Pagtanggap at paggawa ng mga gas na pang-industriya. Carbon dioxide. Mga katangian, produksyon, aplikasyon Paraan para sa paggawa ng carbon dioxide

Mga layunin:

Palawakin ang iyong pag-unawa sa kasaysayan ng pagtuklas, mga katangian at praktikal na paggamit ng carbon dioxide.
Ipakilala sa mga mag-aaral ang mga pamamaraan sa laboratoryo para sa paggawa ng carbon dioxide.
Ipagpatuloy ang pagbuo ng mga kasanayang pang-eksperimento ng mga mag-aaral.

Mga pamamaraan na ginamit:"totoo at maling mga pahayag", "zigzag-1", mga cluster.

Mga kagamitan sa laboratoryo: laboratory stand, aparato para sa pagkuha ng mga gas, 50 ml beaker, piraso ng marmol, hydrochloric acid (1:2), lime water, Mohr clamp.

I. Yugto ng pagtawag

Sa yugto ng hamon, ang pamamaraan na "totoo at maling mga pahayag" ay ginagamit.

Mga pahayag

II. Yugto ng paglilihi

1. Organisasyon ng mga aktibidad sa mga nagtatrabaho na grupo, ang mga kalahok na tumatanggap ng mga teksto sa limang pangunahing paksa ng "zigzag":

Kasaysayan ng pagtuklas ng carbon dioxide
Carbon dioxide sa kalikasan
Paggawa ng carbon dioxide
Mga katangian ng carbon dioxide
Mga praktikal na aplikasyon ng carbon dioxide

May paunang kakilala sa teksto, paunang pagbasa.

2. Magtrabaho sa mga grupong eksperto.

Pinagsasama-sama ng mga ekspertong grupo ang "mga eksperto" sa mga partikular na isyu. Ang kanilang gawain ay maingat na basahin ang teksto, i-highlight ang mga pangunahing parirala at bagong konsepto, o gumamit ng mga kumpol at iba't ibang mga scheme upang graphical na ilarawan ang nilalaman ng teksto (ang gawain ay isinasagawa nang paisa-isa).

3. Pagpili ng materyal, pagbubuo at pagdaragdag nito (pangkat na gawain)

4. Paghahanda para sa pagsasahimpapawid ng teksto sa mga grupong nagtatrabaho

1st group ang mga eksperto ay nag-iipon ng isang buod ng sanggunian "Ang Kasaysayan ng Pagtuklas ng Carbon Dioxide"
2nd group ang mga eksperto ay gumuhit ng isang diagram ng pamamahagi ng carbon dioxide sa kalikasan
ika-3 pangkat ang mga eksperto ay gumuhit ng isang pamamaraan para sa paggawa ng carbon dioxide at isang pagguhit ng pag-install para sa paggawa nito
ika-4 na pangkat ang mga eksperto ay nag-iipon ng isang pag-uuri ng mga katangian ng carbon dioxide
ika-5 pangkat ang mga eksperto ay gumuhit ng isang pamamaraan para sa praktikal na paggamit ng carbon dioxide

5. Paghahanda para sa pagtatanghal (poster)

III. Yugto ng pagninilay

Bumalik sa mga workgroup

I-broadcast sa isang pangkat ng mga paksa 1–5 nang sunud-sunod.
Pagtitipon ng isang halaman para sa paggawa ng carbon dioxide.
Pagkuha ng carbon dioxide at pag-aaral ng mga katangian nito.
Pagtalakay sa mga resulta ng eksperimental.

Pagtatanghal ng mga indibidwal na paksa.

Mga pahayag
1. Ang carbon dioxide ay isang “wild gas”.
2. Ang mga dagat at karagatan ay naglalaman ng 60 beses na mas maraming carbon dioxide kaysa sa atmospera ng daigdig.
3. Ang mga likas na pinagmumulan ng carbon dioxide ay tinatawag na mofets.
4. Sa paligid ng Naples mayroong "Dog Cave" kung saan bawal ang mga aso.
5. Sa mga laboratoryo, ang carbon dioxide ay nagagawa sa pamamagitan ng pagkilos ng sulfuric acid sa mga piraso ng marmol.
6. Ang carbon dioxide ay isang walang kulay at walang amoy na gas, mas magaan kaysa hangin, lubhang natutunaw sa tubig.
7. Ang solid carbon dioxide ay tinatawag na "dry ice".
8. Ang lime water ay isang solusyon ng calcium hydroxide sa tubig.

Mga teksto sa limang pangunahing paksa ng "zigzag"

1. Kasaysayan ng pagkatuklas ng carbon dioxide

Ang carbon dioxide ang una sa lahat ng iba pang mga gas na tutol sa hangin sa ilalim ng pangalang "wild gas" ng alchemist noong ika-16 na siglo. Van't Helmont.

Ang pagtuklas ng CO 2 ay minarkahan ang simula ng isang bagong sangay ng chemistry - pneumatochemistry (chemistry ng mga gas).

Ang Scottish chemist na si Joseph Black (1728 - 1799) noong 1754 ay itinatag na ang calcareous mineral marble (calcium carbonate) ay nabubulok kapag pinainit, naglalabas ng gas at bumubuo ng quicklime (calcium oxide):

CaCO 3 CaO + CO 2
calcium carbonate calcium oxide carbon dioxide

Ang pinakawalan na gas ay maaaring isama muli sa calcium oxide upang bumuo muli ng calcium carbonate:

CaO + CO 2 CaCO 3
calcium oxide carbon dioxide calcium carbonate

Ang gas na ito ay kapareho ng "wild gas" na natuklasan ni Van Helmont, ngunit binigyan ito ng Black ng isang bagong pangalan - "bound air" - dahil ang gas na ito ay maaaring itali at muling maging isang solidong sangkap, at mayroon din itong kakayahang maakit. sa tubig ng dayap (calcium hydroxide) at maging sanhi ng maulap:

carbon dioxide calcium hydroxide calcium carbonate tubig

Pagkalipas ng ilang taon, natuklasan ni Cavendish ang dalawa pang katangiang pisikal na katangian ng carbon dioxide - ang mataas na density nito at makabuluhang solubility sa tubig.

