Kā rūpniecībā iegūst skābekli. Atklāšanas vēsture Skābekļa formulas rūpnieciskā ražošana

Sveiki.. Šodien pastāstīšu par skābekli un kā to iegūt. Atgādināšu, ja jums ir man jautājumi, varat tos uzrakstīt raksta komentāros. Ja nepieciešama palīdzība ķīmijā,. Es ar prieku jums palīdzēšu.

Skābeklis dabā izplatās izotopu 16 O, 17 O, 18 O veidā, kuriem uz Zemes ir šādi procenti - attiecīgi 99,76%, 0,048%, 0,192%.

Brīvā stāvoklī skābeklis pastāv trīs formā allotropās modifikācijas : atomu skābeklis - O o, dioksīds - O 2 un ozons - O 3. Turklāt atomu skābekli var iegūt šādi:

KClO 3 = KCl + 3O 0

KNO 3 = KNO 2 + O 0

Skābeklis ir daļa no vairāk nekā 1400 dažādām minerālvielām un organiskajām vielām atmosfērā, tā saturs ir 21% pēc tilpuma. Un cilvēka ķermenī ir līdz 65% skābekļa. Skābeklis ir bezkrāsaina un bez smaržas gāze, nedaudz šķīst ūdenī (3 tilpumi skābekļa izšķīst 100 tilpumos ūdens 20 o C temperatūrā).

Laboratorijā skābekli iegūst, mēreni karsējot noteiktas vielas:

1) Sadalot mangāna savienojumus (+7) un (+4):

2KMnO 4 → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2
permanganāta manganāts
kālijs kālijs

2MnO 2 → 2MnO + O 2

2) Sadalot perhlorātus:

2KClO 4 → KClO 2 + KCl + 3O 2
perhlorāts
kālijs

3) bertolīta sāls (kālija hlorāta) sadalīšanās laikā.
Šajā gadījumā veidojas atomu skābeklis:

2KClO 3 → 2 KCl + 6O 0
hlorāts
kālijs

4) Hipohlorskābes sāļu sadalīšanās laikā gaismā- hipohlorīti:

2NaClO → 2NaCl + O 2

Ca(ClO) 2 → CaCl 2 + O 2

5) Sildot nitrātus.
Šajā gadījumā veidojas atomu skābeklis. Atkarībā no atrašanās vietas nitrātu metāla aktivitāšu rindā veidojas dažādi reakcijas produkti:

2NaNO 3 → 2NaNO 2 + O 2

Ca(NO 3) 2 → CaO + 2NO 2 + O 2

2AgNO3 → 2Ag + 2NO2 + O2

6) Peroksīdu sadalīšanās laikā:

2H 2 O 2 ↔ 2H 2 O + O 2

7) Sildot neaktīvo metālu oksīdus:

2Ag 2O ↔ 4Ag + O 2

Šis process ir aktuāls ikdienas dzīvē. Fakts ir tāds, ka no vara vai sudraba izgatavoti trauki, kuriem ir dabisks oksīda plēves slānis, karsējot veido aktīvo skābekli, kas ir antibakteriāls efekts. Neaktīvo metālu sāļu, īpaši nitrātu, šķīdināšana arī izraisa skābekļa veidošanos. Piemēram, kopējo sudraba nitrāta šķīdināšanas procesu var attēlot pa posmiem:

AgNO 3 + H 2 O → AgOH + HNO 3

2AgOH → Ag 2O + O 2

2Ag 2O → 4Ag + O 2

vai kopsavilkuma veidā:

4AgNO3 + 2H2O → 4Ag + 4HNO3 + 7O2

8) Karsējot hroma sāļus ar visaugstāko oksidācijas pakāpi:

4K 2 Cr 2 O 7 → 4K 2 CrO 4 + 2Cr 2 O 3 + 3 O 2
bihromāts hromāts
kālijs kālijs

Rūpniecībā skābekli iegūst:

1) Ūdens elektrolītiskā sadalīšanās:

2H2O → 2H2+O2

2) Oglekļa dioksīda mijiedarbība ar peroksīdiem:

CO 2 + K 2 O 2 → K 2 CO 3 + O 2

Šī metode ir neaizstājams tehniskais risinājums elpošanas problēmai izolētās sistēmās: zemūdenēs, mīnās, kosmosa kuģos.

