گاز کالیبراسیون چه نوع گازی است؟

مخلوط­­های گازی باید مطابق با الزامات استانداردهای کیفیت، باشد. این استانداردها منابعی را برای صحت و دقت فراهم می­کنند. همچنین استفاده از گاز با توجه به تاریخ انقضا آن بسیار مهم است. استفاده از گاز نادرست می­تواند دلیلی بر ارایه نتایج نادرست باشد و حتی می­تواند خطرآفرین باشد.

گاز کالیبراسیون گازی است که دارای ترکیب و غلظتی دقیق است و برای کالیبراسیون دستگاه­ها و حسگرهای مختلف آنالیز گاز بخصوص در صنایعی که نیاز به دقت بالایی دارند، مانند صنایع پتروشیمی، تولید برق و پایش کیفیت هوا استفاده می­شوند.

متخصصان برای فرایند کالیبراسیون، از مخلوط گازهایی استفاده می کنند که می­تواند حاوی مونوکسید کربن (CO)، دی اکسید کربن (CO₂)، دی اکسید نیتروژن (NO₂)، سولفید هیدروژن (H₂S)، متان (CH₄)، اکسیژن (O₂)، دی اکسید گوگرد (SO₂)، آمونیاک (NH₃) و غیره باشد.

انواع گازهای کالیبراسیون

گازهای کالیبراسیون برای اطمینان از دقیق بودن حسگرهای تشخیص گاز ، ضروری هستند. گاز کالیبراسیون، که گاهی به آن گاز تخصصی یا مخلوط گاز کالیبراسیون نیز گفته می­شود، مخلوطی از گازهایی است که برای آزمایش دستگاه­ها، مانند آشکارساز گازهای خطرناک، برای خوانش دقیق استفاده می­شود. خوانش دقیق برای اطمینان از ایمنی همه ضروری است.

گازهای کالیبراسیون به دو دسته تقسیم می شوند:

-گازهای کالیبراسیون صفر( Zero Calibration Gases )

گازهای کالیبراسیون صفر، برای آشکارسازهای گاز که با ساختارهای گاز آنالیت کالیبره شده و حاوی گازهای قابل اشتعال نیستند، استفاده می شود. برخلاف گازهای کالیبراسیون گسترده، گازهای کالیبراسیون صفر حاوی گازی نیستند که دستگاه تشخیص می­دهد.گاز کالیبراسیون صفر معمولا نیتروژن است زیرا یک گاز بی اثر است، به این معنی که در شرایط عادی با سایرگازها واکنش نشان نمی­دهد. به عنوان نمونه گاز کالیبراسیون صفر برای آنالایزر اکسیژن و کربن دی اکسید، نیتروژن است.

-گازهای کالیبراسیون گسترده (Span Calibration Gases)

گازهای کالیبراسیون گسترده، دارای غلظت مشخصی از گازهای خاص هستند و در دستگاه­ها و آشکارسازهایی که می­توانند آن گازها را اندازه­گیری و تشخیص دهند، استفاده می­شوند. برای مثال، یک آشکارساز گاز که برای اندازه‌گیری و تشخیص مونوکسید کربن، متان و سولفید هیدروژن استفاده می‌شود، باید با مخلوط گاز کالیبراسیون گسترده حاوی این سه گاز کالیبره شود.

مزایا و کاربرد استفاده از گاز کالیبراسیون چیست؟

بسیاری از صنایع از گازهای کالیبراسیون برای حفظ محیط­های کاری ایمن استفاده می­کنند، مانند استخراج نفت، تولید، و حتی اولین واکنش دهنده هایی که گازهای بالقوه کشنده را در یک سناریوی نجات آزمایش می­کنند. از جمله مزایای استفاده از گاز کالیبراسیون می­توان به موارد زیر اشاره کرد :

1.کیفیت گازهای کالیبراسیون، موجب افزایش دقت و کاهش خطای اندازه گیری دستگاه­ها و آشکارسازها می­شود.

