karbonat angidrid karbonat angidrid
Karbonat angidrid (karbonat angidrid, karbonat angidrid) sanoat gazlari orasida eng muhim o'rinni egallaydi, u deyarli barcha sanoat tarmoqlarida va agrosanoat majmuasida keng qo'llaniladi. CO 2 butun sanoat gaz bozorining 10% ni tashkil qiladi, bu esa ushbu mahsulotni asosiy havo ajratish mahsulotlari bilan bir qatorga qo'yadi.
Foydalanish ko'rsatmalari karbonat angidrid agregatning turli holatlarida har xil - oziq-ovqat sanoati, payvandlash gazlari va aralashmalari, yong'inni o'chirish va boshqalar. Uning qattiq fazasi, quruq muz, muzlatish, quruq briketlardan sirtni tozalash (portlatish)gacha borgan sari ko'proq foydalanilmoqda.
Kvitansiya
Tashqi tomondan, karbonat angidrid atmosferada deyarli mavjud emasligi sababli uni olish mumkin emas. Hayvonlar va odamlar uni oziq-ovqat to'liq parchalanganda olishadi, chunki uglerod asosida qurilgan oqsillar, yog'lar, uglevodlar to'qimalarda kislorod bilan yondirilganda karbonat angidrid (CO 2) hosil qiladi.
Sanoatda karbonat angidrid o'choq gazlaridan, tabiiy karbonatlarning (ohaktosh, dolomit) parchalanish mahsulotlaridan olinadi. Oziq-ovqat maqsadlarida spirtli fermentatsiya paytida hosil bo'lgan gaz ishlatiladi. Karbonat angidrid, shuningdek, havo ajratish zavodlarida yon mahsulot sifatida ishlab chiqariladi toza kislorod, azot va argon. Laboratoriya sharoitida karbonatlar va bikarbonatlarning kislotalar, masalan, marmar, bo'r yoki soda bilan xlorid kislotasi bilan o'zaro ta'siri natijasida oz miqdorda CO 2 olinadi. CO 2 ishlab chiqarishning yon manbalari - yonish mahsulotlari; fermentatsiya; suyuq ammiak ishlab chiqarish; islohotchilar; etanol ishlab chiqarish; tabiiy manbalar.
Sanoat miqyosida karbonat angidrid ishlab chiqarishda uchta asosiy xom ashyo guruhi qo'llaniladi.
1-guruh- sof CO 2 konsentratsiyasini oshirish uchun maxsus jihozlarsiz ishlab chiqariladigan xom ashyo manbalari:
- 98-99% CO 2 bo'lgan kimyo va neft-kimyo sanoati gazlari;
- 98-99% CO 2 bo'lgan pivo, distillash va gidroliz zavodlarida spirtli fermentatsiya gazlari;
- dan gazlar tabiiy manbalar 92-99% CO 2 bilan.
2-guruh- sof CO 2 ishlab chiqarishni ta'minlaydigan xom ashyo manbalari:
- 80-95% CO 2 ni o'z ichiga olgan noyob kimyo sanoati gazlari.
3-guruh- xomashyo manbalari, ulardan foydalanish faqat maxsus jihozlar yordamida sof CO 2 ishlab chiqarishga imkon beradi:
- asosan azot va karbonat angidriddan tashkil topgan gaz aralashmalari (8-20% CO 2 ni o'z ichiga olgan karbonli moddalarning yonish mahsulotlari);
- 30-40% CO 2 bo'lgan ohak va tsement zavodlarining chiqindi gazlari;
- 21-23% CO 2 bo'lgan yuqori pechlarning yuqori gazlari;
- asosan metan va karbonat angidriddan tashkil topgan va tarkibida boshqa gazlarning muhim aralashmalari (30-45% CO 2 bo'lgan bioreaktorlardan biogaz va poligon gazi);
- 20-40% CO 2 bo'lgan tabiiy gaz va neft ishlab chiqarishda qo'shilgan gazlar.
Ilova
Ba'zi ma'lumotlarga ko'ra, jahon bozorida CO2 iste'moli yiliga 20 million metrik tonnadan oshadi. Shunday qilib yuqori daraja talablar ta’sirida iste’mol shakllanadi Oziq-ovqat sanoati va neft konlari, ichimliklarni karbonatlash texnologiyalari va boshqa sanoat ehtiyojlari, masalan, suv tozalash inshootlarining Ph qiymatini pasaytirish, metallurgiya muammolari (shu jumladan payvandlash gazidan foydalanish) va boshqalar.
