваемую инертным газом.

Системы инертного газа на самолетах [ править ]

Инертный газ производится на борту коммерческих и военных самолетов для пассивирования топливных баков. В жаркие дни пары топлива в топливных баках могут иначе образовать воспламеняющуюся или взрывоопасную смесь, которая в случае окисления может иметь катастрофические последствия. Обычно для выработки инертного газа используются модули разделения воздуха (ASM). ASM содержат селективно проницаемые мембраны. В них подается сжатый воздух, который способствует отделению кислорода от воздуха. Для пассивации топливного бака нет необходимости удалять весь кислород, а достаточно, чтобы оставаться ниже предела воспламеняемости бедной смеси и предела взрываемости бедной смеси.

Сварка [ править ]

При газовой дуговой сварке вольфрамом (GTAW) инертные газы используются для защиты вольфрама от загрязнения. Он также защищает жидкий металл (созданный из дуги) от реактивных газов в воздухе, которые могут вызвать пористость в затвердевшей сварочной ванне. Инертные газы также используются при газовой дуговой сварке металлов (GMAW) для сварки цветных металлов. [8] Некоторые газы, которые обычно не считаются инертными, но которые ведут себя как инертные газы во всех обстоятельствах, которые могут встретиться при некотором использовании, часто могут использоваться в качестве замены инертного газа. Это полезно, когда можно найти подходящий псевдоинертный газ, который является недорогим и распространенным. Например, углекислый газиногда используется в газовых смесях для GMAW, потому что он не реагирует на сварочную ванну, создаваемую дуговой сваркой. Но он реагирует на дугу. Чем больше углекислого газа добавлено к инертному газу, например, аргону, тем выше будет проникновение. Количество углекислого газа часто определяется тем, какой тип переноса вы будете использовать в GMAW. Наиболее распространенным является перенос дуги со струйным переносом, и наиболее часто используемая газовая смесь для переноса дуги с распылением состоит из 90% аргона и 10% диоксида углерода. (В зависимости от поставщика газа перечислено столько разных названий).

Дайвинг [ править ]

При подводном плавании инертный газ - это компонент дыхательной смеси, который не является метаболически активным и служит для разбавления газовой смеси. Инертный газ может оказывать воздействие на дайвера, но считается, что это в основном физические эффекты, такие как повреждение тканей пузырьками при декомпрессионной болезни . Наиболее распространенными инертными газами, используемыми для дыхания при коммерческом дайвинге, являются азот и гелий .

См. Также [ править ]

  • Дыхание газа  - газ , используемый для дыхания человека
  • Промышленный газ  - газообразные материалы, производимые для использования в промышленности.
  • Система инертирования для самолетов
  • Покрытие резервуара
  • Продувка (газ) , процедура предотвращения пожара и взрыва для предотвращения образования воспламеняющейся атмосферы, выполняемая путем промывки замкнутой системы инертным газом.
  • Инертизация (газ) , процедура предотвращения пожара и взрыва для обеспечения безопасности воспламеняющейся атмосферы, выполняемая путем впрыска инертного газа.

Ссылки [ править ]

  1. ^ IUPAC , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн исправленная версия: (2006–) « инертный газ ». DOI : 10,1351 / goldbook.I03027
  2. ^ Сингх, Джасвиндер. Стерлинговый словарь физики. Нью-Дели, Индия: Стерлинг, 2007. 122.
  3. ^ «Qatargas - Операции» . www.qatargas.com . Проверено 31 августа 2018 .
  4. ^ «SEPURAN® Noble для извлечения гелия - SEPURAN® - Эффективное разделение газов» . www.sepuran.com . Проверено 31 августа 2018 .
  5. ^ Майер, Клайв и Тереза ​​Калафут. Полипропилен: полное руководство пользователя и справочник. Норидж, Нью-Йорк: Библиотека дизайна пластмасс, 1998. 105.
  6. ^ "Хартии проекта переоборудования свободы" . Национальный архив . Проверено 11 февраля 2012 .
  7. ^ Международная морская организация. Танкер да ознакомительный Лондон: Ashford Overload Services, 2000. 185.
  8. ^ Дэвис, младший, изд. Коррозия: понимание основ. Парк материалов, Огайо: ASM International, 2000. 188.