bagaimana gas industri dibuat

1. Bahan baku pembuatan gas industri
- Bahan baku pembuatan gas industri berasal dari berbagai sumber. Banyak gas industri yang dapat diperoleh dari udara, seperti oksigen, nitrogen, dan argon. Udara merupakan reservoir bahan mentah alami, dimana nitrogen menyumbang sekitar 78%, oksigen menyumbang sekitar 21%, dan argon menyumbang sekitar 0,93%. Gas-gas ini dapat diperoleh dengan memisahkan udara menggunakan operasi teknis.
- Selain itu, beberapa gas industri juga berasal dari reaksi zat kimia. Misalnya, hidrogen dapat diproduksi melalui elektrolisis air, di mana air (\(H_2O\)) diurai menjadi hidrogen (\(H_2\)) dan oksigen (\(O{{ 3}}\)) saat listrik dialirkan. Ada juga gas karbon dioksida yang dapat diperoleh dari gas buang proses produksi kimia atau diperoleh dengan mengkalsinasi batu kapur (\(CaCO_3\)), dengan rumus kimianya \(CaCO_3 \stackrel{温度}{=\!=\!=} CaO+CO_2↑\).

2. Metode umum pembuatan gas industri
1. Pembuatan oksigen
- Metode yang paling umum adalah pemisahan udara. Pertama, kompres dan dinginkan udara untuk mencairkannya. Kemudian, gunakan titik didih gas yang berbeda seperti oksigen dan nitrogen untuk fraksinasi. Titik didih oksigen adalah -183 derajat , dan titik didih nitrogen adalah -196 derajat . Dengan menaikkan suhu secara bertahap, nitrogen diuapkan terlebih dahulu, dan sisanya sebagian besar berupa oksigen cair. Cara ini dapat menghasilkan oksigen dalam skala besar untuk memenuhi kebutuhan berbagai aspek seperti industri dan obat-obatan.
- Oksigen juga dapat diproduksi dengan metode kimia. Misalnya, hidrogen peroksida (\(H_2O_2\)) terurai menjadi oksigen dan air di bawah aksi katalitik mangan dioksida (\(MnO_2\)), dan persamaan kimianya adalah \(2H_2O_2\stackrel{MnO_2}{=\!=\!=}2H{ {12}}HAI + O_2↑\). Namun, metode kimia ini relatif cocok untuk produksi oksigen skala kecil dan banyak digunakan di laboratorium dan skenario lainnya.
2. Produksi nitrogen
- Juga berdasarkan metode pemisahan udara, setelah udara dicairkan, nitrogen dipisahkan dengan cara distilasi berdasarkan karakteristik bahwa titik didih nitrogen lebih rendah dibandingkan titik didih oksigen. Kemurnian nitrogen yang dihasilkan dengan metode ini dapat mencapai tingkat yang sangat tinggi, yang dapat memenuhi skenario penerapan dengan persyaratan kemurnian nitrogen yang sangat tinggi di industri elektronik.
- Dalam beberapa proses produksi kimia, nitrogen juga dihasilkan melalui reaksi samping. Misalnya, amonia (\(NH_3\)) dapat terurai menjadi nitrogen dan hidrogen dalam kondisi tertentu, dan persamaan reaksinya adalah \(2NH_3 \stackrel{kondisi tertentu}{{{4 }}\!=\!=} N_2+3H_2\), tetapi metode ini bukan metode utama untuk memproduksi nitrogen.
3. Produksi hidrogen
- Elektrolisis air yang disebutkan di atas merupakan metode yang penting. Di bawah pengaruh arus searah, air terurai menjadi hidrogen dan oksigen. Hidrogen yang dihasilkan dengan metode ini memiliki kemurnian tinggi, namun konsumsi dayanya relatif besar.
- Metode reforming gas alam (komponen utamanya adalah metana\(CH_4\)) juga banyak digunakan di industri untuk menghasilkan hidrogen. Metana bereaksi dengan uap air pada suhu tinggi dan katalis, dan persamaan kimianya adalah \(CH_4 + H_2O\stackrel{suhu tinggi, katalis}{=\!{{5 }}\!=}CO+3H_2\). Setelah serangkaian langkah pemurnian dan pemisahan, hidrogen murni diperoleh.

3. Pengendalian mutu dalam pembuatan gas industri
- Pengendalian kualitas sangat penting dalam proses pembuatan gas industri. Pertama-tama, bahan baku harus diuji secara ketat untuk memastikan kemurnian dan kualitas bahan baku memenuhi persyaratan. Misalnya, ketika udara dipisahkan untuk menghasilkan oksigen dan nitrogen, jika terdapat terlalu banyak kotoran di udara, kemurnian produk akhir akan terpengaruh.
- Dalam proses produksi, kondisi reaksi harus dikontrol secara tepat. Misalnya, ketika hidrogen diproduksi dengan metode kimia, faktor-faktor seperti suhu, tekanan dan penggunaan katalis perlu dikontrol secara tepat untuk memastikan efisiensi reaksi dan kemurnian produk. Pada saat yang sama, peralatan produksi juga harus dirawat dan diperiksa secara berkala untuk mencegah penuaan peralatan, kebocoran dan masalah lain yang mempengaruhi kualitas gas. Setelah produk diproduksi, pengujian kualitas yang ketat diperlukan. Item pengujiannya meliputi kemurnian gas, kandungan pengotor, dll. Hanya gas industri yang memenuhi standar kualitas yang dapat memasuki pasar untuk penjualan dan penerapan.