Karbonat angidridni iste'mol qilish doimiy ravishda o'sib bormoqda, chunki uni qo'llash doirasi kengayib bormoqda, bu sanoatda foydalanishdan oziq-ovqat mahsulotlarini ishlab chiqarishga - mahsulotlarni saqlashga, mashinasozlikda payvandlashdan tortib, sirtlarni tozalashgacha bo'lgan himoya payvandlash aralashmalarini tayyorlashga qadar bo'lgan vazifalarni qamrab oladi. "quruq muz" granulalari bo'lgan qismlar, in qishloq xo'jaligi o'simliklarni oziqlantirish uchun, gaz va neft sanoatida yong'inga qarshi.
CO 2 ni qo'llashning asosiy yo'nalishlari:
- mashinasozlik va qurilishda (payvandlash va boshqalar uchun);
- mashina qismlarini sovuq qo'nish uchun;
- nozik silliqlash jarayonlarida;
- erigan metallni himoya qilish printsipiga asoslangan elektr payvandlash uchun zararli ta'sirlar atmosfera havosi;
- metallurgiya sohasida;
- karbonat angidridni puflaydigan qoliplar;
- alyuminiy va boshqa oson oksidlanadigan metallar ishlab chiqarishda;
- qishloq xo'jaligida sun'iy yomg'ir yaratish;
- ekologiyada kuchli o'rnini egallaydi mineral kislotalar ishqoriy chiqindi suvlarni zararsizlantirish uchun;
- yong'inga qarshi uskunalar ishlab chiqarishda;
- karbonat angidridli yong'inga qarshi vositalarda yong'inga qarshi vosita sifatida ishlatiladi, yonish jarayonini samarali ravishda to'xtatadi;
- parfyumeriya sohasida parfyumeriya ishlab chiqarishda;
- tog'-kon sanoatida;
- tog' jinslarini olovsiz portlash usuli bilan;
- oziq-ovqat sanoatida;
- konservant sifatida ishlatiladi va qadoqlashda E290 kodi bilan ko'rsatilgan;
- pishirish kukuni sifatida;
- gazlangan ichimliklar ishlab chiqarish uchun;
Ichimliklarni gazlash ikki usuldan birida sodir bo'lishi mumkin:
- Mashhur shirinliklarni ishlab chiqarishda va mineral suvlar ishlatilgan mexanik usul karbonatlanish, bu suyuqlikning karbonat angidrid bilan to'yinganligini o'z ichiga oladi. Buning uchun maxsus uskunalar (sifonlar, akratoforlar, to'yinganlar) va siqilgan karbonat angidridli silindrlar kerak.
- Da kimyoviy usul karbonatlanish karbonat angidrid fermentatsiya jarayonida olinadi. Shu tarzda siz shampan, pivo, non kvassi. Sodali suvlardagi karbonat angidrid sodaning kislota bilan reaktsiyasi natijasida karbonat angidridning tez chiqishi bilan birga olinadi.
CO 2 payvandlash gazi sifatida
1960 yildan boshlab GOST 8050 talablariga javob beradigan karbonat angidrid (CO 2) muhitida qotishma va karbonli po'latlarni payvandlash keng tarqaldi. Yaqinda Argon va geliyning payvandlash gazlari aralashmalari mashinasozlik korxonalarining payvandlash texnologiyalarida tobora ko'proq foydalanilmoqda, shu bilan birga eng mashhur gaz aralashmalari orasida payvandlash yoyini barqarorlashtirish uchun zarur bo'lgan oz miqdordagi faol gazlar (CO 2 yoki O 2) mavjud. Biroq, Rossiya korxonalarida asosiy konstruktiv sinflarning uglerodli va past qotishma po'latlarini payvandlashda CO 2 hali ham asosiy himoya gaz bo'lib qolmoqda, bu bilan izohlanadi. jismoniy xususiyatlar bu himoya gaz va uning mavjudligi.
Sanoatda karbonat angidrid CO2 ni ishlab chiqarishning asosiy usullari uni metan CH4 ni vodorod H2 ga aylantirish reaktsiyasining qo'shimcha mahsuloti sifatida ishlab chiqarish, uglevodorodlarning yonishi (oksidlanishi), ohaktosh CaCO3 ning ohak CaO ga parchalanishi reaktsiyasi va suv H20.