3) Ja ozons mijiedarbojas ar reducētājiem:

O3 + 2KJ + H2O → J2 + 2KOH + O2

Īpaši svarīga ir skābekļa ražošana fotosintēzes procesā. sastopamas augos. Visa dzīvība uz Zemes pamatā ir atkarīga no šī procesa. Fotosintēze ir sarežģīts daudzpakāpju process. Gaisma dod tai sākumu. Pati fotosintēze sastāv no divām fāzēm: gaišās un tumšās. Gaismas fāzē augu lapās esošais hlorofila pigments veido tā saukto "gaismu absorbējošu" kompleksu, kas no ūdens paņem elektronus un tādējādi sadala to ūdeņraža jonos un skābeklī:

2H2O = 4e + 4H + O2

Uzkrātie protoni veicina ATP sintēzi:

ADP + P = ATP

Tumšās fāzes laikā oglekļa dioksīds un ūdens tiek pārvērsti glikozē. Un skābeklis izdalās kā blakusprodukts:

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

blog.site, kopējot materiālu pilnībā vai daļēji, ir nepieciešama saite uz oriģinālo avotu.

Skābeklis (O 2) ir ķīmiski aktīva gāze bez krāsas, garšas un smaržas.

Vienkāršākais veids, kā iegūt skābekli, ir no gaisa, jo gaiss nav savienojums, un sadalīt gaisu tā elementos nav tik grūti.

Galvenā rūpnieciskā metode skābekļa iegūšanai no gaisa ir kriogēnā rektifikācija, kad šķidrais gaiss tiek sadalīts komponentos destilācijas kolonnās tāpat kā, piemēram, eļļa. Bet, lai atmosfēras gaiss pārvērstos šķidrumā, tas jāatdzesē līdz mīnus 196°C. Lai to izdarītu, pēdējais ir jāsaspiež un pēc tam jāļauj izplesties un tajā pašā laikā piespiest veikt mehānisku darbu. Tad saskaņā ar fizikas likumiem gaisam ir jāatdziest. Mašīnas, kurās tas notiek, sauc par paplašinātājiem. Mūsdienu kriogēnās iekārtas gaisa atdalīšanai, kurās aukstumu iegūst, izmantojot turboekspanderus, nodrošina rūpniecību, galvenokārt metalurģiju un ķīmiju, ar simtiem tūkstošu kubikmetru skābekļa gāzes.

Rūpniecībā veiksmīgi tiek izmantotas arī gaisa atdalīšanas iekārtas, kuru pamatā ir membrānas vai adsorbcijas tehnoloģija.

Skābekļa pielietojums rūpniecībā un medicīnā

Periodiskās sistēmas VI grupas galvenajā apakšgrupā (saskaņā ar jauno klasifikāciju - 16. grupa) ir četri “halkogēna” elementi (t.i., “vara dzemdēšana”). Papildus sēram, telūram un selēnam tie ietver arī skābekli. Sīkāk apskatīsim šī uz Zemes visizplatītākā elementa īpašības, kā arī skābekļa izmantošanu un ražošanu.

Elementu izplatība

Saistītā veidā skābeklis ir iekļauts ūdens ķīmiskajā sastāvā – tā procentuālais daudzums ir aptuveni 89%, kā arī visu dzīvo būtņu – augu un dzīvnieku – šūnu sastāvā.

Gaisā skābeklis ir brīvā stāvoklī O2 formā, kas aizņem piekto daļu no tā sastāva, un ozona formā - O3.

Fizikālās īpašības

Skābeklis O2 ir gāze, kas ir bezkrāsaina, bez garšas un smaržas. Nedaudz šķīst ūdenī. Viršanas temperatūra ir 183 grādi zem nulles pēc Celsija. Šķidrā veidā skābeklis ir zils, un cietā veidā tas veido zilus kristālus. Skābekļa kristālu kušanas temperatūra ir 218,7 grādi zem nulles pēc Celsija.