2. Carbon dioxide sa kalikasan

Ang nilalaman ng carbon dioxide sa atmospera ay medyo maliit, 0.04–0.03% lamang (sa dami). Ang CO 2 na puro sa atmospera ay may masa na 2200 bilyong tonelada.
60 beses na mas maraming carbon dioxide ang natagpuang natunaw sa mga dagat at karagatan.
Sa bawat taon, humigit-kumulang 1/50 ng kabuuang CO 2 na nakapaloob dito ay inalis mula sa atmospera ng takip ng halaman ng globo sa pamamagitan ng proseso ng photosynthesis, na nagpapalit ng mga mineral na sangkap sa organikong bagay.
Ang bulk ng carbon dioxide sa kalikasan ay nabuo bilang isang resulta ng iba't ibang mga proseso ng agnas ng mga organikong sangkap. Ang carbon dioxide ay inilalabas sa panahon ng paghinga ng mga halaman, hayop, at mikroorganismo. Ang dami ng carbon dioxide na inilalabas ng iba't ibang industriya ay patuloy na tumataas. Ang carbon dioxide ay nakapaloob sa mga gas ng bulkan, at ito rin ay inilalabas mula sa lupa sa mga lugar ng bulkan. Ang "Dog Cave" ay tumatakbo bilang isang permanenteng CO 2 generator sa loob ng ilang siglo malapit sa lungsod ng Naples sa Italya. Ito ay sikat sa katotohanan na ang mga aso ay hindi maaaring nasa loob nito, ngunit ang isang tao ay maaaring manatili doon sa normal na kondisyon. Ang katotohanan ay sa kuweba na ito ang carbon dioxide ay inilabas mula sa lupa, at dahil ito ay 1.5 beses na mas mabigat kaysa sa hangin, ito ay matatagpuan sa ibaba, humigit-kumulang sa taas ng isang aso (0.5 m). Sa ganitong hangin, kung saan ang carbon dioxide ay 14%, ang mga aso (at iba pang mga hayop, siyempre) ay hindi makahinga, ngunit ang isang may sapat na gulang na nakatayo sa kanyang mga paa ay hindi nararamdaman ang labis na carbon dioxide sa kuweba na ito. Ang parehong mga kuweba ay umiiral sa Yellowstone National Park (USA).
Ang mga likas na pinagmumulan ng carbon dioxide ay tinatawag na mofets. Ang mga mofet ay katangian ng huling, huling yugto ng pagpapalambing ng bulkan, kung saan, sa partikular, matatagpuan ang sikat na bulkan ng Elbrus. Samakatuwid, maraming mga saksakan ng mga hot spring na puspos ng carbon dioxide na bumabagsak sa niyebe at yelo.
Sa labas ng globo, ang carbon monoxide (IV) ay matatagpuan sa mga atmospheres ng Mars at Venus, mga planetang "terrestrial".

3. Paggawa ng carbon dioxide

Sa industriya, ang carbon dioxide ay pangunahing nakukuha bilang isang by-product ng nasusunog na limestone, alcoholic fermentation, atbp.
Sa mga laboratoryo ng kemikal, maaaring gumamit sila ng mga yari na silindro na may likidong carbon dioxide, o kumuha ng CO 2 sa Kipp apparatus o isang aparato para sa paggawa ng mga gas sa pamamagitan ng pagkilos ng hydrochloric acid sa mga piraso ng marmol:

CaCO 3 + 2HCl CaCl 2 + CO 2 + H 2 O
calcium carbonate hydrochloric acid calcium chloride carbon dioxide tubig

Imposibleng gumamit ng sulfuric acid sa halip na hydrochloric acid, dahil sa halip na calcium chloride na natutunaw sa tubig, makakakuha ka ng gypsum - calcium sulfate (CaSO 4) - isang asin na bahagyang natutunaw sa tubig. Kapag idineposito sa mga piraso ng marmol, ang dyipsum ay ginagawang lubhang mahirap para sa acid na maabot ang mga ito at sa gayon ay lubos na nagpapabagal sa reaksyon.
Upang makagawa ng carbon dioxide:

Maglakip ng isang aparato para sa pagkuha ng mga gas sa binti ng isang laboratory stand
Alisin ang takip na may funnel mula sa test tube na may kasama
Maglagay ng 2-3 piraso ng marmol sa nozzle, ang laki ng ? mga gisantes
Ipasok muli ang funnel stopper sa test tube.
Buksan ang clamp
Ibuhos ang hydrochloric acid (1:2) sa funnel (maingat!) upang bahagyang masakop ng acid ang marmol

Punan ang beaker ng carbon(IV) monoxide at isara ang clamp.

4. Mga katangian ng carbon dioxide
Ang CO 2 ay isang walang kulay na gas, walang amoy, 1.5 beses na mas mabigat kaysa sa hangin, mahirap ihalo dito (sa mga salita ni D.I. Mendeleev, "lubog" sa hangin), na maaaring mapatunayan ng sumusunod na eksperimento: sa itaas ng isang baso, sa kung saan ang isang nasusunog na kandila ay naayos, ibagsak ang isang baso na puno ng carbon dioxide. Napatay agad ang kandila.
Ang carbon monoxide (IV) ay acidic at kapag ang gas na ito ay natunaw sa tubig, ang carbonic acid ay nabuo. Kapag ang CO 2 ay dumaan sa litmus-tinted na tubig, maaari mong obserbahan ang pagbabago sa kulay ng indicator mula sa purple hanggang pula.
Ang mahusay na solubility ng carbon dioxide sa tubig ay ginagawang imposibleng kolektahin ito gamit ang "water displacement" na paraan.

