Питання № 2 Як отримують кисень у лабораторії та в промисловості? Напишіть рівняння відповідних реакцій. Чим відрізняються ці методи друг від друга?

Відповідь:

У лабораторії кисень можна одержати такими способами:

1) Розкладання перекису водню у присутності каталізатора (оксиду марганцю

2) Розкладання бертолетової солі (хлорату калію):

3) Розкладання перманганату калію:

У промисловості кисень одержують із повітря, в якому його міститься близько 20% за обсягом. Повітря зріджують під тиском та при сильному охолодженні. Кисень та азот (другий основний компонент повітря) мають різні температури кипіння. Тому їх можна розділити перегонкою: азот має нижчу температуру кипіння, ніж кисень, тому азот випаровується раніше за кисень.

Відмінності промислових та лабораторних способів отримання кисню:

1) Усі лабораторні способи отримання кисню хімічні, тобто у своїй відбувається перетворення одних речовин на інші. Процес отримання кисню з повітря - фізичний процес, оскільки перетворення одних речовин на інші не відбувається.

2) З повітря кисню можна одержувати у значно більших кількостях.

Кисень є одним із найбільш застосовуваних людством газів, він широко використовується практично у всіх сферах нашої життєдіяльності. Металургія, хімічна промисловість, медицина, народне господарство, авіація - ось лише короткий перелік сфер, де без цієї речовини не обійтися.

Отримання кисню здійснюється відповідно до двох технологій: лабораторної та промислової. Перші методики виробництва безбарвного газу базуються на хімічних реакціях. Кисень одержують у результаті розкладання перманганату калію, бертолетової солі або перекису водню у присутності каталізатора. Проте лабораторні методики що неспроможні повністю задовольнити потреби у цьому унікальному хімічному елементі.

Другий спосіб отримання кисню полягає в кріогенній ректифікації або з використанням адсорбційної або мембранної технологій. Перша методика забезпечує високу чистоту продуктів поділу, але має триваліший (порівняно з іншими методами) пусковий період.

Адсорбційні кисневі установки зарекомендували себе одними з найкращих серед високопродуктивних систем виготовлення збагаченого киснем повітря. Вони дають можливість отримувати безбарвний газ чистотою до 95% (до 99% із застосуванням додаткового ступеня очищення). Їхнє використання виправдане в економічному плані, особливо в ситуаціях, коли немає необхідності в кисні високої чистоти, за який довелося б переплачувати.

Основні характеристики кріогенних систем

Вас цікавить виробництво кисню з чистотою до 99,9%? Тоді зверніть увагу на установки, що працюють на основі кріогенної технології. Переваги систем для виробництва кисню високої чистоти:

• тривалий ресурс роботи установки;
• висока продуктивність;
• можливість одержувати кисень чистотою від 95 до 99,9%.

Але через великі габарити кріогенних систем, неможливості швидкого запуску та зупинки та ін. факторів використання кріогенного обладнання далеко не завжди є доцільним.

Принцип дії адсорбційних установок

Схему роботи кисневих систем з використанням адсорбційної технології можна представити так:

• стиснене повітря рухається в ресивер, в систему повітропідготовки для позбавлення від механічних домішок та фільтрації від крапельної вологи;
• очищене повітря направляється в адсорбційний повітророзподільний блок, до складу якого входять адсорбери з адсорбентом;
• під час роботи адсорбери перебувають у двох станах - поглинання та регенерації; на стадії поглинання кисень надходить у кисневий ресивер, а азот на стадії генерації відводиться в атмосферу; після чого кисень прямує споживачеві;
• у разі необхідності тиск газу може бути збільшено за допомогою дотискного кисневого компресора з наступним заправленням у балони.

Адсорбційні комплекси відрізняються високим рівнем надійності, повною автоматизацією, простотою в обслуговуванні, невеликими габаритами та вагою.