CO2 CH4 va boshqa uglevodorodlarning vodorod H2 ga aylanishining qo'shimcha mahsuloti sifatida
Vodorod H2 sanoat tomonidan birinchi navbatda ammiak NH3 ishlab chiqarishda foydalanish uchun talab qilinadi (Haber jarayoni, vodorod va azotning katalitik reaktsiyasi); ammiak mineral o'g'itlar va nitrat kislota ishlab chiqarish uchun kerak. Vodorod ishlab chiqarilishi mumkin turli yo'llar bilan, shu jumladan ekologlar tomonidan yaxshi ko'rilgan suv elektrolizi - ammo, afsuski, hozirgi vaqtda vodorod ishlab chiqarishning barcha usullari, uglevodorod islohotidan tashqari, keng ko'lamli ishlab chiqarish miqyosida mutlaqo iqtisodiy jihatdan asossizdir - agar ortiqcha bo'lmasa, "bepul" "ishlab chiqarishda elektr energiyasi. Shuning uchun, karbonat angidrid ham ajralib chiqadigan vodorod ishlab chiqarishning asosiy usuli metan bug'ini isloh qilishdir: taxminan 700 ... 1100 ° S haroratda va 3 ... 25 bar bosimda, agar mavjud bo'lsa. katalizator, bug 'H2O metan CH4 bilan sintez gazining chiqishi bilan reaksiyaga kirishadi (jarayon endotermik, ya'ni issiqlikni yutish bilan ketadi):
CH4 + H2O (+ issiqlik) → CO + 3H2
Propan xuddi shu tarzda bug'lanishi mumkin:
C3H8 + 3H2O (+ issiqlik) → 2CO + 7H2
Shuningdek, etanol (etil spirti):
C2H5OH + H2O (+ issiqlik) → 2CO + 4H2
Hatto benzin ham bug 'islohoti mumkin. Benzin tarkibida 100 dan ortiq turli xil mavjud kimyoviy birikmalar, izooktan va toluolning bug 'reformatsiya reaktsiyalari quyida ko'rsatilgan:
C8H18 + 8H2O (+ issiqlik) → 8CO + 17H2
C7H8 + 7H2O (+ issiqlik) → 7CO + 11H2
Shunday qilib, bug 'reformatsiyasi jarayonida u yoki bu uglevodorod yoqilg'isi, vodorod va karbon monoksit CO ( uglerod oksidi). Vodorod ishlab chiqarish jarayonining keyingi bosqichida uglerod oksidi katalizator ishtirokida kislorod atomi O ni suvdan gazga ko'chirish reaktsiyasini boshdan kechiradi = CO CO2 ga oksidlanadi va vodorod H2 erkin holda chiqariladi. Reaktsiya ekzotermik bo'lib, u taxminan 40,4 kJ / mol issiqlik chiqaradi:
CO + H2O → CO2 + H2 (+ issiqlik)
Sanoat muhitida uglevodorodlarni bug 'islohoti paytida ajralib chiqadigan karbonat angidrid CO2 ni ajratib olish va yig'ish oson. Biroq, bu holda CO2 istalmagan qo'shimcha mahsulot bo'lib, uni shunchaki atmosferaga erkin chiqaradi, garchi hozirgi vaqtda CO2 dan xalos bo'lishning asosiy usuli ekologik nuqtai nazardan istalmagan bo'lsa va ba'zi korxonalar ko'proq "ilg'or" usullarni qo'llashadi. , masalan, kamayib borayotgan debet neft konlariga CO2 quyish yoki uni okeanga quyish.