Ķīmiskās īpašības

Sildot, šis elements reaģē ar daudzām vienkāršām vielām, gan metāliem, gan nemetāliem, veidojot tā sauktos oksīdus – elementu savienojumus ar skābekli. kurā elementi nonāk kopā ar skābekli, sauc par oksidāciju.

Piemēram,

4Na + O2= 2Na2O

2. Ūdeņraža peroksīda sadalīšanās rezultātā, kad to karsē mangāna oksīda klātbūtnē, kas darbojas kā katalizators.

3. Sadaloties kālija permanganātam.

Skābekli rūpniecībā ražo šādos veidos:

1. Tehniskiem nolūkiem skābekli iegūst no gaisa, kurā tā parastais saturs ir aptuveni 20%, t.i. piektā daļa. Lai to izdarītu, vispirms tiek sadedzināts gaiss, iegūstot maisījumu, kas satur apmēram 54% šķidrā skābekļa, 44% šķidrā slāpekļa un 2% šķidrā argona. Pēc tam šīs gāzes tiek atdalītas, izmantojot destilācijas procesu, izmantojot salīdzinoši nelielo diapazonu starp šķidrā skābekļa un šķidrā slāpekļa viršanas punktiem - attiecīgi mīnus 183 un mīnus 198,5 grādi. Izrādās, ka slāpeklis iztvaiko agrāk nekā skābeklis.

Modernas iekārtas nodrošina jebkuras tīrības pakāpes skābekļa ražošanu. Atdalīšanas laikā iegūtais slāpeklis tiek izmantots kā izejviela tā atvasinājumu sintēzē.

2. Ražo arī ļoti tīru skābekli. Šī metode ir kļuvusi plaši izplatīta valstīs ar bagātiem resursiem un lētu elektroenerģiju.

Skābekļa pielietojums

Skābeklis ir vissvarīgākais elements visas mūsu planētas dzīvē. Šo gāzi, kas atrodas atmosfērā, procesā patērē dzīvnieki un cilvēki.

Skābekļa iegūšana ir ļoti svarīga tādās cilvēka darbības jomās kā medicīna, metālu metināšana un griešana, spridzināšana, aviācija (cilvēka elpošanai un dzinēju darbībai), metalurģija.

Cilvēka saimnieciskās darbības procesā skābeklis tiek patērēts lielos daudzumos - piemēram, dedzinot dažāda veida kurināmo: dabasgāzi, metānu, ogles, malku. Visos šajos procesos tas veidojas Vienlaikus daba ir nodrošinājusi šī savienojuma dabiskās saistīšanās procesu, izmantojot fotosintēzi, kas notiek zaļajos augos saules gaismas ietekmē. Šī procesa rezultātā veidojas glikoze, ko pēc tam augs izmanto savu audu veidošanai.

Skābeklis ir viena no visvairāk izmantotajām gāzēm, ko plaši izmanto gandrīz visās mūsu dzīves jomās. Metalurģija, ķīmiskā rūpniecība, medicīna, tautsaimniecība, aviācija - tas ir tikai īss saraksts ar jomām, kur no šīs vielas nevar izvairīties.

Skābekli ražo saskaņā ar divām tehnoloģijām: laboratorijas un rūpniecisko. Pirmās metodes bezkrāsainas gāzes iegūšanai bija balstītas uz ķīmiskām reakcijām. Skābeklis rodas, sadaloties kālija permanganātam, bertoleta sālim vai ūdeņraža peroksīdam katalizatora klātbūtnē. Tomēr laboratorijas metodes nevar pilnībā apmierināt vajadzības pēc šī unikālā ķīmiskā elementa.

Otra skābekļa ražošanas metode ir kriogēnā rektifikācija vai adsorbcijas vai membrānas tehnoloģiju izmantošana. Pirmā metode nodrošina augstu atdalīšanas produktu tīrību, bet tai ir ilgāks palaišanas periods (salīdzinājumā ar otrajām metodēm).