Ang isang husay na reaksyon sa nilalaman ng carbon dioxide sa hangin ay ang pagpasa ng gas sa pamamagitan ng isang dilute na solusyon ng calcium hydroxide (limewater). Ang carbon dioxide ay nagiging sanhi ng pagbuo ng hindi matutunaw na calcium carbonate sa solusyon na ito, na nagiging sanhi ng maulap na solusyon:
CO 2 + Ca(OH) 2 CaCO 3 + H 2 O

carbon dioxide calcium hydroxide calcium carbonate tubig

Kapag ang labis na CO2 ay idinagdag, ang maulap na solusyon ay nagiging malinaw muli dahil sa pagbabago ng hindi matutunaw na karbonat sa natutunaw na calcium bikarbonate:
CaCO 3 + H 2 O + CO 2 Ca(HCO 3) 2

calcium carbonate tubig carbon dioxide calcium bikarbonate

5. Praktikal na paggamit ng carbon dioxide
Ang pinindot na solid carbon dioxide ay tinatawag na "dry ice."
Ang solid CO 2 ay mas katulad ng naka-compress na siksik na snow, na may tigas na parang chalk. Ang temperatura ng “dry ice” ay –78 o C. Ang dry ice, hindi tulad ng water ice, ay siksik. Lumulubog siya sa tubig, pinalamig ito nang husto. Ang nasusunog na gasolina ay maaaring mabilis na mapatay sa pamamagitan ng paghahagis ng ilang piraso ng tuyong yelo sa apoy.
Ang pangunahing paggamit ng dry ice ay ang pag-iimbak at transportasyon ng pagkain: isda, karne, ice cream, atbp. Ang halaga ng dry ice ay hindi lamang sa epekto ng paglamig nito, kundi pati na rin sa katotohanan na ang pagkain sa carbon dioxide ay hindi nahuhulma o mabulok.
Ginagamit ang carbon dioxide upang mag-carbonate ng prutas at mineral na tubig, at sa medisina – para sa mga paliguan ng carbon dioxide.
Ang likidong carbon dioxide ay ginagamit sa mga pamatay ng apoy ng carbon dioxide, mga sistema ng pamatay ng apoy sa mga sasakyang panghimpapawid at barko, at sa mga makinang pangsunog ng carbon dioxide. Ito ay lalong epektibo sa mga kaso kung saan ang tubig ay hindi angkop, halimbawa, kapag pinapatay ang apoy ng mga nasusunog na likido o kapag may mga de-koryenteng mga kable o natatanging kagamitan sa silid na maaaring masira ng tubig.
Sa maraming mga kaso, ang CO 2 ay hindi ginagamit sa tapos na anyo, ngunit nakuha sa panahon ng paggamit ng, halimbawa, mga baking powder na naglalaman ng pinaghalong sodium bikarbonate at potassium tartrate. Kapag ang mga naturang pulbos ay hinaluan ng kuwarta, ang mga asing-gamot ay natutunaw at isang reaksyon ang nangyayari, na naglalabas ng CO 2 . Bilang isang resulta, ang kuwarta ay tumataas, na pinupuno ng mga bula ng carbon dioxide, at ang produktong inihurnong mula dito ay nagiging malambot at masarap.

Panitikan

Pagbabago // International journal sa pag-unlad ng pag-iisip sa pamamagitan ng pagbabasa at pagsulat. – 2000. – No. 1, 2.
Modernong mag-aaral sa larangan ng impormasyon at komunikasyon: Manwal na pang-edukasyon at pamamaraan. – St. Petersburg: PETROC, 2000.
Zagashev I.O., Zair-Bek S.I. Kritikal na pag-iisip: teknolohiya sa pag-unlad. – St. Petersburg: Alliance Delta Publishing House, 2003.

(IV), carbon dioxide o carbon dioxide. Tinatawag din itong carbonic anhydride. Ito ay ganap na walang kulay, walang amoy na gas na may maasim na lasa. Ang carbon dioxide ay mas mabigat kaysa sa hangin at hindi gaanong natutunaw sa tubig. Sa temperatura sa ibaba - 78 degrees Celsius, ito ay nag-kristal at nagiging parang niyebe.

Ang sangkap na ito ay napupunta mula sa isang gas na estado sa isang solid, dahil hindi ito maaaring umiral sa isang likidong estado sa ilalim ng presyon ng atmospera. Ang density ng carbon dioxide sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay 1.97 kg/m3 - 1.5 beses na mas mataas ang carbon dioxide sa solidong anyo ay tinatawag na "dry ice". Ito ay nagiging isang likidong estado kung saan maaari itong maimbak ng mahabang panahon kapag tumaas ang presyon. Tingnan natin ang sangkap na ito at ang kemikal na istraktura nito.

Ang carbon dioxide, na ang formula ay CO2, ay binubuo ng carbon at oxygen, at ito ay nakuha bilang resulta ng pagkasunog o pagkabulok ng mga organikong sangkap. Ang carbon monoxide ay matatagpuan sa hangin at sa ilalim ng lupa na mineral spring. Ang mga tao at hayop ay naglalabas din ng carbon dioxide kapag sila ay huminga. Ang mga halaman na walang ilaw ay naglalabas nito at masinsinang sinisipsip ito sa panahon ng photosynthesis. Salamat sa metabolic process ng mga cell ng lahat ng nabubuhay na nilalang, ang carbon monoxide ay isa sa mga pangunahing bahagi ng nakapaligid na kalikasan.

Ang gas na ito ay hindi nakakalason, ngunit kung naipon ito sa mataas na konsentrasyon, maaaring magsimula ang inis (hypercapnia), at sa kakulangan nito, ang kabaligtaran na kondisyon ay bubuo - hypocapnia. Ang carbon dioxide ay nagpapadala at sumasalamin sa infrared. Ito ay direktang nakakaapekto sa global warming. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang antas ng nilalaman nito sa kapaligiran ay patuloy na tumataas, na humahantong sa epekto ng greenhouse.

