Kako se kiseonik dobija u industriji. Istorija otkrića Industrijska proizvodnja formule kiseonika

Pozdrav. Danas ću vam reći o kiseoniku i kako ga nabaviti. Da vas podsjetim da ako imate pitanja za mene, možete ih napisati u komentarima na članak. Ako vam treba pomoć iz hemije, . Biće mi drago da vam pomognem.

Kiseonik je u prirodi rasprostranjen u obliku izotopa 16 O, 17 O, 18 O, koji na Zemlji imaju sledeće procente - 99,76%, 0,048%, 0,192%.

U slobodnom stanju kiseonik postoji u obliku tri alotropske modifikacije : atomski kiseonik - O o, dioksigen - O 2 i ozon - O 3. Štaviše, atomski kiseonik se može dobiti na sledeći način:

KClO 3 = KCl + 3O 0

KNO 3 = KNO 2 + O 0

Kiseonik je deo više od 1400 različitih minerala i organskih materija u atmosferi, njegov sadržaj je 21% zapremine. A ljudsko tijelo sadrži do 65% kisika. Kiseonik je gas bez boje i mirisa, slabo rastvorljiv u vodi (3 zapremine kiseonika se otapaju u 100 zapremina vode na 20 o C).

U laboratoriji se kisik dobiva umjerenim zagrijavanjem određenih tvari:

1) Prilikom razlaganja jedinjenja mangana (+7) i (+4):

2KMnO 4 → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2
permanganat manganat
kalijum kalijum

2MnO 2 → 2MnO + O 2

2) Prilikom razlaganja perklorata:

2KClO 4 → KClO 2 + KCl + 3O 2
perklorat
kalijum

3) Tokom razgradnje bertolet soli (kalijev hlorat).
U ovom slučaju nastaje atomski kiseonik:

2KClO 3 → 2 KCl + 6O 0
hlorat
kalijum

4) Tokom razlaganja soli hipohlorne kiseline na svetlosti- hipohloriti:

2NaClO → 2NaCl + O 2

Ca(ClO) 2 → CaCl 2 + O 2

5) Prilikom zagrevanja nitrata.
U tom slučaju nastaje atomski kisik. Ovisno o položaju u nizu aktivnosti nitrata metala, nastaju različiti produkti reakcije:

2NaNO 3 → 2NaNO 2 + O 2

Ca(NO 3) 2 → CaO + 2NO 2 + O 2

2AgNO3 → 2Ag + 2NO2 + O2

6) Tokom razgradnje peroksida:

2H 2 O 2 ↔ 2H 2 O + O 2

7) Prilikom zagrijavanja oksida neaktivnih metala:

2Ag 2 O ↔ 4Ag + O 2

Ovaj proces je relevantan u svakodnevnom životu. Činjenica je da posuđe od bakra ili srebra, koje ima prirodni sloj oksidnog filma, prilikom zagrijavanja stvara aktivni kisik, što je antibakterijski učinak. Otapanje soli neaktivnih metala, posebno nitrata, također dovodi do stvaranja kisika. Na primjer, cjelokupni proces rastvaranja srebrnog nitrata može se predstaviti u fazama:

AgNO 3 + H 2 O → AgOH + HNO 3

2AgOH → Ag 2 O + O 2

2Ag 2 O → 4Ag + O 2

ili u sažetom obliku:

4AgNO 3 + 2H 2 O → 4Ag + 4HNO 3 + 7O 2

8) Prilikom zagrijavanja soli hroma u najvećem oksidacionom stanju:

4K 2 Cr 2 O 7 → 4K 2 CrO 4 + 2Cr 2 O 3 + 3 O 2
bihromat hromat
kalijum kalijum

U industriji se kiseonik dobija:

1) Elektrolitičko razlaganje vode:

2H 2 O → 2H 2 + O 2

2) Interakcija ugljičnog dioksida s peroksidima:

CO 2 + K 2 O 2 →K 2 CO 3 + O 2

Ova metoda je nezamjenjivo tehničko rješenje problema disanja u izolovanim sistemima: podmornicama, minama, svemirskim letjelicama.

