Khí công nghiệp là gì? Các loại khí công nghiệp phổ biến

Khí công nghiệp là loại khí được xử lý và đảm bảo tuân thủ các chỉ tiêu chất lượng về độ an toàn và tính hiệu quả nhằm đáp ứng nhu cầu đa dạng của nhiều ngành từ luyện kim, hóa chất, dầu khí cho đến các lĩnh vực như hàng không vũ trụ, y tế và chế biến thực phẩm. Bài viết sau đây của công ty khí công nghiệp DakHien sẽ cung cấp cho bạn thông tin chi tiết về các loại khí công nghiệp phổ biến hiện nay cùng ứng dụng thực tiễn của chúng trong sản xuất và đời sống.

1. Khí công nghiệp là gì?

Khí công nghiệp là các hóa chất ở thể khí (như CO₂, nitơ, argon,...) được sản xuất và sử dụng chủ yếu làm nguyên liệu phục vụ cho các ngành công nghiệp như năng lượng, hóa chất, khai thác và luyện kim.

2. Các loại khí công nghiệp phổ biến và ứng dụng của chúng

Hiện nay, có nhiều loại khí công nghiệp khác nhau nhằm đáp ứng các yêu cầu đa dạng trong từng lĩnh vực sản xuất. Các loại khí công nghiệp phổ biến nhất gồm có:

2.1. Khí CO2

Khí CO2 (carbon dioxide) là một hợp chất hóa học tồn tại ở thể khí trong điều kiện bình thường. Tuy nhiên, trong các điều kiện áp suất và nhiệt độ thích hợp, CO2 có thể chuyển sang thể lỏng hoặc thể rắn (gọi là băng khô).

Về tính chất vật lý, CO2 là khí không màu, không mùi, có tỷ trọng ở 25°C vào khoảng 1,98 kg/m³, nặng hơn không khí khoảng 1,5 lần. Nhiệt độ thăng hoa là -78,48°C, đây là một đặc tính quan trọng của CO2 và được ứng dụng trong các ngành y tế, thực phẩm.

Về tính chất hóa học, CO2 là khí trơ, ít tham gia phản ứng hóa học. Tuy nhiên, trong điều kiện nhiệt độ cao, CO2 có thể phản ứng với các kim loại như Mg, C hoặc Fe và tạo ra khí CO, một khí độc có thể gây nguy hiểm trong không gian kín.

Có thể nói, CO2 là một trong những hợp chất khí có tính ứng dụng quan trọng, phù hợp với nhu cầu đa dạng của nhiều lĩnh vực trong công nghiệp và đời sống:

Công nghiệp thực phẩm: Với khả năng hòa tan tốt trong nước ở áp suất cao, CO2 trở thành thành phần chính tạo ga cho nước ngọt, bia và các loại đồ uống có ga. CO2 ở dạng băng khô được dùng để giữ cho thực phẩm đông lạnh trong suốt quá trình vận chuyển và bảo quản. CO2 còn được ứng dụng trong khâu làm bánh để tạo độ xốp, nở khi nướng bánh.

Sản xuất công nghiệp: Trong ngành cơ khí, CO2 là giải pháp hiệu quả làm khí bảo vệ hồ quang, giúp giảm quá trình oxy hóa kim loại và cải thiện chất lượng mối hàn. Trong khai thác dầu, CO2 giúp nâng cao hiệu suất nhờ khả năng đẩy dầu và điều chỉnh áp suất tầng chứa. CO2 còn là một chất pha loãng trong sơn phun, hỗ trợ tạo lớp phủ đồng đều và giảm hao phí vật liệu.

Đời sống: Với đặc tính không dẫn điện và không cháy, CO2 là lựa chọn hàng đầu cho các đám cháy thiết bị điện và khu vực kín. Ngoài ra, CO2 còn có khả năng tăng tốc quá trình quang hợp của cây trồng trong nhà kính, giúp nâng cao năng suất cây trồng.
Y tế: CO2 giữ vai trò như một chất hỗ trợ kỹ thuật để kích thích phản xạ hô hấp trong chẩn đoán và hồi sức cấp cứu. Với đặc tính dễ bay hơi và không để lại cặn, CO2 là lựa chọn phù hợp để làm sạch các bề mặt thiết bị y tế có yêu cầu cao về độ tinh khiết và độ an toàn sinh học.