Uglevodorod yoqilg'ilarining to'liq yonishi natijasida CO2 olish
Metan, propan, benzin, kerosin, dizel yoqilg'isi va boshqalar kabi uglevodorodlar yondirilganda, ya'ni etarli miqdorda kislorod, karbonat angidrid va odatda, suv bilan oksidlanadi. Masalan, metan CH4 ning yonish reaktsiyasi quyidagicha ko'rinadi:
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
CO2 yoqilg'ining qisman oksidlanishi bilan H2 ishlab chiqarishning qo'shimcha mahsuloti sifatida
Dunyoda sanoatda ishlab chiqarilgan vodorodning qariyb 95% yuqorida tavsiflangan uglevodorod yoqilg'ilarini, birinchi navbatda, tabiiy gaz tarkibidagi metan CH4 bug'ini qayta ishlash orqali ishlab chiqariladi. Bug 'riformatsiyasiga qo'shimcha ravishda, metan va boshqa uglevodorodlar yoqilg'ining to'liq yonishi uchun etarli bo'lmagan kislorod miqdori bilan reaksiyaga kirishganda, qisman oksidlanish usuli bilan uglevodorod yoqilg'isidan ancha yuqori samaradorlik bilan vodorod olinishi mumkin (esda tutingki, to'liq yonish jarayonida yoqilg'ining yonishi, yuqorida qisqacha tavsiflangan, karbonat angidrid CO2 gazi va H20 suvi olinadi). Stexiometrik miqdordan kamroq kislorod etkazib berilganda, reaktsiya mahsulotlari asosan vodorod H2 va uglerod oksidi CO sifatida ham tanilgan uglerod oksidi; oz miqdorda karbonat angidrid CO2 va boshqa ba'zi moddalar olinadi. Amalda, bu jarayon odatda tozalangan kislorod bilan emas, balki havo bilan amalga oshirilganligi sababli, jarayonning kirish va chiqish qismida azot mavjud bo'lib, u reaktsiyada ishtirok etmaydi.
Qisman oksidlanish ekzotermik jarayondir, ya'ni reaksiya natijasida issiqlik ajralib chiqadi. Qisman oksidlanish, odatda, bug 'reformatsiyasiga qaraganda ancha tezdir va kichikroq reaktorni talab qiladi. Quyidagi reaktsiyalarda ko'rinib turibdiki, dastlab qisman oksidlanish bug 'reformatsiyasiga qaraganda yoqilg'i birligiga kamroq vodorod ishlab chiqaradi.
Metan CH4 ning qisman oksidlanish reaktsiyasi:
CH 4 + ½O 2 → CO + H 2 (+ issiqlik)
Propan C3H8:
C 3 H 8 + 1½O 2 → 3CO + 4H 2 (+ issiqlik)
Etil spirti C2H5OH:
C 2 H 5 OH + ½O 2 → 2CO + 3H 2 (+ issiqlik)
Benzinda mavjud bo'lgan yuzdan ortiq kimyoviy birikmalardan izooktan va toluol misolida benzinning qisman oksidlanishi:
C 8 H 18 + 4O 2 → 8CO + 9H 2 (+ issiqlik)
C 7 H 18 + 3½O 2 → 7CO + 4H 2 (+ issiqlik)
CO ni karbonat angidridga aylantirish va qo'shimcha vodorod ishlab chiqarish uchun bug 'islohoti jarayonining tavsifida aytib o'tilgan suv → gazning kislorod almashinuvi reaktsiyasi qo'llaniladi:
CO + H 2 O → CO 2 + H 2 (+ oz miqdorda issiqlik)
Shakar fermentatsiyasida CO2
Spirtli ichimliklar ishlab chiqarishda va non mahsulotlari dan xamirturush xamiri, etil spirti C2H5OH va karbonat angidrid CO2 hosil bo'lishi bilan shakar - glyukoza, fruktoza, saxaroza va boshqalarni fermentatsiyalash jarayoni qo'llaniladi. Masalan, glyukoza fermentatsiyasi reaktsiyasi C6H12O6:
C 6 H 12 O 6 → 2C 2 H 5 OH + 2CO 2
Va fruktoza C12H22O11 fermentatsiyasi quyidagicha ko'rinadi:
C 12 H 22 O 11 + H 2 O → 4C 2 H 5 OH + 4CO 2
Wittemann CO2 ishlab chiqarish uskunalari
Spirtli ichimliklar ishlab chiqarishda, hosil bo'lgan spirt kerakli va hatto aytish mumkinki, fermentatsiya reaktsiyasining zarur mahsulotidir. Karbonat angidrid ba'zan atmosferaga chiqariladi, ba'zan esa uni gazlash uchun ichimlikda qoldiriladi. Non pishirishda buning teskarisi: CO2 xamirning ko'tarilishiga olib keladigan pufakchalar hosil qilish uchun kerak bo'ladi va pishirish vaqtida etil spirti deyarli butunlay bug'lanadi.