Ang carbon dioxide ay ginagawa sa industriya mula sa usok o furnace gas, o sa pamamagitan ng decomposition ng dolomite at limestone carbonates. Ang pinaghalong mga gas na ito ay lubusan na hugasan ng isang espesyal na solusyon na binubuo ng potassium carbonate. Susunod, ito ay nagiging bikarbonate at nabubulok kapag pinainit, na nagreresulta sa paglabas ng carbon dioxide. Ang carbon dioxide (H2CO3) ay nabuo mula sa carbon dioxide na natunaw sa tubig, ngunit sa mga modernong kondisyon ay nakukuha din ito ng iba pang mas advanced na mga pamamaraan. Matapos ang carbon dioxide ay dalisay, ito ay compressed, cooled at pumped sa cylinders.

Sa industriya, ang sangkap na ito ay malawak at pangkalahatang ginagamit. Ginagamit ito ng mga producer ng pagkain bilang pampaalsa (halimbawa, para sa paggawa ng kuwarta) o bilang pang-imbak (E290). Sa tulong ng carbon dioxide, ang iba't ibang mga tonic na inumin at soda ay ginawa, na minamahal hindi lamang ng mga bata, kundi pati na rin ng mga matatanda. Ginagamit ang carbon dioxide sa paggawa ng baking soda, beer, asukal, at sparkling na alak.

Ginagamit din ang carbon dioxide sa paggawa ng mga epektibong pamatay ng apoy. Sa tulong ng carbon dioxide, isang aktibong daluyan ang nilikha, na kinakailangan sa mataas na temperatura ng welding arc, ang carbon dioxide ay bumagsak sa oxygen at carbon monoxide. Nakikipag-ugnayan ang oxygen sa likidong metal at na-oxidize ito. Ang carbon dioxide sa mga lata ay ginagamit sa mga air gun at pistol.

Ginagamit ng mga modelo ng sasakyang panghimpapawid ang sangkap na ito bilang panggatong para sa kanilang mga modelo. Sa tulong ng carbon dioxide, maaari mong makabuluhang taasan ang ani ng mga pananim na lumago sa isang greenhouse. Ito ay malawakang ginagamit din sa industriya kung saan ang mga produktong pagkain ay napreserba nang mas mahusay. Ito ay ginagamit bilang nagpapalamig sa mga refrigerator, freezer, electric generator at iba pang thermal power plant.

Sa industriya, ang mga pangunahing pamamaraan ng paggawa ng carbon dioxide CO2 ay ang paggawa nito bilang isang by-product ng reaksyon ng pag-convert ng methane CH4 sa hydrogen H2, mga reaksyon ng combustion (oxidation) ng hydrocarbons, ang reaksyon ng decomposition ng limestone CaCO3 sa lime CaO at tubig. H20.

CO2 bilang isang by-product ng steam reforming ng CH4 at iba pang hydrocarbons sa hydrogen H2

Ang hydrogen H2 ay kinakailangan ng industriya, pangunahin para sa paggamit nito sa proseso ng paggawa ng ammonia NH3 (Haber process, catalytic reaction ng hydrogen at nitrogen); Ang ammonia ay kailangan para sa produksyon ng mga mineral fertilizers at nitric acid. Ang hydrogen ay maaaring gawin sa iba't ibang paraan, kabilang ang electrolysis ng tubig, na minamahal ng mga ecologist - gayunpaman, sa kasamaang-palad, sa oras na ito, ang lahat ng mga pamamaraan ng paggawa ng hydrogen, maliban sa reforming hydrocarbons, ay ganap na hindi makatwiran sa ekonomiya sa laki ng laki. produksyon - maliban kung mayroong labis na "libre" sa produksyon ng kuryente. Samakatuwid, ang pangunahing paraan ng paggawa ng hydrogen, kung saan inilalabas din ang carbon dioxide, ay ang steam reforming ng methane: sa temperatura na humigit-kumulang 700...1100°C at isang presyon ng 3...25 bar, sa pagkakaroon ng isang katalista, ang singaw ng tubig H2O ay tumutugon sa methane CH4 na may pagpapakawala ng synthesis gas (ang proseso ay endothermic, iyon ay, nangyayari ito sa pagsipsip ng init):
CH4 + H2O (+ init) → CO + 3H2

Ang propane ay maaaring mabago ng singaw sa katulad na paraan:
С3H8 + 3H2O (+ init) → 2CO + 7H2

At gayundin ang ethanol (ethyl alcohol):
C2H5OH + H2O (+ init) → 2CO + 4H2

Kahit na ang gasolina ay maaaring reporma sa singaw. Ang gasolina ay naglalaman ng higit sa 100 iba't ibang mga kemikal na compound, ang steam reforming reactions ng isooctane at toluene ay ipinapakita sa ibaba:
C8H18 + 8H2O (+ init) → 8CO + 17H2
C7H8 + 7H2O (+ init) → 7CO + 11H2

Kaya, sa proseso ng steam reforming ng isa o ibang hydrocarbon fuel, hydrogen at carbon monoxide CO (carbon monoxide) ay nakuha. Sa susunod na hakbang ng proseso ng produksyon ng hydrogen, ang carbon monoxide, sa pagkakaroon ng isang katalista, ay sumasailalim sa reaksyon ng paglipat ng isang oxygen atom O mula sa tubig patungo sa gas = CO ay na-oxidized sa CO2, at ang hydrogen H2 ay inilabas sa libreng anyo. Ang reaksyon ay exothermic, naglalabas ng humigit-kumulang 40.4 kJ/mol ng init:
CO + H2O → CO2 + H2 (+ init)

Sa mga setting ng industriya, ang carbon dioxide CO2 na inilabas sa panahon ng steam reforming ng mga hydrocarbon ay madaling mabukod at makolekta. Gayunpaman, ang CO2 sa kasong ito ay isang hindi kanais-nais na by-product, malaya itong inilalabas sa atmospera, kahit na ngayon ang umiiral na paraan ng pag-alis ng CO2, ay hindi kanais-nais mula sa isang kapaligiran na pananaw, at ang ilang mga negosyo ay nagsasagawa ng mas "advanced" na mga pamamaraan. , tulad ng, halimbawa, pagbomba ng CO2 sa bumababang mga field ng langis o iniksyon sa karagatan.