3) Kada ozon stupa u interakciju sa redukcijskim agensima:

O 3 + 2KJ + H 2 O → J 2 + 2KOH + O 2

Od posebnog značaja je proizvodnja kiseonika tokom procesa fotosinteze. koji se javljaju u biljkama. Sav život na Zemlji u osnovi zavisi od ovog procesa. Fotosinteza je složen proces u više koraka. Svetlost mu daje početak. Sama fotosinteza se sastoji od dvije faze: svijetle i tamne. Tokom svjetlosne faze, pigment klorofila koji se nalazi u biljnom lišću formira takozvani kompleks koji "upija svjetlost", koji uzima elektrone iz vode i na taj način je dijeli na vodikove ione i kisik:

2H 2 O = 4e + 4H + O 2

Akumulirani protoni doprinose sintezi ATP-a:

ADP + P = ATP

Tokom mračne faze, ugljični dioksid i voda se pretvaraju u glukozu. A kiseonik se oslobađa kao nusproizvod:

6CO 2 + 6H 2 O = C 6 H 12 O 6 + O 2

blog.site, prilikom kopiranja materijala u cijelosti ili djelimično, potrebna je veza do originalnog izvora.

Kiseonik (O2) je hemijski aktivan gas bez boje, ukusa i mirisa.

Najlakši način za dobivanje kisika je iz zraka, jer zrak nije spoj, a podjela zraka na njegove elemente nije tako teška.

Glavna industrijska metoda za proizvodnju kisika iz zraka je kriogena rektifikacija, kada se tekući zrak razdvaja na komponente u destilacijskim kolonama na isti način kao što se, na primjer, dijeli ulje. Ali da bi se atmosferski vazduh pretvorio u tečnost, mora se ohladiti na minus 196°C. Da biste to učinili, potonji se mora komprimirati, a zatim pustiti da se proširi i istovremeno prisiljen na mehanički rad. Zatim, u skladu sa zakonima fizike, vazduh se mora ohladiti. Mašine u kojima se to dešava zovu se ekspanderi. Savremene kriogene instalacije za separaciju vazduha, u kojima se hladno dobija turboekspanderima, obezbeđuju industriji, pre svega metalurgiji i hemiji, stotine hiljada kubnih metara gasa kiseonika.

Jedinice za odvajanje zraka bazirane na membranskoj ili adsorpcionoj tehnologiji također se uspješno koriste u industriji.

Primena kiseonika u industriji i medicini

Četiri elementa "halkogena" (tj. "rađanje bakra") predvode glavnu podgrupu grupe VI (prema novoj klasifikaciji - 16. grupa) periodnog sistema. Pored sumpora, telura i selena, oni takođe uključuju kiseonik. Pogledajmo pobliže svojstva ovog elementa, najčešćeg na Zemlji, kao i upotrebu i proizvodnju kisika.

Rasprostranjenost elemenata

U vezanom obliku kiseonik je uključen u hemijski sastav vode - njegov procenat je oko 89%, kao i u sastav ćelija svih živih bića - biljaka i životinja.

U zraku je kisik u slobodnom stanju u obliku O2, koji zauzima petinu njegovog sastava, a u obliku ozona - O3.

Fizička svojstva

Kiseonik O2 je gas bez boje, ukusa i mirisa. Slabo rastvorljiv u vodi. Tačka ključanja je 183 stepena ispod nule Celzijusa. U tekućem obliku kisik je plave boje, au čvrstom obliku stvara plave kristale. Tačka topljenja kristala kiseonika je 218,7 stepeni ispod nule Celzijusa.

Hemijska svojstva

Kada se zagrije, ovaj element reagira s mnogim jednostavnim tvarima, i metalima i nemetalima, stvarajući takozvane okside - spojeve elemenata s kisikom. u koje elementi ulaze s kisikom naziva se oksidacija.

Na primjer,

4Na + O2= 2Na2O

2. Kroz razgradnju vodikovog peroksida kada se zagrije u prisustvu mangan oksida, koji djeluje kao katalizator.

3. Kroz razgradnju kalijum permanganata.

Kiseonik se u industriji proizvodi na sljedeće načine:

1. Za tehničke svrhe kiseonik se dobija iz vazduha, u kome je njegov uobičajeni sadržaj oko 20%, tj. peti dio. Da bi se to postiglo, zrak se prvo sagorijeva, stvarajući mješavinu koja sadrži oko 54% tekućeg kisika, 44% tekućeg dušika i 2% tekućeg argona. Ovi gasovi se zatim odvajaju korišćenjem procesa destilacije, koristeći relativno mali opseg između tačaka ključanja tečnog kiseonika i tečnog azota - minus 183 i minus 198,5 stepeni, respektivno. Ispostavilo se da dušik isparava ranije od kisika.

Moderna oprema osigurava proizvodnju kisika bilo kojeg stepena čistoće. Azot koji se dobije prilikom separacije koristi se kao sirovina u sintezi njegovih derivata.

2. Takođe proizvodi veoma čist kiseonik. Ova metoda je postala široko rasprostranjena u zemljama s bogatim resursima i jeftinom električnom energijom.