Ko'pgina korxonalar, birinchi navbatda, CO 2 mutlaqo keraksiz qo'shimcha mahsulot bo'lgan spirt zavodlari uni yig'ish va sotishni yo'lga qo'ydi. Fermentatsiya tanklaridan gaz spirtli tuzoqlar orqali karbonat angidrid zavodiga beriladi, u erda CO2 tozalanadi, suyultiriladi va shishaga solinadi. Darhaqiqat, ko'plab mintaqalarda karbonat angidridni asosiy etkazib beruvchilar - bu spirtli ichimliklar ishlab chiqarish zavodlari va ularning ko'pchiligi uchun karbonat angidridni sotish oxirgi daromad manbai emas.
Pivo va distillash zavodlarida (Huppmann / GEA Brewery, Wittemann va boshqalar) sof karbonat angidridni chiqarish uchun uskunalar ishlab chiqarishning butun sanoati, shuningdek, uni uglevodorod yoqilg'isidan to'g'ridan-to'g'ri ishlab chiqarish mavjud. Air Products va Air Liquide kabi gaz yetkazib beruvchilar ham CO 2 ni qayta tiklash va tozalash, suyultirish va silindrlash stantsiyalarini o'rnatmoqda.
CaCO3 dan CaO ishlab chiqarishda so'nmagan ohakda CO2
Keng qo'llaniladigan ohak CaO ni ishlab chiqarish jarayonida reaktsiyaning yon mahsuloti sifatida karbonat angidrid ham mavjud. Ohaktosh CaCO3 ning parchalanish reaktsiyasi endotermik bo'lib, +850 ° C darajasidagi haroratni talab qiladi va quyidagicha ko'rinadi:
CaCO3 → CaO + CO2
Agar ohaktosh (yoki boshqa metall karbonat) kislota bilan reaksiyaga kirishsa, reaktsiya mahsulotlaridan biri sifatida karbonat angidrid H2CO3 ajralib chiqadi. Masalan, xlorid kislotasi HCl ohaktosh (kaltsiy karbonat) CaCO3 bilan quyidagicha reaksiyaga kirishadi:
2HCl + CaCO 3 → CaCl 2 + H 2 CO 3
Karbon kislotasi juda beqaror va atmosfera sharoitida tezda CO2 va suv H2O ga parchalanadi.
(IV) karbonat angidrid yoki karbonat angidrid. U karbonat angidrid deb ham ataladi. Bu ozgina nordon ta'mga ega rangsiz, hidsiz gaz. Karbonat angidrid havodan og'irroq va suvda yaxshi erimaydi. -78 darajadan past haroratlarda u kristallanadi va qorga o'xshaydi.
Gaz holatidan bu modda qattiq holatga o'tadi, chunki u atmosfera bosimi sharoitida suyuq holatda bo'lolmaydi. Karbonat angidridning zichligi normal sharoitlar 1,97 kg/m3 - 1,5 baravar yuqori karbonat angidrid qattiq holatda "quruq muz" deb ataladi. saqlanishi mumkin bo'lgan suyuq holatga keltiriladi uzoq vaqt, bosim oshishi bilan u o'zgaradi. Keling, ushbu moddani va uning kimyoviy tuzilishini batafsil ko'rib chiqaylik.
Formulasi CO2 bo'lgan karbonat angidrid uglerod va kisloroddan iborat bo'lib, yonish yoki parchalanish natijasida olinadi. organik moddalar. Uglerod oksidi havoda va yer ostida mavjud mineral buloqlar. Odamlar va hayvonlar ham havo chiqarganda karbonat angidridni chiqaradilar. Yorug'liksiz o'simliklar uni chiqaradi va fotosintez paytida uni intensiv ravishda o'zlashtiradi. Barcha tirik mavjudotlarning hujayra metabolizmi jarayoni tufayli uglerod oksidi atrof-muhitning asosiy tarkibiy qismlaridan biridir.
Bu gaz zaharli emas, lekin agar u yuqori konsentratsiyada to'plansa, bo'g'ilish (giperkapniya) boshlanishi mumkin va uning etishmovchiligi bilan qarama-qarshi holat rivojlanadi - gipokapniya. Karbonat angidrid infraqizil nurni uzatadi va aks ettiradi. Bu global isishga bevosita ta'sir qiladi. Buning sababi shundaki, uning atmosferadagi miqdori doimiy ravishda o'sib boradi, bu esa issiqxona effektiga olib keladi.
