Hur syre erhålls i industrin. Upptäcktshistoria Industriell produktion av syreformel

Hej.. Idag ska jag berätta om syre och hur man skaffar det. Låt mig påminna dig om att om du har frågor till mig kan du skriva dem i kommentarerna till artikeln. Om du behöver hjälp med kemi, . Jag hjälper dig gärna.

Syre distribueras i naturen i form av isotoper 16 O, 17 O, 18 O, som har följande procentsatser på jorden - 99,76%, 0,048%, 0,192%, respektive.

I det fria tillståndet finns syre i form av tre allotropa modifieringar : atomärt syre - O o, dioxygen - O 2 och ozon - O 3. Dessutom kan atomärt syre erhållas enligt följande:

KClO3 = KCl + 3O 0

KNO 3 = KNO 2 + O 0

Syre är en del av mer än 1 400 olika mineraler och organiska ämnen i atmosfären, dess innehåll är 21 volymprocent. Och människokroppen innehåller upp till 65% syre. Syre är en färglös och luktfri gas, lätt löslig i vatten (3 volymer syre löser sig i 100 volymer vatten vid 20 o C).

I laboratoriet erhålls syre genom måttlig uppvärmning av vissa ämnen:

1) Vid nedbrytning av manganföreningar (+7) och (+4):

2KMnO4 → K2 MnO4 + MnO2 + O2
permanganat manganat
kalium kalium

2MnO2 → 2MnO + O2

2) Vid nedbrytning av perklorater:

2KClO4 → KClO2 + KCl + 3O2
perklorat
kalium

3) Under nedbrytningen av bertholletsalt (kaliumklorat).
I detta fall bildas atomärt syre:

2KClO3 → 2 KCl + 6O 0
klorat
kalium

4) Under nedbrytningen av underklorsyrasalter i ljuset- hypokloriter:

2NaClO → 2NaCl + O2

Ca(ClO)2 → CaCl2 + O2

5) Vid uppvärmning av nitrater.
I detta fall bildas atomärt syre. Beroende på positionen i aktivitetsserien för nitratmetallen bildas olika reaktionsprodukter:

2NaNO3 → 2NaNO2 + O2

Ca(NO 3) 2 → CaO + 2NO 2 + O 2

2AgNO3 → 2Ag + 2N02 + O2

6) Under nedbrytningen av peroxider:

2H2O2 ↔ 2H2O + O2

7) Vid uppvärmning av oxider av inaktiva metaller:

2Ag 2 O ↔ 4Ag + O 2

Denna process är relevant i vardagen. Faktum är att rätter gjorda av koppar eller silver, med ett naturligt lager av oxidfilm, bildar aktivt syre vid uppvärmning, vilket är en antibakteriell effekt. Upplösningen av salter av inaktiva metaller, särskilt nitrater, leder också till bildning av syre. Till exempel kan den övergripande processen att lösa upp silvernitrat representeras i steg:

AgNO3 + H2O → AgOH + HNO3

2AgOH → Ag2O + O2

2Ag 2 O → 4 Ag + O 2

eller i sammanfattning:

4AgNO3 + 2H2O → 4Ag + 4HNO3 + 7O2

8) Vid uppvärmning av kromsalter med högsta oxidationstillstånd:

4K 2 Cr 2 O 7 → 4K 2 CrO 4 + 2 Cr 2 O 3 + 3 O 2
dikromatkromat
kalium kalium

Inom industrin erhålls syre:

1) Elektrolytisk nedbrytning av vatten:

2H2O → 2H2 + O2

2) Interaktion mellan koldioxid och peroxider:

CO 2 + K 2 O 2 → K 2 CO 3 + O 2

Denna metod är en oumbärlig teknisk lösning på problemet med andning i isolerade system: ubåtar, gruvor, rymdfarkoster.