Adsorbcijas skābekļa rūpnīcas ir pierādījušas sevi kā vienu no labākajām augstas veiktspējas sistēmām ar skābekli bagātināta gaisa ražošanai. Tie ļauj iegūt bezkrāsainu gāzi ar tīrību līdz 95% (līdz 99%, izmantojot papildu attīrīšanas posmu). To izmantošana ir ekonomiski pamatota, īpaši situācijās, kad nav nepieciešams augstas tīrības pakāpes skābeklis, par ko nāktos pārmaksāt.

Kriogēno sistēmu galvenās īpašības

Vai jūs interesē skābekļa ražošana ar tīrību līdz 99,9%? Pēc tam pievērsiet uzmanību iekārtām, kas darbojas, pamatojoties uz kriogēno tehnoloģiju. Sistēmu priekšrocības augstas tīrības pakāpes skābekļa ražošanai:

• instalācijas ilgs kalpošanas laiks;
• augsta veiktspēja;
• spēja iegūt skābekli ar tīrību no 95 līdz 99,9%.

Taču kriogēno sistēmu lielo izmēru, ātru iedarbināšanas un apturēšanas neiespējamības un citu faktoru dēļ ne vienmēr ir ieteicams izmantot kriogēno aprīkojumu.

Adsorbcijas vienību darbības princips

Skābekļa sistēmu darbības diagrammu, izmantojot adsorbcijas tehnoloģiju, var attēlot šādi:

• saspiestais gaiss virzās uztvērējā, gaisa apstrādes sistēmā, lai atbrīvotos no mehāniskiem piemaisījumiem un filtrētu pilienu mitrumu;
• attīrītais gaiss tiek nosūtīts uz adsorbcijas gaisa atdalīšanas bloku, kurā ietilpst adsorberi ar adsorbentu;
• darbības laikā adsorberi ir divos stāvokļos - absorbcija un reģenerācija; absorbcijas stadijā skābeklis nonāk skābekļa uztvērējā, un slāpeklis ģenerēšanas stadijā tiek izvadīts atmosfērā; pēc tam skābeklis tiek nosūtīts patērētājam;
• ja nepieciešams, gāzes spiedienu var palielināt, izmantojot skābekļa pastiprinātāja kompresoru un pēc tam atkārtoti uzpildīt cilindros.

Adsorbcijas kompleksi izceļas ar augstu uzticamības līmeni, pilnīgu automatizāciju, vieglu apkopi, mazu izmēru un svaru.

Gāzu atdalīšanas sistēmu priekšrocības

Iekārtas un stacijas, kurās skābekļa ražošanai izmanto adsorbcijas tehnoloģiju, tiek plaši izmantotas dažādās jomās: metālu metināšanā un griešanā, celtniecībā, zivju audzēšanā, mīdiju, garneļu audzēšanā utt.

Gāzes atdalīšanas sistēmu priekšrocības:

• spēja automatizēt skābekļa ražošanas procesu;
• nav īpašu prasību telpām;
• ātra palaišana un apturēšana;
• augsta uzticamība;
• zemas saražotā skābekļa izmaksas.

NPK Grasys adsorbcijas iekārtu priekšrocības

Vai jūs interesē skābekļa ražošana, izmantojot rūpnieciskas metodes? Vai vēlaties saņemt skābekli ar minimālām finansiālām izmaksām? Pētījumu un ražošanas uzņēmums Grasys palīdzēs atrisināt jūsu problēmu visaugstākajā līmenī. Mēs piedāvājam uzticamas un efektīvas sistēmas skābekļa iegūšanai no gaisa. Šeit ir norādītas mūsu produktu galvenās atšķirīgās iezīmes:

• pilna automatizācija;
• dizains pārdomāts līdz mazākajai detaļai;
• modernas uzraudzības un kontroles sistēmas.

Mūsu gaisa atdalīšanas adsorbcijas iekārtās ražotā skābekļa tīrība ir līdz 95% (ar iespēju pēcapstrāde līdz 99%). Gāzi ar šādām īpašībām plaši izmanto metalurģijā metālu metināšanai un griešanai, kā arī tautsaimniecībā. Mūsu ražotajās iekārtās tiek izmantotas modernas tehnoloģijas, kas nodrošina unikālas iespējas gāzes atdalīšanas jomā.