Primena kiseonika

Kiseonik je najvažniji element u životu čitave naše planete. Ovaj plin, koji se nalazi u atmosferi, u procesu troše životinje i ljudi.

Dobijanje kiseonika je veoma važno za oblasti ljudske delatnosti kao što su medicina, zavarivanje i rezanje metala, miniranje, vazduhoplovstvo (za ljudsko disanje i rad motora) i metalurgija.

U procesu ljudske ekonomske aktivnosti, kisik se troši u velikim količinama - na primjer, pri sagorijevanju različitih vrsta goriva: prirodnog plina, metana, uglja, drva. U svim tim procesima, priroda je predvidjela proces prirodnog vezivanja ovog spoja fotosintezom, koja se odvija u zelenim biljkama pod utjecajem sunčeve svjetlosti. Kao rezultat ovog procesa nastaje glukoza koju biljka zatim koristi za izgradnju svojih tkiva.

Kiseonik je jedan od gasova koje čovečanstvo najviše koristi; Metalurgija, hemijska industrija, medicina, nacionalna ekonomija, vazduhoplovstvo - ovo je samo kratka lista oblasti u kojima se ova supstanca ne može izbeći.

Kiseonik se proizvodi u skladu sa dvije tehnologije: laboratorijskom i industrijskom. Prve metode za proizvodnju bezbojnog gasa bile su zasnovane na hemijskim reakcijama. Kiseonik se proizvodi razgradnjom kalijum permanganata, bertolet soli ili vodikovog peroksida u prisustvu katalizatora. Međutim, laboratorijske tehnike ne mogu u potpunosti zadovoljiti potrebe za ovim jedinstvenim hemijskim elementom.

Druga metoda proizvodnje kisika je kriogena rektifikacija ili korištenje adsorpcionih ili membranskih tehnologija. Prva metoda osigurava visoku čistoću proizvoda separacije, ali ima duži period pokretanja (u odnosu na druge metode).

Postrojenja za adsorpciju kiseonika su se pokazala kao jedan od najboljih sistema visokih performansi za proizvodnju vazduha obogaćenog kiseonikom. Omogućavaju dobijanje bezbojnog gasa čistoće do 95% (do 99% uz upotrebu dodatnog koraka prečišćavanja). Njihova upotreba je ekonomski opravdana, posebno u situacijama kada nema potrebe za kiseonikom visoke čistoće, za šta bi se trebalo preplatiti.

Glavne karakteristike kriogenih sistema

Da li ste zainteresovani za proizvodnju kiseonika čistoće do 99,9%? Zatim obratite pažnju na instalacije koje rade na bazi kriogene tehnologije. Prednosti sistema za proizvodnju kiseonika visoke čistoće:

• dugi vijek trajanja instalacije;
• Visoke performanse;
• mogućnost dobijanja kiseonika čistoće od 95 do 99,9%.

Ali zbog velikih dimenzija kriogenih sistema, nemogućnosti brzog pokretanja i zaustavljanja i drugih faktora, upotreba kriogene opreme nije uvek preporučljiva.

Princip rada adsorpcionih jedinica

Dijagram rada sistema kiseonika koji koriste adsorpcionu tehnologiju može se predstaviti na sledeći način:

• komprimovani vazduh se kreće u prijemnik, u sistem za obradu vazduha da bi se oslobodio mehaničkih nečistoća i vlage iz filtera;
• pročišćeni zrak se šalje u jedinicu za odvajanje adsorpcionog zraka, koja uključuje adsorbere sa adsorbentom;
• tokom rada adsorberi su u dva stanja - apsorpcija i regeneracija; u fazi apsorpcije, kisik ulazi u prijemnik kisika, a dušik u fazi generiranja se ispušta u atmosferu; nakon čega se kisik šalje potrošaču;
• ako je potrebno, tlak plina se može povećati korištenjem kompresora za povišenje kisika, a zatim dopuniti u cilindre.

Adsorpcioni kompleksi odlikuju se visokim nivoom pouzdanosti, potpunom automatizacijom, lakoćom održavanja, malim dimenzijama i težinom.

Prednosti sistema za odvajanje gasa

Instalacije i stanice koje koriste tehnologiju adsorpcije za proizvodnju kisika imaju široku primjenu u raznim oblastima: zavarivanje i rezanje metala, građevinarstvo, uzgoj ribe, uzgoj dagnji, škampa itd.

Prednosti sistema za odvajanje gasa:

• sposobnost automatizacije procesa proizvodnje kisika;
• nema posebnih zahtjeva za prostorije;
• brzo pokretanje i zaustavljanje;
• visoka pouzdanost;
• niska cijena proizvedenog kisika.