3) När ozon interagerar med reduktionsmedel:

O3 + 2KJ + H2O → J2 + 2KOH + O2

Av särskild betydelse är produktionen av syre under fotosyntesprocessen. förekommer i växter. Allt liv på jorden är i grunden beroende av denna process. Fotosyntes är en komplex process i flera steg. Ljus ger det dess början. Själva fotosyntesen består av två faser: ljus och mörk. Under den lätta fasen bildar klorofyllpigmentet som finns i växtblad ett så kallat "ljusabsorberande" komplex, som tar elektroner från vatten och därigenom delar upp det till vätejoner och syre:

2H2O = 4e + 4H + O2

Ackumulerade protoner bidrar till syntesen av ATP:

ADP + P = ATP

Under den mörka fasen omvandlas koldioxid och vatten till glukos. Och syre frigörs som en biprodukt:

6CO2 + 6H2O = C6H12O6 + O2

blog.site, vid kopiering av material helt eller delvis krävs en länk till originalkällan.

Syre (O 2) är en kemiskt aktiv gas utan färg, smak eller lukt.

Det enklaste sättet att få syre är från luft, eftersom luft inte är en förening, och det är inte så svårt att dela upp luft i dess element.

Den huvudsakliga industriella metoden för att producera syre från luft är kryogen rektifikation, då flytande luft separeras i komponenter i destillationskolonner på samma sätt som till exempel olja delas. Men för att omvandla atmosfärisk luft till vätska måste den kylas till minus 196°C. För att göra detta måste den senare komprimeras och sedan tillåtas expandera och samtidigt tvingas producera mekaniskt arbete. Då måste luften svalna i enlighet med fysikens lagar. Maskinerna där detta händer kallas expanderare. Moderna kryogena installationer för luftseparering, där kyla erhålls med turboexpanderare, förser industrin, främst metallurgi och kemi, med hundratusentals kubikmeter syrgas.

Luftseparationsenheter baserade på membran- eller adsorptionsteknik används också framgångsrikt inom industrin.

Tillämpning av syre inom industri och medicin

Fyra "kalkogen" -element (dvs. "föder koppar") leder huvudundergruppen av grupp VI (enligt den nya klassificeringen - den 16: e gruppen) i det periodiska systemet. Dessa inkluderar förutom svavel, tellur och selen även syre. Låt oss ta en närmare titt på egenskaperna hos detta element, det vanligaste på jorden, samt användningen och produktionen av syre.

Elementprevalens

I bunden form ingår syre i den kemiska sammansättningen av vatten - dess andel är cirka 89%, såväl som i sammansättningen av cellerna hos alla levande varelser - växter och djur.

I luften är syre i ett fritt tillstånd i form av O2, som upptar en femtedel av dess sammansättning, och i form av ozon - O3.

Fysikaliska egenskaper

Oxygen O2 är en gas som är färglös, smaklös och luktfri. Något lösligt i vatten. Kokpunkten är 183 grader under noll Celsius. I flytande form är syre blått, och i fast form bildar det blå kristaller. Smältpunkten för syrekristaller är 218,7 grader under noll Celsius.

Kemiska egenskaper

Vid upphettning reagerar detta element med många enkla ämnen, både metaller och icke-metaller, och bildar så kallade oxider - föreningar av grundämnen med syre. där grundämnen kommer in med syre kallas oxidation.

Till exempel,

4Na + O2= 2Na2O

2. Genom nedbrytning av väteperoxid när den värms upp i närvaro av manganoxid, som fungerar som en katalysator.

3. Genom nedbrytning av kaliumpermanganat.

Syre produceras inom industrin på följande sätt:

1. För tekniska ändamål erhålls syre från luft, i vilken dess vanliga halt är ca 20 %, d.v.s. femte delen. För att göra detta förbränns luften först, vilket ger en blandning som innehåller cirka 54% flytande syre, 44% flytande kväve och 2% flytande argon. Dessa gaser separeras sedan med en destillationsprocess, med det relativt lilla intervallet mellan kokpunkterna för flytande syre och flytande kväve - minus 183 respektive minus 198,5 grader. Det visar sig att kväve avdunstar tidigare än syre.

Modern utrustning säkerställer produktionen av syre av vilken renhetsgrad som helst. Kvävet som erhålls under separationen används som råmaterial i syntesen av dess derivat.