Produksyon ng CO2 mula sa kumpletong pagkasunog ng mga hydrocarbon fuel

Kapag nasunog, iyon ay, na-oxidized na may sapat na dami ng oxygen, ang mga hydrocarbon tulad ng methane, propane, gasolina, kerosene, diesel fuel, atbp., carbon dioxide at, kadalasan, nabubuo ang tubig. Halimbawa, ang reaksyon ng pagkasunog ng CH4 methane ay ganito ang hitsura:
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O

CO2 bilang isang by-product ng H2 production sa pamamagitan ng bahagyang oksihenasyon ng gasolina

Humigit-kumulang 95% ng industriyal na produksyon ng hydrogen sa mundo ay ginawa ng inilarawan sa itaas na paraan ng steam reforming ng hydrocarbon fuels, pangunahin ang CH4 methane na nasa natural gas. Bilang karagdagan sa steam reforming, ang hydrogen ay maaaring gawin mula sa hydrocarbon fuel na may medyo mataas na kahusayan sa pamamagitan ng paraan ng bahagyang oksihenasyon, kapag ang methane at iba pang hydrocarbons ay tumutugon sa isang halaga ng oxygen na hindi sapat para sa kumpletong pagkasunog ng gasolina (tandaan na sa proseso ng kumpletong pagkasunog ng gasolina, maikling inilarawan sa itaas, ang carbon dioxide ay nakuha CO2 gas at H20 tubig). Kapag mas maliit sa stoichiometric na dami ng oxygen ang ibinibigay, ang mga produkto ng reaksyon ay higit sa lahat ay hydrogen H2 at carbon monoxide, na kilala rin bilang carbon monoxide CO; carbon dioxide CO2 at ilang iba pang mga sangkap ay ginawa sa maliit na dami. Dahil kadalasan, sa pagsasagawa, ang prosesong ito ay isinasagawa hindi sa purified oxygen, ngunit sa hangin, mayroong nitrogen sa parehong input at output ng proseso, na hindi nakikilahok sa reaksyon.

Ang bahagyang oksihenasyon ay isang exothermic na proseso, ibig sabihin ang reaksyon ay gumagawa ng init. Ang bahagyang oksihenasyon ay karaniwang nagpapatuloy nang mas mabilis kaysa sa steam reforming at nangangailangan ng mas maliit na volume ng reaktor. Tulad ng makikita mula sa mga reaksyon sa ibaba, ang bahagyang oksihenasyon sa simula ay gumagawa ng mas kaunting hydrogen kada yunit ng gasolina kaysa sa ginawa ng proseso ng steam reforming.

Reaksyon ng bahagyang oksihenasyon ng methane CH4:
CH 4 + ½O 2 → CO + H 2 (+ init)

Propane C3H8:
C 3 H 8 + 1½O 2 → 3CO + 4H 2 (+ init)

Ethyl alcohol C2H5OH:
C 2 H 5 OH + ½O 2 → 2CO + 3H 2 (+ init)

Bahagyang oksihenasyon ng gasolina gamit ang halimbawa ng isooctane at toluene, mula sa higit sa isang daang kemikal na compound na nasa gasolina:
C 8 H 18 + 4O 2 → 8CO + 9H 2 (+ init)
C 7 H 18 + 3½O 2 → 7CO + 4H 2 (+ init)

Upang i-convert ang CO sa carbon dioxide at makabuo ng karagdagang hydrogen, ang oxygen shift reaction water→gas, na nabanggit na sa paglalarawan ng proseso ng steam reforming, ay ginagamit:
CO + H 2 O → CO 2 + H 2 (+ maliit na halaga ng init)

CO2 mula sa pagbuburo ng asukal

Sa paggawa ng mga inuming nakalalasing at mga inihurnong produkto mula sa yeast dough, ang proseso ng pagbuburo ng mga asukal ay ginagamit - glucose, fructose, sucrose, atbp., Na may pagbuo ng ethyl alcohol C2H5OH at carbon dioxide CO2. Halimbawa, ang reaksyon ng fermentation ng glucose C6H12O6 ay:
C 6 H 12 O 6 → 2C 2 H 5 OH + 2CO 2

At ang pagbuburo ng fructose C12H22O11 ay ganito:
C 12 H 22 O 11 + H 2 O → 4C 2 H 5 OH + 4CO 2

Kagamitan para sa produksyon ng CO2 na ginawa ni Wittemann

Sa paggawa ng mga inuming may alkohol, ang nagresultang alkohol ay isang kanais-nais at kahit na, maaaring sabihin ng isa, kinakailangang produkto ng reaksyon ng pagbuburo. Minsan ay inilalabas ang carbon dioxide sa atmospera, at kung minsan ay iniiwan sa inumin upang carbonate ito. Sa pagbe-bake ng tinapay, kabaligtaran ang nangyayari: Ang CO2 ay kinakailangan upang bumuo ng mga bula na nagiging sanhi ng pagtaas ng masa, at ang ethyl alcohol ay halos ganap na sumingaw sa panahon ng pagluluto.

Maraming mga negosyo, pangunahin ang mga distillery, kung saan ang CO 2 ay isang ganap na hindi kinakailangang by-product, ang nagtatag ng koleksyon at pagbebenta nito. Ang gas mula sa mga tangke ng fermentation ay ibinibigay sa pamamagitan ng mga bitag ng alkohol sa tindahan ng carbon dioxide, kung saan ang CO2 ay dinadalisay, nilulusaw at nibote. Sa totoo lang, ang mga distillery ang pangunahing tagapagtustos ng carbon dioxide sa maraming rehiyon - at para sa marami sa kanila, ang pagbebenta ng carbon dioxide ay hindi nangangahulugang huling pinagmumulan ng kita.