2.افزایش اطمینان از نتایج اندازه گیری توسط کالیبره کردن دستگاه­ها توسط گازهای کالیبراسیون

3. حفظ کارآمدی و افزایش طول عمر دستگاه­های اندازه گیری.

 به طور کلی، گازهای کالیبراسیون در مناطقی که اندازه­گیری دقیق مهم است، برای ارائه کنترل کیفیت و دقت علمی بسیار مورد نیاز است. به این ترتیب است که گاز کالیبراسیون به طور گسترده در آزمایشگاه­ها برای دستگاه­ها و حسگرهای مختلف که غلظت گاز یا نرخ جریان را اندازه­گیری می­کنند، استفاده می­شود. این می­تواند دستگاه­های کروماتوگرافی گازی باشد که اجزای یک مخلوط گازی را جدا و تجزیه و تحلیل می­کند. جریان­سنج گاز برای اندازه­گیری نرخ جریان گاز از طریق خط لوله یا فرآیند نیز نیازمند دستگاه­های حاوی گاز های کالیبراسیون برای دستیابی به دقیق­ترین نتایج هستند.

مخلوط‌های گازی کالیبراسیون برای کالیبره کردن کروماتوگراف‌های گازی که برای کنترل انتشار گازهای گلخانه‌ای از دودکش‌های صنعتی موجود در کارخانه‌های مواد شیمیایی، نیروگاه‌های دفع زباله و نیروگاه‌های حرارتی یافت می‌شوند، استفاده می‌شوند که نیاز به تجزیه و تحلیل انتشار مداوم دارند.

دستگاه­های تنفسی فرد را قادر می­سازد برای مدتی طولانی یا کوتاه در فضای غیر قابل تنفس و مسموم بماند و همچنان ظرفیت کامل جسمی و ذهنی خود را حفظ کند.  این دستگاه در معادن، کارخانه‌های گاز، کارخانه‌های شیمیایی، آهن‌سازی، کارخانه‌های فولاد، صنایع ذوب و متالورژی، پالایشگاه‌های نفت و آتش نشانی و کوهنوردان مورد نیاز است. دستگاه تنفس باید از چنان کارایی و قابلیت اطمینانی برخوردار باشد که ایمنی در برابر گازهای سمی، اتمسفربا کمبود اکسیژن، گرمای شدید، رطوبت بالا و خرابی و سقوط در هنگام فاجعه را تضمین کند. بنابراین ضروری است که دستگاه تنفسی در شرایط مختلف، از خلوص اکسیژن تنفس شده اطمینان حاصل کند و آزمایش های دقیق فیزیولوژیکی، فیزیکی، شیمیایی را پشت سر بگذارد.

بر اساس قوانین ملی و اروپایی، آلایندگی موتور خودرو باید به طور منظم مطابق با استانداردهای دقیق اندازه­گیری شود. بنابراین، این قانون، آزمایش‌کنندگان انتشار گازهای گلخانه‌ای و مهندسان تحقیقاتی را ملزم می‌کند که از گازهای با خلوص بسیار بالا و مخلوط‌های گاز کالیبراسیون بسیار دقیق استفاده کنند که نه تنها باید این الزامات استاندارد محصول را برآورده کنند، بلکه باید گواهی شده و از نظر اندازه‌شناسی به یک مرجع قابل ردیابی باشند. این مخلوط ها معمولاً حاوی اجزای خاصی مانند اکسید کربن (CO)،  اکسید نیتروژن (NO)،  دی اکسید کربن (CO₂)،  اکسیژن (O₂) و هیدروکربن هایی مانند متان یا پروپان هستند.

همچنین در صنعت پتروشیمی، مخلوط­های گازی کالیبراسیون برای کالیبره کردن کروماتوگراف­های گازی برای تعیین ترکیب واقعی گازهای پالایشگاه استفاده می­شود. به عنوان مثال، مخلوط‌های گاز مبتنی بر هیدروژن در فرآیندهای پالایش نفت خام برای اندازه‌گیری ترکیب جریان‌های گاز تولید شده در ستون‌های تقطیر استفاده می‌شوند، بنابراین امکان کنترل دقیق فرآیندهای تبدیل را فراهم می‌کنند.