Karbonat angidrid sanoatda tutun yoki o'choq gazlaridan yoki dolomit va ohaktosh karbonatlarining parchalanishidan olinadi. Bu gazlarning aralashmasi kaliy karbonatdan tashkil topgan maxsus eritma bilan yaxshilab yuviladi. Bundan tashqari, u bikarbonatga o'tadi va qizdirilganda parchalanadi, buning natijasida karbonat angidrid chiqariladi. Karbonat angidrid (H2CO3) suvda erigan karbonat angidriddan hosil bo'ladi, lekin zamonaviy sharoitlar uni va boshqalarni oling, ko'proq progressiv usullar. Karbonat angidrid tozalangandan so'ng u siqiladi, sovutiladi va silindrlarga pompalanadi.
Sanoatda bu modda keng va universal qo'llaniladi. Oziq-ovqat ishchilari uni xamirturush sifatida (masalan, xamir tayyorlash uchun) yoki konservant sifatida ishlatishadi (E290). Karbonat angidrid yordamida turli xil tonik ichimliklar va gazlangan ichimliklar ishlab chiqariladi, ular nafaqat bolalar, balki kattalar tomonidan ham seviladi. Ishlab chiqarishda karbonat angidrid ishlatiladi Pishiriq sodasi, pivo, shakar, ko'pikli vinolar.
Karbonat angidrid samarali yong'inga qarshi vositalarni ishlab chiqarishda ham qo'llaniladi. Karbonat angidrid yordamida zarur bo'lgan faol muhit yaratiladi yuqori harorat Payvandlash yoyida karbonat angidrid kislorod va karbon monoksitga parchalanadi. Kislorod suyuq metall bilan o'zaro ta'sir qiladi va uni oksidlaydi. Kanistrlardagi karbonat angidrid gazi pnevmatik miltiqlar va to'pponchalarda ishlatiladi.
Aeromodellar ushbu moddani o'z modellari uchun yoqilg'i sifatida ishlatishadi. Karbonat angidrid yordamida siz issiqxonada etishtiriladigan ekinlarning hosildorligini sezilarli darajada oshirishingiz mumkin. Bundan tashqari, oziq-ovqat ancha yaxshi saqlanadigan sanoatda keng qo'llaniladi. Sovutgichlarda sovutgich sifatida ishlatiladi, muzlatgichlar, elektr generatorlari va boshqa issiqlik elektr stantsiyalari.
Sanoat miqyosida karbonat angidridni quyidagi yo'llar bilan olish mumkin:
- 40% gacha CO 2, koks yoki antrasit 18% gacha CO 2 bo'lgan ohaktoshdan ularni maxsus pechlarda yoqish orqali;
- sulfat kislotaning bo'r emulsiyasi bilan o'zaro ta'sir qilish reaktsiyalari tufayli sulfat kislota usuli bo'yicha ishlaydigan qurilmalarda;
- alkogol, pivo fermentatsiyasi, yog'larning parchalanishi paytida hosil bo'lgan gazlardan;
- ko'mir, tabiiy gaz va boshqa yoqilg'ilarni yoqib yuboradigan sanoat qozonlarining chiqindi gazlaridan. Tutun gazida 12-20% CO 2 mavjud;
- kimyo sanoati chiqindi gazlaridan, birinchi navbatda sintetik ammiak va metanoldan. Egzoz gazlari taxminan 90% CO 2 ni o'z ichiga oladi.
Yoniq bu daqiqa karbonat angidrid olishning eng keng tarqalgan usuli - fermentatsiya paytida gazlardan olish. Bunday hollarda chiqindi gaz deyarli toza karbonat angidriddir va ishlab chiqarishning arzon qo'shimcha mahsulotidir.
Gidroliz zavodlarida xamirturushni talaş bilan fermentatsiyalashda 99% CO 2 bo'lgan gazlar hosil bo'ladi.
1 - fermentatsiya tanki; 2 - gaz ushlagichi; 3 - kir yuvish minorasi; 4 - oldingi kompressor; 5 - quvurli muzlatgich; 6 - moy ajratuvchi; 7 - minora; 8 - minora; 9 - ikki bosqichli kompressor; 10 - muzlatgich; 11 - yog 'ajratish moslamasi; 12 - tank.