Mayroong isang buong industriya sa paggawa ng mga kagamitan para sa paghihiwalay ng purong carbon dioxide sa mga serbeserya at pabrika ng alkohol (Huppmann/GEA Brewery, Wittemann, atbp.), pati na rin ang direktang produksyon nito mula sa mga hydrocarbon fuels. Ang mga supplier ng gas tulad ng Air Products at Air Liquide ay nag-i-install din ng mga istasyon upang paghiwalayin ang CO2 at pagkatapos ay linisin ito at tunawin bago ito punan sa mga cylinder.

CO2 sa paggawa ng quicklime CaO mula sa CaCO3

Ang proseso para sa paggawa ng malawakang ginagamit na quicklime, CaO, ay mayroon ding carbon dioxide bilang isang by-product ng reaksyon. Ang decomposition reaction ng limestone CaCO3 ay endothermic, nangangailangan ng temperatura na humigit-kumulang +850°C at ganito ang hitsura:
CaCO3 → CaO + CO2

Kung ang limestone (o ibang metal carbonate) ay tumutugon sa isang acid, ang carbon dioxide H2CO3 ay ilalabas bilang isa sa mga produkto ng reaksyon. Halimbawa, ang hydrochloric acid HCl ay tumutugon sa limestone (calcium carbonate) CaCO3 tulad ng sumusunod:
2HCl + CaCO 3 → CaCl 2 + H 2 CO 3

Ang carbonic acid ay napaka-unstable, at sa ilalim ng mga kondisyon ng atmospera mabilis itong nabubulok sa CO2 at tubig H2O.

Ang carbon dioxide, na may mga unibersal na katangian, ay ginagamit sa industriya, medisina, at agrikultura. Ngayon, ang CO2 ay isang agricultural fertilizer, isang medikal na tool, isang temperature regulator, at isang mapagkukunan ng bagong enerhiya.

Ang paggawa ng carbon dioxide sa industriya ay magkakaibang pamamaraan. Ito ay matatagpuan sa mga basura ng usok na inilabas sa atmospera ng mga thermal power plant at power plant na nakukuha ito sa panahon ng pagbuburo ng alkohol at nagsisilbing isang produkto ng reaksyon na may mga natural na carbonate.

Malawak ang industriya ng paggawa ng carbon dioxide. Ang gas ay maaaring masipsip sa maraming paraan mula sa iisang pinagmulan. Sa lahat ng mga kaso, ito ay isang hakbang-hakbang na proseso ng pag-alis ng mga impurities (upang makamit ang mga kinakailangan ng GOST) at pagkamit ng nais na pagkakapare-pareho at estado ng pagsasama-sama.

Produksyon ng carbon dioxide gas

Ang CO2 gas ay nakuhang muli mula sa pang-industriya (petrolyo) fumes sa pamamagitan ng adsorption ng monoethanolamine (commercially viable) at potassium carbonate (bihirang). Ang prinsipyo ng pagkolekta ng mga particle ng carbon ay pareho para sa parehong mga sangkap. Ang mga ito ay ipinadala sa pamamagitan ng isang pipeline patungo sa basura at nangongolekta ng carbon dioxide. Pagkatapos ng koleksyon, ang mga carbon dioxide-saturated na gas ay ipinapadala para sa paglilinis.

Sa mga espesyal na lalagyan, ang reaksyon ay nangyayari sa mataas na temperatura o mababang presyon. Ang proseso ay naglalabas ng purong carbon dioxide at mga decomposition na produkto (ammonia at iba pa).

Planta ng pagkuha ng carbon dioxide

Sa eskematiko, ang proseso ay ganito:

Ang usok ng tambutso ay hinaluan ng mga adsorbents (gaseous potassium carbonate o monoethanolamine);
Ang mga gas na naipon ang carbon dioxide ay pumapasok sa isang espesyal na lalagyan ng gas para sa paglilinis;
Sa isang reaksyon na may mataas na temperatura o mababang presyon, ang carbon dioxide ay nahihiwalay sa adsorbent.

Industriya ng kemikal:

Nakikilahok sa synthesis ng mga artipisyal na kemikal;
Kinokontrol ang temperatura sa mga reaksyon;
Neutralizes alkalis;
Nililinis ang mga tisyu ng hayop at halaman;
Maaaring gawing methane.

Metalurhiya:

Deposition ng usok ng tambutso;
Kinokontrol ang direksyon ng daloy ng tubig kapag nag-draining ng mga minahan;
Ang ilang mga laser ay gumagamit ng CO2 bilang kanilang mapagkukunan ng enerhiya (neon).

Paggawa ng papel:

Kinokontrol ang halaga ng pH sa pulp ng kahoy o selulusa;
Pinapataas ang kapangyarihan ng mga makina ng produksyon.

Ang dry ice ay gumaganap ng isang espesyal na papel sa pang-industriya at kaugnay na mga industriya. Ito ay inilapat bilang:

Pinagmulan ng paglamig sa mga freezer sa panahon ng transportasyon;
Paglamig sa panahon ng solidification ng mga haluang metal;
Paglilinis ng mga kagamitan gamit ang tuyong yelo (cryoblasting).

Isda frozen na may tuyong yelo.

Aplikasyon sa iba pang larangan ng aktibidad

Gumagamit din ang mga tao ng carbon dioxide sa ibang mga lugar ng aktibidad at sa pang-araw-araw na buhay. Ang pagkakaroon ng dioxide ay ginagawa itong laganap, at ang mga katangian nito ay ginagawa itong in demand kahit na sa mga ordinaryong tao.

