GASES INGENIERIA

INDUSTRIAL GASES

Este artículo describe los usos y la producción de cinco gases (acetileno, hidrógeno, carbono dióxido, nitrógeno, oxígeno y argón) El acetileno se produce por reacción de carburo de calcio con agua; el hidrógeno está hecho por electrólisis de agua; el dióxido de carbono se obtiene de gas Kapuni; nitrógeno, oxígeno y argón se obtienen del aire mediante destilación fraccionada.

INTRODUCCIÓN

Este artículo describe la producción de cinco gases (acetileno, hidrógeno, dióxido de carbono, nitrógeno, oxígeno y argón) por BOC Gases (NZ) Ltd. Los productos son todos los gases bajo condiciones normales, pero no necesariamente se almacenan o transportan como tales. Usos de gases industriales Los diferentes gases se usan en una amplia variedad de industrias, pero más notablemente en el metal, industrias de polímeros y alimentos. Los usos de los gases individuales se discuten a continuación.

Acetileno

El acetileno se utiliza principalmente en las llamas de oxiacetileno para cortar acero dulce y para soldar.

Hidrógeno

Los gases BOC utilizan una pequeña proporción del hidrógeno para reaccionar con trazas de oxígeno en otras corrientes de gas. Los dos gases reaccionan formando agua, que puede condensarse fácilmente una mezcla de gases. La mayoría del hidrógeno se vende a la industria de las grasas y aceites comestibles donde se usa para hidrogenar aceites vegetales para hacer margarina (ver artículo VI-G).

Dióxido de carbono

El dióxido de carbono se usa ampliamente en la industria alimentaria para aplicaciones tales como la eliminación de cafeína de los granos de café para hacer café descafeinado y para carbonatar cerveza, refrescos etc. También se usa para enfriar en las industrias de alimentos y fabricación.

Nitrógeno

El nitrógeno tiene dos usos principales: refrigeración y atmósfera inerte. Como nitrógeno líquido se usa para enfriar en muchos procesos industriales y en la industria alimentaria Como nitrógeno gaseoso es utilizado para formar una manta inerte sobre las sustancias que de otra manera serían oxidadas por el aire. El nitrógeno se usa para enfriar varios equipos mecánicos que deben mantenerse en gran cantidad frío y para congelar alimentos como pollo, hamburguesas y fruta para consumir de la temporada. Se utilizan mantas inertes de nitrógeno sobre líquidos reactivos en camiones cisterna, en barniz fabricación y también dentro de los paquetes de papas fritas.

Oxígeno

La mayor parte del oxígeno producido por BOC Gases es utilizado por la acería Glenbrook para oxida las impurezas indeseadas en el acero. El resto está en la industria alimentaria, para servicios médicos oxígeno para la respiración y antorchas de oxiacetileno.

Argón

El argón es altamente no reactivo y, por lo tanto, como el nitrógeno, se puede usar como una manta protectora para evitar que las sustancias se oxiden. El argón se usa principalmente para proteger el metal muy caliente, ya que esto es Altamente reactivo. La mayor parte se usa en soldadura para proteger el metal fundido, y una pequeña cantidad se usa en bombillas para evitar la oxidación del filamento de tungsteno al rojo vivo. BOC Gases también distribuye una variedad de otros gases, incluido el aire comprimido.

LOS PROCESOS DE FABRICACIÓN Y PURIFICACIÓN

Los procesos de fabricación de acetileno e hidrógeno están cubiertos a continuación. El dióxido de carbono se compra en forma líquida de la planta de gas natural de Kapuni (donde es un subproducto de su proceso, ver el artículo VII-C). El nitrógeno, el oxígeno y el argón se extraen todos de la fracción destilación del aire, por lo que estos gases están todos cubiertos. Cifras globales de pureza y capacidad de producción se dan en la Tabla 1.

Acetileno

El acetileno se fabrica por acción del agua sobre carburo de calcio:

CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2

Una tolva sellada se mantiene llena de carburo de calcio triturado (importado principalmente de Noruega) y un gusano de movimiento lento lleva el sólido hacia adelante para caer en una reacción de tres metros de altura recipiente (Figura 1). La reacción se produce espontáneamente al mezclar y el gas se forma pasa vía. una tubería hidráulica a un soporte de gas donde se almacena por encima del agua. La adición de agua a el recipiente de reacción está regulada manualmente. Si la producción de gas se vuelve demasiado rápida, la reacción se ralentiza añadiendo más agua, lo que reduce la temperatura y, por lo tanto, la tarifa. El acetileno fluye desde el soporte de gas a través de una serie de bandejas que contienen principalmente cloruro férrico para eliminar impurezas como sulfuro de hidrógeno, fosfina y amoníaco. El gas luego pasa a través de un secador que contiene cloruro de calcio. Luego se comprime a 20 I-Productos químicos-K-Gases industriales-3 atmósferas1 y pasó a través de otra cama de cloruro de calcio para eliminar los últimos restos de agua. El gas comprimido se bombea a cilindros o tanques donde se disuelve en acetona para garantizar que se pueda transportar y manipular de forma segura.

