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 защитные газы и газы с ограниченным содержанием О2. В первом случае содержание О2 в защитных газах обычно 0,001% и ниже, содержание др. компонентов определяется конкретными условиями. В защитном газе, используемом в противопожарных целях, присутствие О2 допустимо (до 5%), а в газе, предназначенном для хранения пищ. продуктов, даже необходимо (от 2 до 15%).
Защитные газы на основе благородных газов (преим. Аr) используют в произ-ве радиоактивных и химически активных металлов и нек-рых сплавов, в технологии полупроводниковых материалов, при дуговой электросварке, в источниках света. Водород применяют при термич. обработке высоколегированных и кремнистых сталей. Азот - защитный газ с широкой сферой использования: в газах с ограниченным содержанием О2 его применяют непосредственно; в произ-ве бескислородных защитных газовазот 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 защитные газы часто получают каталитич. диссоциацией NH3 при 600-800 °С, в результате чего образуется т. н. несожженный диссоциированный аммиак (25% N2, ок. 75% Н2, 0,01-0,05% NH3). Его применяют непосредственно или смешивают с азотсодержащими потоками. Смесь очищают от О2 каталитич. гидрированием (добавляемый поток - N2) и сжиганием (добавляемый поток воздух), получая т. н. сожженный диссоциированный аммиак (4-20% Н2, остальное - N2). Из несожженного диссоциированного аммиака в результате адсорбции N2 при комнатной т-ре цеолитами получают также высокочистый водородный защитный газ (99,999% Н2).
Самый распространенный метод получения защитных газов - сжигание углеводородных топлив. При коэф. избытка воздуха, подаваемого на сжигание, меньшем стехиометрич. (a < 1), производят бескислородный защитный газ, при a > 1 газ с ограниченным содержанием О2. Пламенное сжигание при a = 0,6-0,9 приводит к получению т. н. экзогаза (5,0-11,5% СО2, 10 1% СО, 15 1% Н2, 1 0% СН4, 69,0 86,5% N2; первая
цифра соответствует a = 0,6-0,7, вторая - a = 0,9-0,95). После охлаждения экзогаз используют непосредственно или подвергают дополнит. кондиционированию по одной из трех след. схем: осушают до остаточного содержания Н2О 100 мг/м3 и менее; очищают от СО2 и осушают (состав -15-1% СО, 15,5-1,0% Н2, 73-98% N2); освобождают от СО, очищают от СО2 и осушают (15-1% Н2, 85-99% N2). Осушку осуществляют с помощью силикагелей и цеолитов, удаление СО2 - жидкими поглотителями или цеолитами. Применение последних обеспечивает одновременную осушку и очистку до остаточного содержания СО2 - от 0,1 до 0,001%. Удаление СО производят каталитич. водопаровой конверсией его в Н2 и СО2 при 450 °С.
При каталитич. сжигании прир. газа (900-950 °С) с a = 0,25 и подводе теплоты от дополнит. источников получают т. н. эндогаз (0-0,5% СО2, 19-20% СО, 39-40% Н2, 0,5-1,0% СН4, ок. 40% N2). Из-за сравнительно низкой эксплуатац. надежности установок эндогаз постепенно заменяют экзогазом, очищенным от СО2.
Защитные газы с ограниченным содержанием О2 противопожарного назначения образуется при сжигании топлива с a > 1. Газ для хранения пищ. продуктов получают: 1) при т. н. пассивном методе - самопроизвольно, в результате дыханияплодов и овощей, хранимых в герметичных камерах (состав корректируют, удаляя избыток СО2 с помощью мембран или адсорбентов); 2) при т. н. активном методе - сжиганием углеводородного топлива при a > 1 и очисткой образующихся газов от избыточного кол-ва СО2 посредством адсорбентов. Второй метод обеспечивает быстрое получение защитных газов оптим. состава и поддержание концентраций компонентов с точностью b0,5%, что особенно важно для хранения скоропортящейся продукции.
Установки для получения защитных газов выпускают, как правило, в виде автономных полностью автоматизир. систем.
=== Исп. литература для статьи «ЗАЩИТНЫЙ ГАЗ»: 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.