2. Producerar också mycket rent syre. Denna metod har blivit utbredd i länder med rika resurser och billig el.

Applicering av syre

Syre är det viktigaste elementet i hela vår planets liv. Denna gas, som finns i atmosfären, konsumeras i processen av djur och människor.

Att få syre är mycket viktigt för sådana områden av mänsklig verksamhet som medicin, svetsning och skärning av metaller, sprängning, flyg (för mänsklig andning och för motordrift) och metallurgi.

I processen för mänsklig ekonomisk aktivitet förbrukas syre i stora mängder - till exempel vid förbränning av olika typer av bränsle: naturgas, metan, kol, trä. I alla dessa processer bildas den. Samtidigt har naturen sörjt för processen med naturlig bindning av denna förening med hjälp av fotosyntes, som äger rum i gröna växter under påverkan av solljus. Som ett resultat av denna process bildas glukos, som växten sedan använder för att bygga sina vävnader.

Syre är en av de gaser som används mest av mänskligheten. Metallurgi, kemisk industri, medicin, nationalekonomi, flyg - det här är bara en kort lista över områden där detta ämne inte kan undvikas.

Syre produceras i enlighet med två tekniker: laboratorieteknik och industriell. De första metoderna för att framställa färglös gas baserades på kemiska reaktioner. Syre produceras genom nedbrytning av kaliumpermanganat, bertholletsalt eller väteperoxid i närvaro av en katalysator. Laboratorietekniker kan dock inte helt tillfredsställa behoven för detta unika kemiska element.

Den andra metoden för att producera syre är kryogen rektifiering eller användning av adsorptions- eller membranteknologier. Den första metoden säkerställer hög renhet av separationsprodukter, men har en längre uppstartsperiod (jämfört med de andra metoderna).

Adsorptionssyreanläggningar har visat sig vara ett av de bästa högpresterande systemen för att producera syreberikad luft. De gör det möjligt att erhålla färglös gas med en renhet på upp till 95 % (upp till 99 % med användning av ett ytterligare reningssteg). Deras användning är ekonomiskt motiverad, särskilt i situationer där det inte finns något behov av högrent syre, för vilket man skulle behöva betala för mycket.

Huvudegenskaper hos kryogena system

Är du intresserad av att producera syre med en renhet på upp till 99,9 %? Var sedan uppmärksam på installationer som arbetar på grundval av kryogen teknologi. Fördelar med system för produktion av högrent syre:

• lång livslängd för installationen;
• hög prestanda;
• förmågan att erhålla syre med en renhet av 95 till 99,9 %.

Men på grund av de stora dimensionerna av kryogena system, omöjligheten att snabbt starta och stoppa, och andra faktorer, är användningen av kryogen utrustning inte alltid tillrådlig.

Funktionsprincip för adsorptionsenheter

Driftdiagrammet för syresystem som använder adsorptionsteknik kan presenteras enligt följande:

• komprimerad luft rör sig in i mottagaren, in i luftbehandlingssystemet för att bli av med mekaniska föroreningar och filterdroppfuktighet;
• den renade luften skickas tilln, som inkluderar adsorbatorer med adsorbent;
• under drift är adsorbatorerna i två tillstånd - absorption och regenerering; vid absorptionssteget kommer syre in i syremottagaren och kväve vid genereringssteget släpps ut i atmosfären; varefter syret skickas till konsumenten;
• vid behov kan gastrycket ökas med en syrgasförstärkningskompressor och sedan fyllas på i cylindrar.

Adsorptionskomplex kännetecknas av en hög nivå av tillförlitlighet, full automatisering, lätt underhåll, små dimensioner och vikt.

Fördelar med gasseparationssystem

Installationer och stationer som använder adsorptionsteknik för att producera syre används i stor utsträckning inom en mängd olika områden: svetsning och skärning av metaller, konstruktion, fiskodling, odling av musslor, räkor, etc.

Fördelar med gasseparationssystem:

• förmågan att automatisera syreproduktionsprocessen;
• inga särskilda krav för lokalerna;
• snabb start och stopp;
• hög tillförlitlighet;
• låg kostnad för producerat syre.