Saan pa ginagamit ang carbon dioxide:

Kapag hinang. Pinoprotektahan ang metal mula sa pag-init at oksihenasyon sa pamamagitan ng pag-agos sa paligid ng electric arc.
Sa agrikultura. Ang carbon dioxide na sinamahan ng sikat ng araw ay isang mainam na paraan upang patabain ang anumang pananim. Ang pag-spray ng gas sa isang greenhouse o greenhouse ay nagpapataas ng produktibidad ng 2-3 beses;
Sa gamot, ginagamit ito upang lumikha ng isang kapaligiran na malapit sa tunay kapag nagsasagawa ng mga artipisyal na operasyon sa mga organo. Ginagamit ito bilang stimulant upang maibalik ang paghinga ng pasyente at kapag hinihimok siya sa kawalan ng pakiramdam;
Pharmaceuticals. Lumilikha ng perpektong kapaligiran para sa chemical synthesis at mababang temperatura na transportasyon ng tubig;
Mga instrumento at kagamitan. Pinapalamig ang mga kagamitan at mga yunit nang hindi binubuwag ang mga ito sa mga module, nagsisilbing isang nakasasakit na elemento ng paglilinis;
Proteksyon sa kapaligiran. Kinokontrol ang antas ng hydrogen sa basurang tubig;
Industriya ng pagkain. Ginamit bilang isang pang-imbak at pampaalsa ahente para sa kuwarta. Idinagdag sa mga inumin, ginagawa itong carbonated;
Upang lumikha ng presyon sa mga air gun.

Ang paggamit ng carbon dioxide ay lalo na in demand sa fire extinguishing system. Ito ay pinupuno sa mga carbon dioxide gas na pamatay ng apoy at, kung sakaling magkaroon ng sunog, pinapayagan ang apoy na mahiwalay sa pinagmumulan ng oxygen. Ang pagkasunog ay hindi maaaring magpatuloy nang mahabang panahon nang walang suplay ng hangin, at ang gasification na may carbon dioxide ay hindi papayag na tumagos ito sa apoy.

Nakuha sa maliit na dami mula sa alcoholic fermentation, ginagamit ito bilang isang paraan sa mga carbonate na inumin. Pinoprotektahan din nito ang harina, pinatuyong prutas, at mani mula sa mga insekto nang hindi naaapektuhan ang kalidad at bilis ng pagkasira nito.

Ang carbon dioxide ay isang first-class na daluyan para sa paglaki ng mga bulaklak, pagpapakain ng mga gulay at mga halaman sa ilalim ng tubig. Pinapabilis nito ang photosynthesis at pinapabuti ang mga metabolic process sa mga selula ng halaman. Ang pangunahing bagay ay mayroon itong abot-kayang presyo kahit para sa mga ordinaryong tao.

Ang carbon dioxide ay maaari ding gamitin sa cryodestruction, bilang isang freezing agent. Sinusunog nito ang ibabaw ng warts at moles na may malamig, na nagiging sanhi ng pagkalaglag nito, ngunit hindi nag-iiwan ng mga peklat mula sa isang scalpel at mga tahi.

Konklusyon

Ang carbon dioxide ay isang simple at laganap na sangkap sa buong planeta na gumaganap ng praktikal na tungkulin sa mga pangunahing industriya. Hindi magagawa ng industriya, medisina, industriya ng pagkain at maging ang simpleng buhay ng tao kung wala ito.

Kamakailan, ang CO2 ay ginamit bilang batayan para sa paggawa ng pinagmumulan ng gasolina (methanol). Ang paggamit ng geothermal bilang isang renewable energy source ay nagiging popular at maaaring tumaas ang produksyon ng kuryente at.

Carbon dioxide Carbon dioxide

Ang carbon dioxide (carbon dioxide, carbon dioxide) ay sumasakop sa pinakamahalagang lugar sa mga teknikal na gas; malawak itong ginagamit sa halos lahat ng sektor ng industriya at ang agro-industrial complex. Ang CO 2 ay bumubuo ng 10% ng kabuuang teknikal na merkado ng gas, na inilalagay ang produktong ito sa par sa mga pangunahing produkto ng air separation.

Ang mga lugar ng paggamit ng carbon dioxide sa iba't ibang estado ng pagsasama-sama ay magkakaiba - industriya ng pagkain, mga welding gas at mixtures, paglaban sa sunog, atbp. Ang solid phase nito, ang dry ice, ay lalong ginagamit, mula sa pagyeyelo, dry briquettes hanggang sa paglilinis sa ibabaw (blasting).

Resibo

Ang carbon dioxide ay hindi makukuha mula sa labas dahil sa katotohanan na halos walang carbon dioxide sa atmospera. Natatanggap ito ng mga hayop at tao sa pamamagitan ng kumpletong pagkasira ng pagkain, dahil ang mga protina, taba, at carbohydrates, na binuo batay sa carbon, ay bumubuo ng carbon dioxide (CO 2) kapag sinusunog sa tulong ng oxygen sa mga tisyu.

Sa industriya, ang carbon dioxide ay nakuha mula sa mga gas ng hurno, mula sa mga produkto ng agnas ng natural na carbonates (limestone, dolomite). Ang gas na ginawa sa panahon ng alcoholic fermentation ay ginagamit para sa mga layunin ng pagkain. Ang carbon dioxide ay ginawa din sa mga halaman na naghihiwalay ng hangin bilang isang by-product ng produksyon ng purong oxygen, nitrogen at argon. Sa mga kondisyon ng laboratoryo, ang maliit na halaga ng CO 2 ay nakukuha sa pamamagitan ng pagtugon sa mga carbonate at bicarbonate na may mga acid, halimbawa, marmol, chalk o soda na may hydrochloric acid. Ang mga side source ng produksyon ng CO 2 ay mga produkto ng pagkasunog; pagbuburo; paggawa ng likidong ammonia; mga yunit ng reporma; paggawa ng ethanol; likas na pinagmumulan.

Kapag gumagawa ng carbon dioxide sa isang pang-industriya na sukat, tatlong pangunahing grupo ng mga hilaw na materyales ang ginagamit.

Pangkat 1- mga mapagkukunan ng mga hilaw na materyales kung saan ang purong CO 2 ay maaaring gawin nang walang espesyal na kagamitan upang madagdagan ang konsentrasyon nito:

mga gas mula sa mga industriya ng kemikal at petrochemical na naglalaman ng 98-99% CO 2;
mga gas ng alcoholic fermentation sa mga breweries, alcohol at hydrolysis plants na may 98-99% CO 2;
mga gas mula sa mga likas na pinagkukunan na may 92-99% CO 2.