2.2. Khí nitơ

Nitơ (N2) là loại khí phổ biến chiếm gần 80% thể tích khí quyển và có số nguyên tử bằng 7 trong bảng tuần hoàn hóa học. Nitơ tồn tại ở hai dạng chính là khí và lỏng, trong đó nitơ lỏng được lưu ý là một chất làm lạnh rất mạnh.

Về tính chất vật lý, khí nitơ không màu, không mùi và không vị. Đặc tính nổi bật nhất là hóa lỏng ở nhiệt độ cực thấp -196°C. Ở trạng thái lỏng, nitơ có tỷ trọng khoảng 0,808 g/mL và khả năng hấp thụ nhiệt nhanh chóng, do đó nitơ lỏng trở thành một trong những chất làm lạnh sâu và tức thời hiệu quả nhất trong tự nhiên.

Về tính chất hóa học, nitơ là khí trơ và rất ít phản ứng hóa học. Tuy nhiên, trong điều kiện nhiệt độ cao hoặc có xúc tác, nitơ vẫn có thể tham gia phản ứng với vai trò linh hoạt.

Nhờ có tính chất ổn định, nitơ đóng vai trò thiết yếu trong nhiều quy trình công nghiệp như:

Công nghiệp chế tạo: Trong các quy trình cần loại bỏ độ ẩm như làm khô đường ống, hệ thống thiết bị, hay xử lý vật liệu dễ cháy, nitơ được xem là lựa chọn an toàn hàng đầu. Việc sử dụng nitơ giúp giảm thiểu đáng kể nguy cơ cháy nổ, đặc biệt khi thao tác với dung môi hữu cơ hoặc vật liệu dễ bắt lửa.
Công nghệ cắt hàn: Nitơ tạo môi trường khí bảo vệ lý tưởng, giúp loại bỏ oxy, ngăn quá trình oxy hóa, từ đó cho ra những đường cắt mịn, đẹp và sạch tạp chất, giúp nâng cao độ chính xác trong sản xuất và giảm hao tổn vật tư.

Dầu khí: Nitơ được sử dụng để làm trơ không gian đầu bể chứa dầu, ngăn chặn hình thành hỗn hợp khí dễ cháy. Đây là một trong những biện pháp an toàn phòng nổ hàng đầu được các tập đoàn năng lượng và nhà máy lọc dầu áp dụng.

Điện tử: Nitơ đóng vai trò như một lớp màng bảo vệ vô hình trước sự oxy hóa bề mặt, đảm bảo bề mặt kim loại sạch trong quá trình sản xuất vi mạch và linh kiện điện tử.
Hóa chất: Trong các nhà máy hóa chất, nitơ thường được dùng để giảm nồng độ oxy trong bồn chứa và hệ thống phản ứng, giúp ổn định điều kiện phản ứng và ngăn chặn nguy cơ cháy nổ.
Công nghiệp thực phẩm: Nitơ lỏng được dùng để làm đông nhanh thịt, hải sản, trái cây, giúp giữ nguyên mùi vị và chất lượng dinh dưỡng, hạn chế hư hại thực phẩm so với cách làm lạnh thông thường.
Y tế: Nitơ lỏng có vai trò là chất bảo quản mẫu sinh học hiệu quả. Người ta cũng dùng nitơ lỏng để đóng băng và loại bỏ các mô bất thường bằng phương pháp xâm lấn tối thiểu.
Đời sống: Các hợp chất nitơ (phân đạm) là nguồn cung dưỡng chất chính cho quá trình sinh trưởng của cây trồng. Trong môi trường hầm lò có nguy cơ cháy khí metan hoặc bụi than, người ta thường phun nitơ để làm loãng hỗn hợp khí cháy, đảm bảo sự an toàn.