Переваги газорозподільних систем

Установки та станції із застосуванням адсорбційної технології для отримання кисню широко використовуються в різних сферах: при зварюванні та різанні металів, у будівництві, риборозведенні, вирощуванні мідій, креветок і т. д.

Переваги газорозподільчих систем:

• можливість автоматизації процесу одержання кисню;
• відсутність особливих вимог до приміщення;
• швидкий запуск та зупинка;
• висока надійність;
• низька собівартість одержуваного кисню.

Вигідні сторони адсорбційних установок НВК «Грасіс»

Вас цікавить виробництво кисню способом, що використовується в промисловості? Ви хотіли б отримувати кисень за мінімальних фінансових витрат? Науково-виробнича компанія «Грасіс» допоможе вирішити ваше завдання на найвищому рівні. Ми пропонуємо надійні та ефективні системи для отримання кисню з повітря. Ось основні відмінні риси виробленої нами продукції:

• повна автоматизація;
• продумані до дрібниць конструкції;
• сучасні системи контролю та управління.

Кисень, що виробляється нашими повітророзділювальними адсорбційними установками, має чистоту до 95% (з опцією доочищення до 99%). Газ з такими характеристиками широко використовується в металургії при зварюванні та різанні металів, у народному господарстві. У обладнанні, що виробляється нами, застосовуються сучасні технології, які забезпечують унікальні можливості у сфері газорозподілу.

Особливості наших адсорбційних кисневих установок:

• висока надійність;
• низька собівартість одержуваного кисню;
• інноваційна високоінтелектуальна система контролю та управління;
• простота технічного обслуговування;
• можливість виробляти кисень чистотою до 95% (з опцією доочищення до 99%);
• продуктивність становить до 6000 м³/год.

Адсорбційні кисневі установки НВК «Грасіс» – унікальне поєднання світового конструкторського досвіду виробництва газорозділювального обладнання та вітчизняних інноваційних технологій.

Головні причини співпраці з НВК «Грасіс»

Промисловий спосіб отримання кисню із застосуванням установок, що працюють на основі адсорбційної технології, – один із найперспективніших на сьогоднішній день. Він дозволяє отримувати безбарвний газ із мінімальними енергетичними витратами потрібної чистоти. Речовина з цими параметрами потрібна в металургії, машинобудуванні, хімічній галузі, медицині.

Спосіб кріогенної ректифікації – оптимальне рішення за необхідності виробництва кисню високої чистоти (до 99,9%).

Провідна вітчизняна компанія «Грасіс» пропонує високоефективні системи для виробництва кисню за адсорбційною технологією на вигідних умовах. Ми маємо великий досвід у реалізації різноманітних проектів «під ключ», тому не боїмося навіть найскладніших завдань.

Переваги роботи з відповідальним постачальником обладнання НВК «Грасіс»:

• наша компанія є безпосереднім виробником, тому вартість установок, що реалізуються, не збільшують додаткові комісії посередників;
• висока якість продукції;
• повний спектр сервісних послуг з ремонту та технічного обслуговування установок із виробництва кисню;
• Індивідуальний підхід до кожного клієнта;
• багаторічний досвід роботи у сфері виробництва кисню.

Телефонуйте нашим менеджерам, щоб уточнити нюанси співпраці.

Докладніше Ви можете ознайомитись з кисневим обладнанням (кисневі генератори, кисневі установки, кисневі станції) на сторінці

Історія відкриття кисню Відкриття кисню ознаменувало новий період у розвитку хімії. З давніх-давен було відомо, що для горіння необхідне повітря. Процес горіння речовин тривалий час залишався незрозумілим. В епоху алхімії широкого поширення набула теорія флогістона, згідно з якою речовини горять завдяки їхній взаємодії з вогненною матерією, тобто з флогістоном, що міститься в полум'ї. Кисень був отриманий англійським хіміком Джозефом Прістлі у 70-х роках XVIII століття. Хімік нагрівав червоний порошок оксиду ртуті (II), в результаті речовина розкладалася, з утворенням металевої ртуті та безбарвного газу:

2HgO t° → 2Hg + O2

Способи одержання та збирання кисню в лабораторії

1) Розкладання оксиду ртуті (II)

2) Розкладання перманганату калію

2KMnO4 t° → K2MnO4 + MnO2 + O2

Як виявити присутність кисню? Скористаємося способом Прістлі. Підпалимо дерев'яну лучину, дамо їй трохи погоріти, потім погасимо, щоб вона ледве тліла. Опустимо тліючу скіпку в посудину з киснем. Промінь яскраво спалахує! Газовідвідна трубкабула невипадково опущена до дна судини-приймача. Кисень важчий за повітря, отже, він буде збиратися в нижній частині приймача, витісняючи з нього повітря. Кисень можна зібрати і шляхом витіснення води. Для цього газовідвідну трубку необхідно опустити в пробірку, заповнену водою, і опущену кристалізатор з водою вниз отвором. При надходженні кисню газ витісняє воду з пробірки.

Розкладання пероксиду водню

Каталізатор- Речовина, що прискорює швидкість протікання хімічної реакції

Наллємо в колбу пероксид водню, внесемо в рідину каталізатор. Каталізатором може бути порошок чорного кольору – оксид марганцю. MnO2.Негайно суміш почне спінюватися внаслідок виділення великої кількості кисню. Внесемо в колбу тліючу скіпку - вона яскраво спалахує. Рівняння реакції розкладання пероксиду водню:

2H2O2 MnO2 → 2H2O + O2

Зверніть увагу: каталізатор, який прискорює перебіг реакції, записується над стрілкою або знаком «=», тому що він не витрачається під час реакції, а лише прискорює її.

Розкладання хлорату калію

2KClO3 t°, MnO2 → 2KCl + 3O2.

Розкладання нітратів

АВ → А+В.

Реакції розкладання можуть протікати під час дії різних факторів. Це може бути нагрівання, дія електричного струму, застосування каталізатора. Існують реакції, у яких речовини розкладаються мимовільно.

Отримання кисню у промисловості

• У лабораторії кисень одержують реакціями розкладання
• Реакція розкладання– реакція, у результаті якої складні речовини розкладаються більш прості
• Кисень можна зібрати методом витіснення повітря або методом витіснення води
• Для виявлення кисню використовують тліючу лучину, вона яскраво спалахує в ньому.
• Каталізатор– речовина, яка прискорює хімічну реакцію, але не витрачається в ній

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru//

Розміщено на http://www.allbest.ru//

Міністерство освіти та науки Російської Федерації

МБОУ "Гімназія №1 м. Владивостока"

кисень турбодетандер поділ повітря

«Отримання кисню у промисловості»

Роботу виконала: Кадишева Єва

Учениця 8 класу "В"

МБОУ Гімназія №1

Науковий керівник: Коваленко Н.С.

Владивосток 2016

1. Введення

Кисень становить не тільки істотну частину атмосферного повітря, земної кори та питної води, він також займає 65% маси тіла людини, будучи найважливішим хімічним елементом у структурі людського організму. Цей газ - одна з найбільш широко використовуваних речовин, він застосовується практично у всіх сферах діяльності людини завдяки своїм хімічним і фізичним властивостям.

КИСНЕД-хімічний елемент з атомним номером 8, атомна маса 16. У періодичній системі елементів Менделєєва кисень розташований у другому періоді в групі VIA. У вільному вигляді кисень - газ без кольору, запаху та смаку.

Розвиток виробництва кисню і його як інтенсифікатора багатьох технологічних процесів одна із чинників сучасного технічного прогресу, оскільки дозволяє підвищити продуктивність праці та забезпечити зростання виробництва у низці найважливіших галузей промисловості.