Pangkat 2- mga mapagkukunan ng mga hilaw na materyales, ang paggamit nito ay nagsisiguro sa paggawa ng purong CO 2:

mga gas mula sa hindi gaanong karaniwang industriya ng kemikal na naglalaman ng 80-95% CO 2.

Pangkat 3- mga mapagkukunan ng mga hilaw na materyales, ang paggamit nito ay ginagawang posible upang makagawa ng purong CO 2 lamang sa tulong ng mga espesyal na kagamitan:

mga halo ng gas na pangunahing binubuo ng nitrogen at carbon dioxide (mga produkto ng pagkasunog ng mga sangkap na naglalaman ng carbon na naglalaman ng 8-20% CO 2;
maubos na gas mula sa mga pabrika ng dayap at semento na may 30-40% CO 2;
nangungunang mga gas ng mga blast furnace na may 21-23% CO 2;
pangunahing binubuo ng methane at carbon dioxide at naglalaman ng makabuluhang admixtures ng iba pang mga gas (biogas at landfill gas mula sa bioreactors na may 30-45% CO 2;
mga nauugnay na gas sa panahon ng paggawa ng natural na gas at langis na naglalaman ng 20-40% CO 2.

Aplikasyon

Ayon sa ilang mga pagtatantya, ang pagkonsumo ng CO2 sa pandaigdigang merkado ay lumampas sa 20 milyong metriko tonelada bawat taon. Ang ganitong mataas na antas ng pagkonsumo ay nabuo sa ilalim ng impluwensya ng mga kinakailangan ng industriya ng pagkain at mga negosyo sa oilfield, mga teknolohiya ng carbonation para sa mga inumin at iba pang mga pang-industriya na pangangailangan, halimbawa, isang pagbawas sa halaga ng pH ng mga halaman sa paggamot ng tubig, mga problema sa metalurhiya (kabilang ang ang paggamit ng welding gas), atbp.

Ang pagkonsumo ng carbon dioxide ay patuloy na lumalaki habang lumalawak ang saklaw ng aplikasyon nito, na sumasaklaw sa mga gawain mula sa mga layuning pang-industriya hanggang sa produksyon ng pagkain - pangangalaga sa pagkain, sa mechanical engineering mula sa produksyon ng hinang at ang paghahanda ng mga proteksiyon na pinaghalong hinang hanggang sa paglilinis ng mga ibabaw ng mga bahagi na may tuyo. mga butil ng yelo, sa agrikultura para sa pagpapataba ng mga halaman, sa industriya ng gas at langis para sa paglaban sa sunog.

Pangunahing aplikasyon ng CO 2:

sa mechanical engineering at construction (para sa welding, atbp.);
para sa malamig na landing ng mga bahagi ng makina;
sa pinong mga proseso ng hasa;
para sa electric welding, batay sa prinsipyo ng pagprotekta sa tinunaw na metal mula sa mga nakakapinsalang epekto ng hangin sa atmospera;
sa metalurhiya;
pamumulaklak ng carbon dioxide gas sa pamamagitan ng mga hulma;
sa paggawa ng aluminyo at iba pang madaling na-oxidized na mga metal;
sa agrikultura upang lumikha ng artipisyal na ulan;
sa ekolohiya pinapalitan nito ang mga malakas na acid ng mineral upang i-neutralize ang alkaline waste water;
sa paggawa ng mga paraan ng paglaban sa sunog;
ginagamit sa mga pamatay ng apoy ng carbon dioxide bilang isang ahente ng pamatay ng apoy, na epektibong huminto sa proseso ng pagkasunog;
sa pabango sa paggawa ng mga pabango;
sa industriya ng pagmimina;
gamit ang paraan ng walang apoy na pagsabog ng bato;
sa industriya ng pagkain;
ginamit bilang isang pang-imbak at ipinahiwatig sa packaging na may code E290;
bilang ahente ng pampaalsa ng kuwarta;
para sa paggawa ng mga carbonated na inumin;

Ang carbonation ng mga inumin ay maaaring mangyari sa isa sa dalawang paraan:

Sa paggawa ng mga sikat na matamis at mineral na tubig, ginagamit ang isang mekanikal na paraan ng carbonation, na kinabibilangan ng saturating ng isang likido na may carbon dioxide. Nangangailangan ito ng mga espesyal na kagamitan (siphons, acratophores, saturators) at cylinders na may compressed carbon dioxide.
Gamit ang kemikal na paraan ng carbonation, ang carbon dioxide ay ginawa sa panahon ng proseso ng pagbuburo. Sa ganitong paraan makakakuha ka ng champagne wine, beer, bread kvass. Ang carbon dioxide sa tubig ng soda ay nakuha bilang isang resulta ng reaksyon ng soda na may acid, na sinamahan ng mabilis na paglabas ng carbon dioxide.

CO 2 bilang welding gas

Mula noong 1960, ang hinang ng haluang metal at carbon steel sa isang kapaligiran ng carbon dioxide (CO 2) na nakakatugon sa mga kinakailangan ng GOST 8050 ay naging laganap Kamakailan lamang, ang paggamit ng mga welding gas mixtures ng argon at helium ay naging laganap sa mga teknolohiya ng welding ng. machine-building enterprise, na may marami sa mga pinakasikat na gas mixtures ay may kasamang maliit na halaga ng mga aktibong gas (CO 2 o O 2) na kinakailangan upang patatagin ang welding arc. Gayunpaman, kapag hinang ang carbon at low-alloy steels ng mga pangunahing klase ng istruktura sa mga negosyo ng Russia, ang pangunahing shielding gas ay patuloy na carbon dioxide CO 2, na ipinaliwanag ng mga pisikal na katangian ng shielding gas na ito at ang pagkakaroon nito.