2.3. Khí argon

Argon (Ar) là một khí hiếm và có số hiệu nguyên tử 18 trong bảng tuần hoàn. Ở điều kiện tiêu chuẩn, khí argon có dạng khí không màu, không mùi và không phản ứng hóa học.

Argon có khối lượng riêng khoảng 1,784 g/L, nhiệt độ sôi −185,85°C, nhiệt độ nóng chảy −189,34°C và độ hòa tan khoảng 62mg/L ở 20°C. Về tính chất hóa học, argon có tính trơ hóa học tuyệt đối, không cháy, không duy trì sự cháy cũng như không phản ứng với các chất ở điều kiện thường. Đặc điểm này giúp argon trở thành một trong những môi trường khí bảo vệ lý tưởng nhất trong các quy trình sản xuất.

Nhờ tính chất trơ hóa học, argon là khí công nghiệp có giá trị ứng dụng cao trong các lĩnh vực công nghiệp, điện tử, cơ khí và y tế:

Công nghiệp hàn cắt: Trong kỹ thuật hàn TIG, MIG và cắt plasma, argon được sử dụng như khí bảo vệ chất lượng cao, bao phủ mối hàn, ngăn chặn hoàn toàn quá trình oxy hóa. So với nitơ và CO2, sử dụng argon đảm bảo mối hàn sạch, sáng và có độ bền kết cấu cao hơn, đặc biệt trên các vật liệu mỏng và kim loại khó hàn.
Sản xuất đèn và thiết bị chiếu sáng: Trong quy trình sản xuất bóng đèn sợi đốt, đèn huỳnh quang và đèn quảng cáo, argon giúp ngăn quá trình oxy hóa dây tóc vonfram, từ đó kéo dài tuổi thọ bóng đèn và duy trì hiệu suất phát sáng ổn định.

Công nghệ điện tử: Argon với tính trơ tuyệt đối là giải pháp quan trọng trong các dây chuyền công nghệ cao, giúp tạo môi trường có độ tinh khiết cao để sản xuất chip bán dẫn, màn hình tinh thể lỏng và vi mạch điện tử.

Bảo quản thực phẩm, dược phẩm, vật liệu y tế: Argon có khả năng ngăn quá trình oxy hóa mạnh hơn cả nitơ nên thường được sử dụng trong đóng gói thực phẩm cao cấp, sản phẩm y tế hoặc dược phẩm sinh học có giá trị cao.
Phòng thí nghiệm và nghiên cứu: Argon được sử dụng như khí nền trong kỹ thuật sắc ký khí giúp bảo toàn chất lượng dữ liệu và độ chính xác phép đo trong các nghiên cứu môi trường, dược phẩm, hóa chất và vật liệu.

2.4. Khí hydro

Hydro (H2) là nguyên tố đầu tiên trong bảng tuần hoàn với số hiệu nguyên tử là 1. Hydro tồn tại ở nhiều dạng khác nhau, tùy thuộc vào điều kiện môi trường. Trong đó dạng khí là phổ biến nhất ở điều kiện nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn.

Tính chất vật lý của hydro là khí không màu, không mùi, không vị. Ở điều kiện tiêu chuẩn, hydro có nhiệt độ sôi cực thấp (-252,9°C) và dễ hóa lỏng. Về mặt hóa học, hydro là chất khử mạnh, có khả năng tham gia vào nhiều phản ứng hóa học sinh nhiệt lớn, đặc biệt là phản ứng với oxy để tạo ra nước. Phản ứng này tạo ra hiệu suất năng lượng cao và sạch nên hydro được đánh giá là giải pháp sạch cho sản xuất năng lượng trong tương lai.

Hydro là nguồn nguyên liệu tiềm năng trong các ngành công nghiệp then chốt, bao gồm hàng không vũ trụ, luyện kim, năng lượng tái tạo và y học hiện đại:

Công nghiệp luyện kim và gia công kim loại: Khí hydro tạo ra ngọn lửa có nhiệt độ cao, ổn định mà không sinh khí độc hại, phù hợp trong các quy trình nhiệt luyện inox, thép hợp kim và các kim loại màu.
Hàng không vũ trụ: Hydro lỏng là chất tiềm năng được nhiều cơ quan không gian quốc tế như NASA và ESA chú trọng phát triển để làm nhiên liệu chính cho tên lửa và tàu vũ trụ. Khi kết hợp với oxy lỏng, hydro cho ra phản ứng sinh nhiệt cực lớn mà không tạo ra chất thải độc hại, giúp giảm thiểu rủi ro môi trường.