Ціль: Дослідження технологій промислового виробництва кисню

Вивчити історію отримання кисню у промисловості;

Виявити переваги та недоліки кожного способу отримання;

Знайти сфери застосування кисню

2.Історична довідка

Сучасні установки для поділу повітря, в яких холод одержують за допомогою турбодетандерів, дають промисловості, насамперед металургії та хімії, сотні тисяч кубометрів газоподібного кисню. Вони працюють не лише у нас, а й у всьому світі.

Перший досвідчений зразок турбодетандера, створений П. Л. Капіцей, був невеликий. І цей турбодетандер став "серцем" першої установки для отримання кисню новим методом.

У 1942 р. збудували подібну, але вже набагато потужнішу установку, яка виробляла до 200 кг рідкого кисню на годину. Наприкінці 1944 р. вводиться в дію найпотужніша у світі турбокиснева установка, що виробляє в 6-7 разів більше рідкого кисню, ніж установка старого типу, і при цьому займає в 3-4 рази меншу площу.

Сучасний блок поділу повітря БР-2, у конструкції якого також використаний турбодетандер, міг би за добу роботи забезпечити трьома літрами газоподібного кисню кожного жителя СРСР.

30 квітня 1945 р. Михайло Іванович Калінін підписав Указ про присвоєння академіку П.Л. Капиці звання Героя Соціалістичної Праці «за успішну розробку нового турбінного методу отримання кисню та створення потужної турбокисневої установки». Інститут фізичних проблем Академії наук СРСР, в якому зроблено цю роботу, було нагороджено орденом Трудового Червоного Прапора.

3.Способи отримання

3.1 Кріогенний метод поділу повітря

Атмосферне осушене повітря являє собою суміш, що містить за обсягом кисень 21% і азот 78%, аргон 0,9% та інші інертні гази, вуглекислий газ, водяна пара та ін. кипіння рідкого повітря при атмосферному тиску -194,5 ° С.)

Процес виглядає так: повітря, що засмоктується багатоступінчастим компресором, проходить спочатку через повітряний фільтр, де очищається від пилу, проходить вологовідділювач, де відокремлюється вода, що конденсується при стисканні повітря, і водяний холодильник, що охолоджує повітря і забирає тепло, що утворюється при стиску. Для поглинання вуглекислоти з повітря включається апарат - декарбонізатор, що заповнюється водяним розчином їдкого натру. Повне видалення вологи і вуглекислоти з повітря має істотне значення, оскільки вода і вуглекислота, що замерзають при низьких температурах, забивають трубопроводи і доводиться зупиняти установку для відтавання і продування.

Пройшовши осушувальну батарею, стиснене повітря надходить у так званий детандер, де відбувається різке розширення і його охолодження і зрідження. Отримане рідке повітря піддають дробовій перегонці або ректифікації в колонах ректифікаційних. При поступовому випаровуванні рідкого повітря спочатку випаровується переважно азот, а рідина, що залишається, все більше збагачується киснем. Повторюючи подібний процес багаторазово на ректифікаційних тарілках повітророзділювальних колон отримують рідкий кисень, азот і аргон потрібної чистоти.

Кріогенний спосіб поділу повітря дозволяє отримати гази найвищої якості - кисень до 99.9%

3.2 Адсорбційний метод поділу повітря

Кріогенний поділ повітря за всіх його якісних параметрів є досить дорогим способом отримання промислових газів. Адсорбційний метод поділу повітря, заснований на вибірковому поглинанні того чи іншого газу адсорбентами, є некріогенним способом, і широке застосування отримав через наступні переваги:

висока роздільна здатність по адсорбованих компонентів в залежності від вибору адсорбенту;

швидкий пуск та зупинка порівняно з кріогенними установками;

більша гнучкість установок, тобто. можливість швидкої зміни режиму роботи, продуктивності та чистоти залежно від потреби;

автоматичне регулювання режиму;

можливість дистанційного керування;

низькі енергетичні витрати порівняно з кріогенними блоками;

просте апаратурне оформлення;

низькі витрати на обслуговування;

низька вартість установок порівняно з кріогенними технологіями;

Адсорбційний спосіб використовується для отримання азоту та кисню, оскільки він забезпечує при низькій собівартості відмінні параметри якості.