Fördelar med adsorptionsinstallationer av NPK Grasys

Är du intresserad av att producera syre med industriella metoder? Skulle du vilja få syre till minimala ekonomiska kostnader? Forsknings- och produktionsföretaget Grasys hjälper till att lösa ditt problem på högsta nivå. Vi erbjuder pålitliga och effektiva system för att få syre från luft. Här är de viktigaste utmärkande egenskaperna hos våra produkter:

• full automatisering;
• design genomtänkt till minsta detalj;
• moderna övervaknings- och kontrollsystem.

Syret som produceras av våra lhar en renhet på upp till 95 % (med möjlighet till efterbehandling upp till 99 %). Gas med sådana egenskaper används ofta inom metallurgi för svetsning och skärning av metaller och i den nationella ekonomin. Utrustningen vi producerar använder modern teknik som ger unika möjligheter inom området gasseparering.

Funktioner hos våra syreadsorptionsanläggningar:

• hög tillförlitlighet;
• låg kostnad för producerat syre;
• innovativt mycket intelligent övervaknings- och kontrollsystem;
• lätt underhåll;
• förmågan att producera syre med en renhet på upp till 95% (med möjlighet till ytterligare rening upp till 99%);
• produktiviteten är upp till 6000 m³/h.

Adsorptionssyreanläggningar från NPK Grasys är en unik kombination av global designerfarenhet inom produktion av gasseparationsutrustning och inhemsk innovativ teknologi.

De främsta skälen till samarbete med NPK Grasys

Den industriella metoden att producera syre med hjälp av installationer baserade på adsorptionsteknik är en av de mest lovande idag. Det låter dig få en färglös gas med minimala energikostnader av den renhet som krävs. Ett ämne med dessa parametrar är efterfrågat inom metallurgi, maskinteknik, kemisk industri och medicin.

Den kryogena rektifieringsmetoden är den optimala lösningen när det är nödvändigt att producera syre med hög renhet (upp till 99,9%).

Det ledande inhemska företaget Grasys erbjuder högeffektiva system för produktion av syre med hjälp av adsorptionsteknik till förmånliga villkor. Vi har lång erfarenhet av att genomföra en mängd olika nyckelfärdiga projekt, så vi är inte rädda för ens de mest komplexa uppgifterna.

Fördelar med att arbeta med en ansvarsfull utrustningsleverantör NPK Grasys:

• vårt företag är en direkt tillverkare, så kostnaden för sålda installationer höjs inte med ytterligare mellanliggande provisioner;
• högkvalitativa produkter;
• ett komplett utbud av reparations- och underhållstjänster för syrgasproduktionsanläggningar;
• Individuellt förhållningssätt till varje kund;
• mångårig erfarenhet inom syreproduktionssektorn.

Ring våra chefer för att klargöra nyanserna i samarbetet.

Mer detaljerat kan du bekanta dig med syrgasutrustning (syregeneratorer, syrgasinstallationer, syrgasstationer) på sidan

Fråga nr 2 Hur får man syre i laboratoriet och i industrin? Skriv ekvationerna för motsvarande reaktioner. Hur skiljer sig dessa metoder från varandra?

Svar:

I laboratoriet kan syre erhållas på följande sätt:

1) Nedbrytning av väteperoxid i närvaro av en katalysator (manganoxid

2) Nedbrytning av bertholletsalt (kaliumklorat):

3) Nedbrytning av kaliumpermanganat:

Inom industrin får man syre från luft som innehåller cirka 20 volymprocent. Luften blir flytande under tryck och extrem kylning. Syre och kväve (luftens andra huvudkomponent) har olika kokpunkter. Därför kan de separeras genom destillation: kväve har en lägre kokpunkt än syre, så kväve avdunstar före syre.

Skillnader mellan industriella och laboratoriemetoder för att producera syre:

1) Alla laboratoriemetoder för att producera syre är kemiska, det vill säga omvandlingen av vissa ämnen till andra sker. Processen att få syre från luft är en fysisk process, eftersom omvandlingen av vissa ämnen till andra inte sker.

2) Syre kan erhållas från luft i mycket större mängder.