Gidroliz zavodlarida karbonat angidrid ishlab chiqarish sxemasi
Fermentatsiya idishidan 1 gaz nasoslar bilan ta'minlanadi va etarli bosim mavjud bo'lsa, u mustaqil ravishda gaz idishiga 2 kiradi, u erda qattiq zarralar undan ajratiladi. Keyin gaz koks yoki sopol halqalar bilan to'ldirilgan kir yuvish minorasi 3 ga kiradi, u erda kelayotgan suv oqimi bilan yuviladi va nihoyat qattiq zarrachalar va suvda eriydigan aralashmalardan tozalanadi. Yuvishdan keyin gaz 400-550 kPa bosimgacha siqilgan 4-gachasi kompressorga kiradi.
Siqilish paytida karbonat angidridning harorati 90-100 ° S gacha ko'tarilganligi sababli, kompressordan keyin gaz quvurli sovutgichga 5 kiradi va u erda 15 ° C gacha sovutiladi. Keyin karbonat angidrid yog 'ajratgichga 6 yuboriladi, bu erda siqilish paytida gazga kirgan neft ajratiladi. Keyin karbonat angidrid tozalanadi suvli eritmalar 7-minorada oksidlovchi moddalar (KMnO 4, K 2 Cr 2 P 7, gipoxromit) va keyin quritish. faollashtirilgan uglerod yoki 8-minorada silika jeli.
Tozalash va quritishdan so'ng, karbonat angidrid ikki bosqichli kompressorga kiradi 9. I bosqichda u 1-1,2 MPa gacha siqiladi. Keyin karbonat angidrid muzlatgichga 10 kiradi, u erda 100 dan 15 ° C gacha sovutiladi, yog 'ajratgichi 11 orqali o'tadi va kompressorning ikkinchi bosqichiga kiradi, u erda 6-7 MPa gacha siqiladi, suyuq karbonat angidridga aylanadi va 12-gachasi tankga yig'iladi, undan yonilg'i quyish standart silindrlar yoki boshqa konteynerlar (tanklar) amalga oshiriladi.
TA’RIF
Karbonat angidrid(karbonat angidrid, karbonat angidrid, karbonat angidrid) - uglerod oksidi (IV).
Formula - CO 2. Molar massasi - 44 g / mol.
Karbonat angidridning kimyoviy xossalari
Karbonat angidrid kislotali oksidlar sinfiga kiradi, ya'ni. suv bilan o'zaro ta'sirlashganda, u karbonat kislota deb ataladigan kislota hosil qiladi. Karbon kislotasi kimyoviy jihatdan beqaror va shakllanish vaqtida u darhol tarkibiy qismlarga parchalanadi, ya'ni. Karbonat angidridning suv bilan o'zaro ta'sirining reaktsiyasi teskari:
CO 2 + H 2 O ↔ CO 2 × H 2 O (eritma) ↔ H 2 CO 3.
Karbonat angidrid qizdirilganda uglerod oksidi va kislorodga parchalanadi:
2CO 2 \u003d 2CO + O 2.
Barcha kislotali oksidlar singari, karbonat angidrid asosiy oksidlar (faqat faol metallar tomonidan hosil qilingan) va asoslar bilan o'zaro ta'sir qilish reaktsiyalari bilan tavsiflanadi:
CaO + CO 2 \u003d CaCO 3;
Al 2 O 3 + 3CO 2 \u003d Al 2 (CO 3) 3;
CO 2 + NaOH (suyultirilgan) = NaHCO 3;
CO 2 + 2NaOH (kons) \u003d Na 2 CO 3 + H 2 O.
Karbonat angidrid yonishni qo'llab-quvvatlamaydi, unda faqat faol metallar yonadi:
CO 2 + 2Mg \u003d C + 2MgO (t);
CO 2 + 2Ca \u003d C + 2CaO (t).
Karbonat angidrid vodorod va uglerod kabi oddiy moddalar bilan reaksiyaga kirishadi:
CO 2 + 4H 2 \u003d CH 4 + 2H 2 O (t, kat \u003d Cu 2 O);
CO 2 + C \u003d 2CO (t).
Karbonat angidrid faol metallarning peroksidlari bilan o'zaro ta'sirlashganda karbonatlar hosil bo'ladi va kislorod chiqariladi:
2CO 2 + 2Na 2 O 2 \u003d 2Na 2 CO 3 + O 2.