3.3 Мембранний метод поділу повітря

Мембранний метод поділу повітря ґрунтується на принципі вибіркової проникності мембран. Він полягає у різниці швидкостей проникнення газів крізь полімерну мембрану при перепаді парціальних тисків. У мембрану подається очищене стиснене повітря. При цьому швидкі гази проходять через мембрану в зону з низьким тиском і на виході з мембрани збагачуються легкопроникним компонентом. Частина повітря, що залишилася, насичується «повільними газами» і виводиться з пристрою.

Мембранний метод промислового виробництва кисню характеризується низькими витратами електроенергії, витратами під час експлуатації. Однак цей спосіб дозволяє одержати кисень низької чистоти до 45%.

4. Застосування кисню

Перші дослідники кисню помітили, що у його атмосфері легше дихається. Вони передбачали широке застосування цього живлющого газу в медицині і навіть у повсякденному житті як засобу, що посилює життєдіяльність людського організму.

Але при більш поглибленому вивченні виявилося, що тривале вдихання чистого кисню людиною може викликати захворювання і навіть смерть: організм людини не пристосований до життя у чистому кисні.

В даний час чистий кисень застосовується для вдихання лише в деяких випадках: наприклад, важко хворим на туберкульоз легень пропонують вдихати кисень невеликими порціями. Аеронавти та льотчики при висотних польотах користуються кисневими приладами. Бійці гірничорятувальних загонів часто змушені працювати в атмосфері, позбавленої кисню. Для дихання вони використовують прилад, у якому зберігається необхідний дихання склад повітря додаванням кисню з балонів, що у тому приладі.

Основна маса кисню, що отримується в промисловості, застосовується в даний час для спалювання в ньому різних речовин з метою отримання дуже високої температури.

Наприклад, горючий газ ацетилен (C2H2) змішують з киснем і спалюють в спеціальних пальниках. Полум'я цього пальника має таку високу температуру, що у ньому плавиться залізо. Тому киснево-ацетиленовим пальником користуються для зварювання сталевих виробів. Таке зварювання називається автогенним.

Рідкий кисень застосовується для виготовлення вибухових сумішей. Особливі патрони набивають подрібненою деревиною (деревним борошном) або іншими подрібненими горючими речовинами і змочують цю горючу масу рідким киснем. При підпалюванні такої суміші горіння відбувається дуже швидко, утворюється велика кількість газів, нагрітих до дуже високої температури. Тиском цих газів можуть бути підірвані скелі, або викинута велика кількість ґрунту. Цією вибуховою сумішшю користуються при будівництві каналів, при проходженні тунелів та ін.

Останнім часом кисень додають до повітря підвищення температури в печах при виплавці чавуну і сталі. Завдяки цьому прискорюється виплавка сталі та підвищується її якість.

Висновок

У ході дослідницької роботи було досягнуто мети та поставлених завдань.

Потреби, які почали виникати у різних сферах діяльності, ставили перед ученими-хіміками завдання пошуку нових, більш продуктивних і менш витратних способів отримання чистого кисню.

У нашій країні щорічно вводяться в експлуатацію нові та розширюються діючі станції та цехи для отримання кисню.

Атмосферне повітря є невичерпним джерелом сировини для промислового одержання кисню. При цьому одночасно з киснем отримують азот, ацетилен, що позитивно позначається на економічному процесі поділу.

Розміщено на Allbest.ru

Подібні документи

Цех отримання азоту та кисню ПКО ТОВ "Саратоворгсинтез". Характеристика продукції, що виробляється. Технологічна схема блоку розподілу повітря. Характеристика небезпечних та шкідливих виробничих факторів, що впливають на працівника у процесі роботи.