Phòng thí nghiệm: Trong kỹ thuật sắc ký khí, hydro được sử dụng như khí mang có độ tinh khiết cao và khối lượng phân tử nhỏ, giúp tăng độ nhạy và phân giải của thiết bị.

Y tế: Khí hydro là một giải pháp đầy tiềm năng trong xu hướng chăm sóc sức khỏe hiện đại nhờ vào khả năng chống oxy hóa mạnh. Khí hydro có thể trung hòa hiệu quả các gốc tự do một cách hiệu quả và an toàn qua dạng khí hydro tinh khiết và nước hydro.

2.5. Khí oxy

Oxy (O) là một nguyên tố hóa học phổ biến và có số nguyên tử là 8 trong bảng tuần hoàn. Ở điều kiện thường, oxy tồn tại dưới dạng khí không màu, không mùi, không vị. Khi được hóa lỏng ở nhiệt độ -182,96°C hoặc hóa rắn ở -218,4°C, oxy chuyển sang trạng thái có màu xanh nhạt đặc trưng.

Về tính chất vật lý, khí oxy có khối lượng riêng 1,429 g/L ở điều kiện tiêu chuẩn và độ tan trong nước lạnh khoảng 30 cm³/lít ở 20°C. Về mặt hóa học, oxy là một trong những chất oxy hóa mạnh nhất trong tự nhiên, có thể phản ứng với hầu hết các nguyên tố (ngoại trừ nhóm khí hiếm). Phản ứng đốt cháy với hydrocarbon, kim loại, hoặc vật chất hữu cơ đều cho ra nhiệt lượng lớn.

Không chỉ là nguyên tố thiết yếu cho sự sống, oxy còn giữ vai trò quan trọng nền công nghiệp hiện đại như:

Công nghiệp luyện kim: Oxy đóng vai trò như chất tăng cường quá trình đốt cháy và khử oxit kim loại. Sử dụng oxy tinh khiết không chỉ giúp tối ưu hóa hiệu suất nhiệt, mà còn giảm phát sinh khí thải. Khi được thổi trực tiếp vào buồng đốt hoặc lò nung, oxy giúp nhiệt độ ngọn lửa tăng mạnh, từ đó giảm thời gian gia công và tiết kiệm nhiên liệu.
Công nghệ hóa chất: Oxy là chất tham gia trực tiếp vào quá trình tạo ethylene oxide trong sản xuất nhựa polyester, chất tẩy rửa và dung môi. Ngoài ra, oxy còn được sử dụng để sản xuất chloroethene và các hợp chất hữu cơ chứa nhóm -OH.
Xử lý nước: Oxy đóng vai trò kích hoạt vi sinh vật hiếu khí để phân hủy chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt và công nghiệp. Các hệ thống sục khí bằng oxy tinh khiết cho hiệu quả cao hơn nhiều so với sục khí bằng không khí thông thường.

Năng lượng: Trong các tuabin nhiệt và tế bào nhiên liệu oxy-hydro, sử dụng oxy cho phép tạo ra năng lượng cơ học hoặc điện năng với hiệu suất cao và khí thải thấp. Do đó oxy là giải pháp quan trọng trong xu thế chuyển đổi sang năng lượng xanh.