Prednosti adsorpcionih instalacija NPK Grasys

Jeste li zainteresirani za proizvodnju kisika industrijskim metodama? Želite li dobiti kisik uz minimalne financijske troškove? Istraživačko-proizvodna kompanija Grasys pomoći će u rješavanju vašeg problema na najvišem nivou. Nudimo pouzdane i efikasne sisteme za dobijanje kiseonika iz vazduha. Evo glavnih karakterističnih karakteristika naših proizvoda:

• potpuna automatizacija;
• dizajni osmišljeni do najsitnijih detalja;
• savremeni sistemi nadzora i upravljanja.

Kiseonik koji proizvode naše adsorpcione jedinice za odvajanje vazduha ima čistoću do 95% (sa mogućnošću naknadne obrade do 99%). Plin sa takvim karakteristikama se široko koristi u metalurgiji za zavarivanje i rezanje metala, te u nacionalnoj ekonomiji. Oprema koju proizvodimo koristi moderne tehnologije koje pružaju jedinstvene mogućnosti u oblasti separacije gasa.

Karakteristike naših postrojenja za adsorpciju kiseonika:

• visoka pouzdanost;
• niska cijena proizvedenog kisika;
• inovativni visoko inteligentan sistem za nadzor i kontrolu;
• jednostavnost održavanja;
• mogućnost proizvodnje kiseonika čistoće do 95% (sa mogućnošću dodatnog prečišćavanja do 99%);
• produktivnost je do 6000 m³/h.

Postrojenja za adsorpciju kiseonika NPK Grasys jedinstvena su kombinacija globalnog dizajnerskog iskustva u proizvodnji opreme za separaciju gasa i domaćih inovativnih tehnologija.

Glavni razlozi saradnje sa NPK Grasys

Industrijska metoda proizvodnje kisika korištenjem instalacija zasnovanih na adsorpcionoj tehnologiji danas je jedna od najperspektivnijih. Omogućava vam da dobijete bezbojni plin uz minimalne troškove energije potrebne čistoće. Supstanca sa ovim parametrima je tražena u metalurgiji, mašinstvu, hemijskoj industriji i medicini.

Metoda kriogene rektifikacije je optimalno rješenje kada je potrebno proizvesti kisik visoke čistoće (do 99,9%).

Vodeća domaća kompanija Grasys nudi visoko efikasne sisteme za proizvodnju kiseonika primenom adsorpcione tehnologije po povoljnim uslovima. Imamo veliko iskustvo u realizaciji raznih projekata po sistemu ključ u ruke, tako da se ne plašimo ni najsloženijih zadataka.

Prednosti rada sa odgovornim dobavljačem opreme NPK Grasys:

• naša kompanija je direktni proizvođač, tako da se troškovi prodatih instalacija ne povećavaju dodatnim posredničkim provizijama;
• visokokvalitetni proizvodi;
• cijeli niz usluga popravka i održavanja postrojenja za proizvodnju kisika;
• Individualni pristup svakom klijentu;
• dugogodišnje iskustvo u sektoru proizvodnje kiseonika.

Pozovite naše menadžere da razjasnimo nijanse saradnje.

Detaljnije sa opremom za kiseonik (generatori kiseonika, instalacije kiseonika, stanice za kiseonik) možete se upoznati na stranici

Pitanje br. 2 Kako se kiseonik dobija u laboratoriji i industriji? Napišite jednadžbe za odgovarajuće reakcije. Po čemu se ove metode razlikuju jedna od druge?

odgovor:

U laboratoriji se kisik može dobiti na sljedeće načine:

1) Razgradnja vodikovog peroksida u prisustvu katalizatora (manganov oksid

2) Razgradnja bertolet soli (kalijev hlorat):

3) Raspadanje kalijum permanganata:

U industriji se kiseonik dobija iz vazduha, koji sadrži oko 20% zapremine. Vazduh se ukapljuje pod pritiskom i ekstremnim hlađenjem. Kiseonik i azot (druga glavna komponenta vazduha) imaju različite tačke ključanja. Stoga se mogu odvojiti destilacijom: dušik ima nižu tačku ključanja od kisika, tako da dušik isparava prije kisika.

Razlike između industrijskih i laboratorijskih metoda za proizvodnju kisika:

1) Sve laboratorijske metode za proizvodnju kiseonika su hemijske, odnosno dolazi do transformacije jednih supstanci u druge. Proces dobivanja kisika iz zraka je fizički proces, budući da ne dolazi do transformacije nekih tvari u druge.

2) Kiseonik se može dobiti iz vazduha u mnogo većim količinama.