звіт з практики, доданий 13.09.2015


Вивчення складу устаткування цеху виплавки сталі. Призначення, конструкція та принцип дії машини подачі кисню. Конструктивний розрахунок гідроприводу підйому платформи та приводного валу машини подачі кисню у межах її технічної модернізації.

дипломна робота , доданий 20.03.2017


Поділ повітря шляхом глибокого охолодження. Складання теплового та матеріального балансу установки. Тепловий баланс окремих частин повітророзподільної установки. Розрахунок процесу ректифікації, витрати енергії. Розрахунок конденсатора-випарника.

курсова робота , доданий 04.03.2013


Огляд існуючих конструкцій очищення аргону від кисню. Обґрунтування ефективності та розрахунок встановлення очищення аргону від кисню за допомогою цеолітового адсорбера замість встановлення очищення аргону методом каталітичного гідрування за допомогою водню.

курсова робота , доданий 23.11.2013


Поняття та специфічні ознаки гнучкого автоматизованого виробництва, оцінка його основних переваг. Класифікація виробництв за рівнем їхньої гнучкості. Основи роботизації промислового виробництва. Особливості лазерної та мембранної технології.

реферат, доданий 25.12.2010


Загальна характеристика виробництва чавуну та сталі. Фізико-хімічні властивості одержуваних та використовуваних газів. Деякі фізичні явища при використанні промислових газів та пари на Челябінському металургійному комбінаті. Фізика у газовій сфері.

реферат, доданий 13.01.2011


Область застосування технічних газів. Проект автоматизації процесу поділу повітря на азот та кисень на ВО "Електро-хімічний завод". Обґрунтування структурної схеми автоматизації. Розрахунок електричного освітлення цеху та загального освітлювального навантаження.

дипломна робота , доданий 16.12.2013


Методи очищення промислових газів від сірководню: технологічні схеми та апаратура, переваги та недоліки. Поверхневі та плівкові, насадкові, барботажні, абсорбери, що розпилюють. Технологічна схема очищення коксового газу від сірководню.

курсова робота , доданий 11.01.2011


Головні функції, що виконуються горном доменної печі. Швидкість реакції горіння палива, дифузія молекул кисню до прикордонного шару. Кількість окису вуглецю, що утворюється, температура і концентрація кисню в газовій фазі. Окисні зони печі.

контрольна робота , доданий 11.09.2013


Загальна характеристика цеху виплавки сталі у ВАТ "Сєвєрсталь". Знайомство з проектом модернізації платформи машини подачі кисню до конвертера №3. Аналіз етапів розрахунку приводного валу та насосних установок. Особливості проектування черв'ячної фрези.

Кисень (O 2 ) - хімічно активний газ без кольору, смаку та запаху.

Найпростіше отримати кисень з повітря, оскільки повітря - не з'єднання, і розділити повітря на елементи не так вже й важко.

Основним промисловим способом отримання кисню з повітря є кріогенна ректифікація, коли рідке повітря поділяють на компоненти в колонах ректифікаційних так само, як ділять, наприклад, нафту. Але щоб перетворити атмосферне повітря на рідину, його потрібно охолодити до мінус 196°С. Для цього останній потрібно стиснути, а потім дати йому розширитися і при цьому змусити його виконувати механічну роботу. Тоді відповідно до законів фізики повітря має охолоджуватися. Машини, де це відбувається, називають детандерами. Сучасні кріогенні установки для поділу повітря, в яких холод одержують за допомогою турбодетандерів, дають промисловості, насамперед металургії та хімії, сотні тисяч кубометрів газоподібного кисню.

Також успішно застосовуються в промисловості повітророзподільчі установки на основі мембранної чи адсорбційної технології.

Застосування кисню у промисловості та медицині