• نمونه ­هایی ازانواع مخوط های گازی کالیبراسیون

انتخاب گاز کالیبراسیون مناسب، مهم­ترین قدم است. گازی باید انتخاب شود که با نوع گازی که باید اندازه گیری شود مطابقت داشته باشد و غلظتی مشابه با غلظتی که انتظار می­رود در نمونه یافت شود، داشته باشد. نمونه­هایی از انواع مخلوط­های گازی به شرح زیر است :

• گاز کالیبراسیون هیدروکربنی

مخلوط های گازی هیدروکربنی، شامل ترکیباتی هستند که از هیدروژن و کربن تشکیل شده‌اند. و بر اساس تعداد و نوع اتم‌های کربن و نحوه اتصال آن‌ها به هم، می‌توانند به چند گروه اصلی تقسیم شوند. از این مخلوط­ها به عنوان گاز کالیبراسیون در صنایع شیمیایی، نفت و گاز، آشکار ساز ها و دستگاه­های تست­ آلایندگی خودرو و کالیبره کردن مشعل­ها می­توان استفاده کرد. نمونه هایی از مخلوط­های گازی هیدروکربنی می­توان به موارد زیر اشاره کرد:

• Methane, Acetylenes, Ethane, Ethylene, Propane

از مخلوط­های گازی کالیبراسیون هیدروکربنی مذکور برای کالیبراسیون و بررسی عملکرد صحیح دستگاه‌های گاز کروماتوگرافی آزمایشگاهی، کروماتوگرافی گازی کنترل فرآیند و آنالایزرها و آشکارسازهای گاز  در پالایشگاه‌های نفت و گاز طبیعی و کارخانه‌های مواد شیمیایی استفاده می‌شوند.

• BTEX in Nitrogen

این مخلوط گازی حاوی بنزن (C₆H₆)، تولوئن (C₇H₈)، اتیل بنزن (C₈H₁₀) و زایلن (C₈H₁₀) در بالانس نیتروژن در طیف وسیعی از غلظت­ها است که عمدتاً به عنوان یک مخلوط گاز کالیبراسیون برای کروماتوگراف­های گازی نصب شده در واحدهای کنترلی برای نظارت بر کیفیت هوا استفاده می­شود.

• Propane in Air

 این یک مخلوط گاز حاوی پروپان (C₃H₈) در طیف وسیعی از غلظت ها است که معمولاً در زمینه های زیست محیطی و خودرو استفاده می شود. برای نظارت بر کیفیت هوا به عنوان یک مخلوط گاز کالیبراسیون برای کروماتوگراف‌های گازی نصب شده در واحدهای کنترلی که توسط بدنه‌های کنترل محیطی کار می‌کنند و در دنیای خودرو برای تجزیه و تحلیل گازهای خروجی در طول آزمایش انتشار موتور استفاده می‌شود.

• گاز کالیبراسیون انواع سنسورها آنالایزرها و نشت یاب­ها

گاز کالیبراسیون سنسورها، آنالایزرها و نشت یاب­ها برای کالیبره کردن انواع مختلفی از آنالایزرها برای استفاده توسط پالایشگاه‌های نفت و گاز طبیعی و کارخانه‌های مواد شیمیایی برای کالیبراسیون و عملکرد صحیح دستگاه‌های گاز کروماتوگرافی آزمایشگاهی، کروماتوگرافی گازی کنترل فرآیند و آنالایزرها و آشکارسازهای گاز برای تست میزان آلایندگی خودروها و … استفاده می‌شوند. مانند:

• گازهای کالیبراسیون در دستگاه­های تست آلایندگی خودرو :

         40% هیدروژن و 60% نیتروژن در دستگاه های تست آلایندگی خودرو برای اندازه گیری میزان آلاینده های خروجی از اگزوز خودرو استفاده می شوند. هیدروژن یک گاز سوختنی است که می تواند شبیه به گازهای خروجی اگزوز باشد. همچنین نیتروژن یک گاز خنثی و غیرسمی است که به عنوان حامل هیدروژن عمل می­کند. بنابراین ترکیب این دو گاز می­تواند برای کالیبره کردن دستگاه­های تست آلایندگی خودرو مناسب باشد.