El principal subproducto del proceso es la cal apagada (Ca (OH) 2). Esto se deshidrata en una serie de estanques de sedimentación luego enviados a una empresa de eliminación de residuos. Parte de la cal es objeto de dumping pero la mayoría se usa para reducir el pH del agua efluente. Hidrógeno El hidrógeno es fabricado por la electrólisis del agua. El agua utilizada primero se destila y luego pasó a través de varias columnas de intercambio iónico para eliminar cualquier contaminante mineral. Es luego se bombea a celdas de electrólisis que contienen hidróxido de potasio. El hidróxido actúa como un electrolito por lo que no se consume, por lo tanto, mientras que las células necesitan ser recargados continuamente con agua, rara vez necesitan hidróxido adicional. La electrólisis se produce a baja intensidad pero a un voltaje relativamente alto en tanques de acero con revestimiento de níquel Electrodos de acero en una solución con una gravedad específica de 1.225.

Reacción del cátodo: 2H2O(l) + 2e → H2(g) + 2OH

Reacción del ánodo: 2H2O(l) → O2(g) + 4H+ (aq) + 4e

Resultado: 2H2O(l) → O2(g) + 2H2(g)

Los dos gases se recolectan en tubos separados. El oxígeno simplemente se ventila a la I-Productos químicos-K-Gases industriales-4 atmósfera, mientras que el hidrógeno se trata adicionalmente. Se comprime a 172 bar y se calienta a 90°C (la compresión solo lo calienta a unos 70 °C) y pasó sobre una mezcla de paladio y alúmina. Cualquier oxígeno contaminante se reduce catalíticamente al agua, pero el gas es de temperatura suficientemente alta para evitar que esto se condense y desactivar el catalizador.

El gas se seca luego sobre una mezcla de alúmina y gel de sílice y luego se pasa a través de un filtro de gas,

comprimido y bombeado a cilindros o tanques.

Dióxido de carbono

El dióxido de carbono es producido en Kapuni por la Corporación de Gas Natural. y luego enviado a BOC

Gases líquidos en tanques presurizados. Además de venderlo en forma líquida, algunos

convertido en hielo seco, CO2 sólido que sublima a la presión atmosférica a -78 o

DO.

(La sublimación es el proceso de un sólido que cambia a un gas sin pasar por una forma líquida).

Para hacer hielo seco, el líquido se despresuriza rápidamente, lo que provoca que parte del CO2 se solidifique y

el resto se ventilará como un gas. La fracción gaseosa se recoge y recicla para ambos

razones económicas y ambientales. La "nieve" de CO2 se comprime en gránulos y

vendido a la industria.

La destilación fraccionada de aire

El aire está compuesto en gran parte de nitrógeno, con una cantidad significativa de oxígeno y trazas del

gases nobles y otros compuestos (Tabla 2). Nitrógeno, oxígeno y argón están separados en

la base del punto de ebullición y cualquier compuesto que interfiera con los usos finales son

eliminado antes de la distribución.

La separación implica licuefacción de aire seguida de destilación fraccionada. Nitrógeno

(que tiene un punto de ebullición más bajo) es más volátil que el oxígeno o el argón. Agua y carbono

el dióxido debe eliminarse y el oxígeno debe eliminarse del argón y de las corrientes de nitrógeno

(ya que se utilizan como mantas para evitar la oxidación), pero los otros constituyentes no necesitan ser

debido a su baja concentración e inercia Varios principios importantes están involucrados

en el proceso y se resumen a continuación:

• Cuando el trabajo se realiza en el aire, al comprimirlo, se calienta.

• Cuando el aire comprimido se expande y se abre o la válvula se enfría.

• Cuando el aire se expande en una turbina, funciona en los rotores y se enfría

aproximadamente diez veces más que en expansión simple.

• Cuando una mezcla de líquidos está en equilibrio con su vapor, el vapor sobre el

el líquido es más rico en el componente más

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