Hàng không vũ trụ: Oxy lỏng là thành phần chính trong hỗn hợp đẩy của tên lửa nhiên liệu lỏng. Hệ thống cung cấp oxy cá nhân cũng là thành phần không thể thiếu trong bộ đồ không gian, giúp cung cấp và duy trì oxy ổn định cho sự sống.
Y tế: Trong y học hiện đại, oxy được xem là liệu pháp hỗ trợ hô hấp thiết yếu cho bệnh nhân suy hô hấp, phẫu thuật, hồi sức cấp cứu. Đặc biệt, oxy tinh khiết còn ức chế và tiêu diệt vi khuẩn kỵ khí trong điều trị nhiễm trùng và phòng ngừa biến chứng hậu phẫu.
Đời sống: Trong ngành thực phẩm, oxy được bổ sung vào bao bì MAP để bảo quản, giúp ức chế vi sinh vật và duy trì màu sắc tự nhiên cho thực phẩm. Trong nuôi trồng thủy sản, hệ thống cấp oxy hòa tan giúp cải thiện mật độ nuôi và tăng sức đề kháng cho vật nuôi thủy sinh.

3. Khí công nghiệp có vai trò gì trong sản xuất và đời sống?

Khí công nghiệp ngày càng trở thành một yếu tố hạ tầng kỹ thuật thiết yếu, đóng vai trò nền tảng trong nhiều lĩnh vực sản xuất và đời sống hiện đại.

Luyện kim, hóa chất, điện tử và dầu khí: Các ngành sản xuất thường có rủi ro cao, việc sử dụng các loại khí công nghiệp là giải pháp cốt lõi để đảm bảo an toàn, tối ưu hóa hiệu suất.
Bảo quản, chế biến thực phẩm, sản xuất dược phẩm và vật liệu y tế: Khí công nghiệp giúp nâng cao giá trị sản phẩm đầu ra, giảm tỷ lệ hao hụt và hỗ trợ đạt chuẩn xuất khẩu thông qua việc kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm, oxy hóa và phản ứng phụ.
Năng lượng tái tạo và hàng không vũ trụ: Trong xu hướng phát triển năng lượng sạch, khí công nghiệp là chất xúc tác bền vững, hỗ trợ mô hình kinh tế giảm phát thải và tối ưu hóa hiệu suất năng lượng từ nguồn tái tạo.

Phục vụ trong y tế và nghiên cứu: Khí công nghiệp đóng vai trò như một chất hỗ trợ phù hợp với yêu cầu nghiêm ngặt về độ tinh khiết, không phản ứng và an toàn sinh học trong y tế và phòng thí nghiệm.

*Ứng dụng quan trọng của các khí công nghiệp*

Góp phần cải thiện đời sống con người: Một số ứng dụng khí công nghiệp đã đi vào đời sống thường nhật như các hệ thống chữa cháy chuyên dụng, tăng năng suất cây trồng và năng suất nuôi trồng thủy sản, cung cấp khí bảo quản và chế biến thực phẩm, cung cấp khí làm lạnh.

4. Công ty sản xuất khí công nghiệp uy tín

Với hơn 25 năm sản xuất khí CO2 công nghiệp, Công ty Cổ phần Khoáng sản Đắk Lắk ngày càng chứng minh được uy tín và chất lượng của mình đối với nhiều đối tác doanh nghiệp lớn trong các ngành công nghiệp và y tế.

Không chỉ có kinh nghiệm lâu năm, DakHien còn đảm bảo sản phẩm đạt chất lượng vượt trội nhờ vào việc tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn và bền vững trong quá trình sản xuất, cũng như hệ thống kiểm soát chất lượng đầu ra nghiêm ngặt. Mỗi sản phẩm khi được giao đến tay khách hàng đều đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế về an toàn và hiệu quả.

Đặc biệt, DakHien cung cấp các sản phẩm khí công nghiệp có độ tinh khiết cực cao lên đến 99,99%, đảm bảo không chứa tạp chất, không mùi và có hàm lượng nước cực thấp, hoàn toàn phù hợp với các tiêu chuẩn nghiêm ngặt của các ngành thực phẩm, dược phẩm, y tế và điện tử.

Khí công nghiệp đóng vai trò ngày càng quan trọng trong đời sống và sản xuất công nghiệp. Chất lượng sản phẩm không ngừng được nâng cao, không chỉ đáp ứng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về độ tinh khiết mà còn được đánh giá là có tiềm năng lớn trong việc ứng dụng vào các giải pháp năng lượng xanh. Để mua khí CO2 công nghiệp chất lượng cao, hãy liên hệ ngay với DakHien nhé.