Mūsu skābekļa adsorbcijas iekārtu īpašības:

• augsta uzticamība;
• zemas saražotā skābekļa izmaksas;
• inovatīva ļoti inteliģenta uzraudzības un kontroles sistēma;
• apkopes vienkāršība;
• spēja ražot skābekli ar tīrību līdz 95% (ar papildu attīrīšanas iespēju līdz 99%);
• produktivitāte ir līdz 6000 m³/h.

NPK Grasys adsorbcijas skābekļa rūpnīcas ir unikāla globālas dizaina pieredzes kombinācija gāzu atdalīšanas iekārtu ražošanā un vietējās inovatīvās tehnoloģijas.

Galvenie iemesli sadarbībai ar NPK Grasys

Rūpnieciskā skābekļa ražošanas metode, izmantojot iekārtas, kuru pamatā ir adsorbcijas tehnoloģija, mūsdienās ir viena no daudzsološākajām. Tas ļauj iegūt bezkrāsainu gāzi ar minimālām nepieciešamās tīrības enerģijas izmaksām. Viela ar šiem parametriem ir pieprasīta metalurģijā, mašīnbūvē, ķīmiskajā rūpniecībā un medicīnā.

Kriogēnās rektifikācijas metode ir optimāls risinājums, ja nepieciešams ražot augstas tīrības pakāpes skābekli (līdz 99,9%).

Vadošais pašmāju uzņēmums Grasys piedāvā ļoti efektīvas sistēmas skābekļa ražošanai, izmantojot adsorbcijas tehnoloģiju ar izdevīgiem nosacījumiem. Mums ir liela pieredze dažādu pabeigtu projektu īstenošanā, tāpēc nebaidāmies no pat vissarežģītākajiem uzdevumiem.

Priekšrocības, strādājot ar atbildīgu aprīkojuma piegādātāju NPK Grasys:

• mūsu uzņēmums ir tiešais ražotājs, tāpēc pārdoto instalāciju izmaksas nepalielina papildu starpnieku komisijas;
• augstas kvalitātes produkti;
• pilns skābekļa ražošanas iekārtu remonta un apkopes pakalpojumu klāsts;
• Individuāla pieeja katram klientam;
• daudzu gadu pieredze skābekļa ražošanas sektorā.

Zvaniet mūsu vadītājiem, lai noskaidrotu sadarbības nianses.

Sīkāk ar skābekļa iekārtām (skābekļa ģeneratoriem, skābekļa instalācijām, skābekļa stacijām) varat iepazīties lapā

Jautājums Nr.2 Kā tiek iegūts skābeklis laboratorijā un rūpniecībā? Uzrakstiet atbilstošo reakciju vienādojumus. Kā šīs metodes atšķiras viena no otras?

Atbilde:

Laboratorijā skābekli var iegūt šādos veidos:

1) Ūdeņraža peroksīda sadalīšanās katalizatora (mangāna oksīda) klātbūtnē

2) Berholta sāls (kālija hlorāta) sadalīšanās:

3) Kālija permanganāta sadalīšanās:

Rūpniecībā skābekli iegūst no gaisa, kas satur apmēram 20% tilpuma. Gaiss tiek sašķidrināts zem spiediena un lielas dzesēšanas. Skābeklim un slāpeklim (otrajai galvenajai gaisa sastāvdaļai) ir dažādas viršanas temperatūras. Tāpēc tos var atdalīt destilējot: slāpeklim ir zemāka viršanas temperatūra nekā skābeklim, tāpēc slāpeklis iztvaiko pirms skābekļa.

Atšķirības starp rūpnieciskajām un laboratorijas metodēm skābekļa ražošanai:

1) Visas skābekļa ražošanas laboratorijas metodes ir ķīmiskas, tas ir, notiek dažu vielu pārvēršanās citās. Skābekļa iegūšanas process no gaisa ir fizisks process, jo dažu vielu pārvēršanās citās nenotiek.

2) Skābekli no gaisa var iegūt daudz lielākos daudzumos.