Karbonat angidridga sifatli reaktsiya uning ohak suvi (sut) bilan o'zaro ta'sirining reaktsiyasi, ya'ni. kaltsiy gidroksid bilan, unda cho'kma hosil bo'ladi oq rang- kaltsiy karbonat:
CO 2 + Ca (OH) 2 \u003d CaCO 3 ↓ + H 2 O.
Karbonat angidridning fizik xossalari
Karbonat angidrid rangsiz va hidsiz gazsimon moddadir. Havodan og'irroq. Termal barqaror. Siqilgan va sovutilganda, u osongina suyuqlikka aylanadi va qattiq holat. Agregatning qattiq holatidagi karbonat angidrid "quruq muz" deb ataladi va xona haroratida osongina sublimatsiyalanadi. Karbonat angidrid suvda yomon eriydi va u bilan qisman reaksiyaga kirishadi. Zichlik - 1,977 g / l.
Karbonat angidridni olish va ishlatish
Karbonat angidridni ishlab chiqarishning sanoat va laboratoriya usullarini ajratib ko'rsatish. Shunday qilib, sanoatda ohaktoshni qovurish (1) va laboratoriyada - kuchli kislotalarning karbonat kislota tuzlariga (2) ta'siridan olinadi:
CaCO 3 \u003d CaO + CO 2 (t) (1);
CaCO 3 + 2HCl \u003d CaCl 2 + CO 2 + H 2 O (2).
Karbonat angidrid oziq-ovqat (limonadni karbonatlash), kimyoviy (sintetik tolalar ishlab chiqarishda haroratni nazorat qilish), metallurgiya (himoya) sanoatida qo'llaniladi. muhit, masalan, jigarrang gazni cho'ktirish) va boshqa sanoat tarmoqlari.
Muammoni hal qilishga misollar
MISOL 1
| Mashq qilish | Kislotalarda erimaydigan 8% aralashmalar bo'lgan 90 g kaltsiy karbonatga 200 g 10% li nitrat kislota eritmasi ta'sirida qanday hajmdagi karbonat angidrid ajralib chiqadi? |
| Yechim | Jadval yordamida hisoblangan nitrat kislota va kaltsiy karbonatning molyar massalari kimyoviy elementlar DI. Mendeleyev - mos ravishda 63 va 100 g / mol. Ohaktoshning nitrat kislotada erishi tenglamasini yozamiz: CaCO 3 + 2HNO 3 → Ca(NO 3) 2 + CO 2 + H 2 O. ō(CaCO 3) cl \u003d 100% - ō aralashmasi \u003d 100% - 8% \u003d 92% \u003d 0,92. Keyin, sof kaltsiy karbonatning massasi: m(CaCO 3) cl = m ohaktosh × ʼn(CaCO 3) cl / 100%; m(CaCO 3) cl \u003d 90 × 92 / 100% \u003d 82,8 g. Kaltsiy karbonat moddasining miqdori: n (CaCO 3) \u003d m (CaCO 3) cl / M (CaCO 3); n (CaCO 3) \u003d 82,8 / 100 \u003d 0,83 mol. Eritmadagi nitrat kislotaning massasi quyidagilarga teng bo'ladi: m(HNO 3) = m(HNO 3) eritma × ō(HNO 3) / 100%; m (HNO 3) \u003d 200 × 10 / 100% \u003d 20 g. Kaltsiy nitrat kislota moddasining miqdori: n(HNO 3) = m (HNO 3) / M (HNO 3); n (HNO 3) \u003d 20/63 \u003d 0,32 mol. Reaksiyaga kirgan moddalar miqdorini solishtirib, biz nitrat kislota yetishmasligini aniqlaymiz, shuning uchun biz nitrat kislota uchun keyingi hisob-kitoblarni qilamiz. Reaksiya tenglamasiga ko'ra n (HNO 3): n (CO 2) \u003d 2: 1, shuning uchun n (CO 2) \u003d 1/2 × n (HNO 3) \u003d 0,16 mol. Keyin, karbonat angidrid miqdori teng bo'ladi: V(CO 2) = n(CO 2)×V m ; V(CO 2) \u003d 0,16 × 22,4 \u003d 3,58 g. |
| Javob | Karbonat angidridning hajmi 3,58 g. |