• گازهای کالیبراسیونLEL

حد پایین انفجار (Lower Explosive Limit) کوچکترین نسبت حجمی ماده قابل اشتعال به هوا می باشد که قابلیت انفجار دارد. به بیان دیگر، به کمترین درصد غلظت یک گاز یا بخار گفته می شود که با قرار گیری در نزدیکی جرقه، شعله یا گرما می تواند منفجر شود. در صورتی که این غلظت کمتر از LEL تعیین شده باشد، حتی در حضور جرقه و گرما نیز امکان اشتعال گاز وجود ندارد. جهت کالیبراسیون سنسورهای انواع دتکتورها و آنالایزرهای گازی ، انواع دستگاه­های گاز سنج ونشت یاب و هشدار دهنده های وجود گاز های اشتعال زا در معادن ،پالایشگاه­ها در صنایع گاز و … استفاده می­شود.

• گاز های کالیبراسیون کربن دی اکسید (CO2)

دی اکسید کربن یکی از رایج­ترین ترکیبات در جهان است. CO₂ گازی نامرئی بوده و مخلوط های گازی کالیبراسیون حاوی کربن دی اکسید عمدتا به عنوان آشکار ساز یا دتکتورهای دی اکسید کربن استفاده می شود.

نمونه هایی از این مخلوط های گازی به شرح زیر است:

• 900 ppm CO₂, 18ppmCO, 20.9% O₂

• 2% CO₂, 10ppm C₂H₄, 2%O₂

• 50ppm CO, 5000ppm CO₂

• گاز کالیبراسیون ناکس (NOX)

اکسید نیتریک و دی اکسید نیتروژن را می توان به نام گاز ناکس (NOx) شناخت که این به دلیل قابلیت تبدیل متقابل این دو در واکنش ‌های اسماگ فتوشیمیایی خواهد بود. در واقع می­توان اینگونه عنوان کرد که یکی از انواع گاز ناکس (NOx) با نام دی اکسید نیتروژن با فرمول شیمیایی NO₂ به صورت توأمان، هم آلاینده اولیه و هم ثانویه است. از میان انواع گاز ناکس (NOx) یا همان اکسیدهای نیتروژن، گاز دی اکسید نیتروژن بالاترین غلظت را در هوای آزاد به خود اختصاص داده است. این نمونه گاز ناکس (NOx) در نگاه کلی به رنگ قرمز مایل به نارنجی نزدیک به قهوه ای و دارای نقطه جوش بیست و یک درجه سانتی گراد و فشار جزئی است که آن را در حالت گازی نگاه خواهد داشت . از ترکیب گاز ناکس در ازت برای سنجش آلاینده های محیطی استفاده می­کنند. مخلوط گازی حاوی اکسید نیتروژن (NO) در طیف وسیعی  معمولاً در زمینه‌های زیست‌محیطی و خودرو استفاده می‌شود. برای نظارت بر کیفیت­هوا به عنوان یک مخلوط گاز کالیبراسیون برای کروماتوگراف‌های گازی نصب شده در واحدهای کنترلی که توسط بدنه‌های کنترل محیطی کار می‌کنند و در دنیای خودرو برای تجزیه و تحلیل گازهای خروجی در طول آزمایش انتشار موتور استفاده می‌شود.

• گاز کالیبراسیون کلر

گاز کالیبراسیون کلر در بالانس نیتروژن و در بالانس هوا موجود است و عموما برای کالیبره کردن آشکارسازهای گاز کلر مورد استفاده قرار می گیرد.

• گاز استاندارد دستگاه آنالیز تنفسی

ونتیلاتورها نقش حیاتی در تامین اکسیژن بیماران مبتلا به نارسایی تنفسی و اطمینان از اشباع اکسیژن بیمار تا سطوح بالای 50 درصد به طور مداوم دارند. بنابراین این امر مهم است که دستگاه­های مذکور به دقت کالیبره شوند. جهت اطمینان از صحت و دقت ونتیلاتور از مخلوط گاز کالیبراسیون شامل 30، 60 و یا 90 درصد اکسیژن در بالانس نیتروژن، گاز کربن دی اکسید و اکسیژن به ترتیب برای بررسی صحت آنالایزرهای گاز کربن دی اکسید و اکسیژن استفاده می­شود. علاوه براین گازهای اکسیژن،کربن دی اکسید و نیتروژن در کالیبراسیون دستگاه­های موجود در  اتاق های عمل مراکز آزمایشگاهی پزشکی و دستگاه­های تنفسی و … استفاده می­شود.

ترکیب 5ppm کربن دی اکسید و 10-20%  اکسیژن در بالانس نیتروژن در کالیبره کردن دستگاه­های آنالیز خون بکار می­رود.

• گاز کالیبراسیون استاندارد آنالایزرهای آنلاین

آنالایزر های آنلاین گاز، دستگاه­ها و حسگرهایی هستند که به طور مداوم و پیوسته ترکیب و غلظت گازها و مخلوط های گازی را در صنایع و حوزه­های گوناگون مانند صنایع پتروشیمی، پزشکی، محیط زیست و کنترل آلاینده­های هوا و… استفاده می­شوند.

آنالایزر اکسیژن برای اندازه گیری اکسیژن پس از احتراق استفاده می شود. آنالایزر اکسیژن داده هایی را برای کنترل هوای سوخت در فرآیند احتراق فراهم می­کند. آنالایزرهای اکسیژن نقش حیاتی در کیفیت فرآیند، ایمنی، کاربردهای محیطی و فرآیند احتراق دارند. نظارت بر سطح اکسیژن برای برخی از صنایع به دلایل ایمنی، جلوگیری از ایجاد حادثه و نشت گازهای خطرناک، اجباری است. آنالایزرهای گازهای سوخت فسیلی دستگاه های الکترونیکی هستند که وظیفه اصلی اندازه گیری گازهای بالقوه مضر مانند دی اکسید کربن یا مونوکسید کربن را دارند. علاوه بر این، آنالایزرهای گاز سوخت فسیلی را می توان برای اندازه گیری عوامل دیگر مانند دمای هوا و سطح اکسیژن برای تعیین اینکه آیا دستگاه به درستی تهویه می شود استفاده کرد. گازهای کالیبراسیونی که برای آنالایزرهای گازی استفاده می­شود بطورمعمول اکسیژن، نیتروژن بدلیل بی اثر بودن  با سایرگازها و کربن دی اکسید می­باشد.

همانطور که پیش­تر اشاره شد، گازهای کالیبراسیون، مخلوط­های گازی  مهمی برای بررسی و تنظیم دستگاه­ها و حسگرهای آنالیز گاز برای عملکرد صحیح و ارائه نتایج اندازه­گیری دقیق هستند. استفاده از گازهای کالیبراسیون قابلیت اطمینان تجزیه و تحلیل و اندازه­گیری در صنایع را بهبود می­بخشد، جایی که حفظ استانداردهای کیفیت و ایمنی مهم است. نگهداری و مراقبت مناسب از گاز کالیبراسیون برای اطمینان از حفظ غلظت و دقت گاز مهم است. گاز کالیبراسیون باید در جای خشک و خنک نگهداری شود. دور از نور خورشید و منابع گرما. سیلندر گاز و تجهیزات اتصال را به طور منظم باید بررسی شود تا از عدم نشتی اطمینان حاصل کنید.