《制取氧氣》課件用

制取氧氣氧氣是生命必需的物質(zhì)，在自然界中，氧氣主要存在于空氣中。氧氣無(wú)色無(wú)味，在常溫常壓下為氣體，能支持燃燒。課程目標(biāo)了解氧氣的重要性氧氣是生命活動(dòng)必不可少的物質(zhì)，在工業(yè)、醫(yī)療、航空航天等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。掌握氧氣的制取方法學(xué)習(xí)幾種常見(jiàn)的氧氣制取方法，如化學(xué)反應(yīng)法、電解水法等。熟悉制氧設(shè)備了解常用制氧設(shè)備的類型、特點(diǎn)和安全操作。認(rèn)識(shí)氧氣的應(yīng)用認(rèn)識(shí)氧氣在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用，如工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療救治、潛水等。氧氣的重要性氧氣是地球上所有生物生存的必要條件。人類和其他動(dòng)物需要氧氣來(lái)呼吸，植物需要氧氣進(jìn)行光合作用。氧氣在工業(yè)生產(chǎn)中也扮演著重要角色，它被廣泛應(yīng)用于鋼鐵制造、化工生產(chǎn)、焊接切割等領(lǐng)域。氧氣的性質(zhì)無(wú)色無(wú)味氧氣本身是無(wú)色無(wú)味的，但當(dāng)氧氣濃度較高時(shí)，可能會(huì)聞到一股淡淡的金屬味。不易溶于水氧氣在水中的溶解度很低，因此水生生物需要依靠水中的溶解氧來(lái)生存。助燃性氧氣是一種助燃劑，可以幫助可燃物燃燒，因此氧氣在很多工業(yè)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。化學(xué)性質(zhì)活潑氧氣可以與許多物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，例如氧化反應(yīng)，生成氧化物。氧氣的制取方法實(shí)驗(yàn)室制取氧氣使用過(guò)氧化氫溶液和二氧化錳制取氧氣，簡(jiǎn)單易行，適合教學(xué)演示。工業(yè)制氧空氣分離法是目前主要的工業(yè)制氧方法，利用液態(tài)空氣的分餾分離出氧氣。電解水制氧電解水可以產(chǎn)生氫氣和氧氣，是一種綠色環(huán)保的制氧方法，但在工業(yè)應(yīng)用中成本較高。生物制氧綠色植物通過(guò)光合作用釋放氧氣，是地球大氣中氧氣的主要來(lái)源，具有重要生態(tài)意義。一氧化二氮分解法一氧化二氮分解一氧化二氮是一種無(wú)色氣體，在高溫下會(huì)分解生成氮?dú)夂脱鯕狻７磻?yīng)條件分解反應(yīng)需要在高溫下進(jìn)行，通常需要使用催化劑，例如氧化銅或氧化鐵。生成氧氣反應(yīng)過(guò)程中，一氧化二氮分解產(chǎn)生氧氣，同時(shí)釋放出熱量。收集氧氣可以使用排水法或向上排空氣法收集生成的氧氣。溫差吸附法1空氣預(yù)處理去除空氣中的雜質(zhì)2吸附利用吸附劑吸附空氣中的氮?dú)?脫附加熱吸附劑，釋放吸附的氮?dú)?提純獲得高純度的氧氣溫差吸附法利用吸附劑在不同溫度下對(duì)氮?dú)夂脱鯕獾奈侥芰Σ町悾瑢?shí)現(xiàn)氧氣的分離和提純。液態(tài)空氣分餾法1液化空氣空氣壓縮降溫2分餾不同沸點(diǎn)氣體分離3收集氧氣分離后的氧氣儲(chǔ)存液態(tài)空氣分餾法是利用空氣中各組分沸點(diǎn)不同，將液態(tài)空氣進(jìn)行分離，從而獲得氧氣的技術(shù)。該方法具有產(chǎn)量高、純度高的優(yōu)點(diǎn)，但成本相對(duì)較高，需要低溫設(shè)備和大型工廠?；瘜W(xué)反應(yīng)法1利用化學(xué)反應(yīng)制氧該方法利用某些物質(zhì)在特定條件下反應(yīng)生成氧氣，例如過(guò)氧化氫分解、氯酸鉀分解等。2操作簡(jiǎn)便化學(xué)反應(yīng)法制氧設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單，易于操作，適用于實(shí)驗(yàn)室和小規(guī)模制氧。3純度較高通過(guò)選擇合適的反應(yīng)物和控制反應(yīng)條件，可以獲得較高純度的氧氣，但成本可能較高。4安全性需要注意反應(yīng)安全，避免爆炸等危險(xiǎn)，選擇合適的反應(yīng)器和操作規(guī)范。電解水法電解水法是制取氧氣的一種常用方法，其原理是利用直流電將水分子分解為氫氣和氧氣。該方法可制取高純度氧氣，且操作相對(duì)簡(jiǎn)單。1直流電提供電能，分解水分子2電解池盛放水溶液，發(fā)生電解反應(yīng)3陰極產(chǎn)生氫氣4陽(yáng)極產(chǎn)生氧氣生物學(xué)制氧法藻類光合作用藻類利用光能和二氧化碳產(chǎn)生氧氣，作為副產(chǎn)物。微生物呼吸作用一些微生物在特定條件下進(jìn)行呼吸作用，釋放氧氣作為代謝產(chǎn)物。植物光合作用植物通過(guò)光合作用將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為氧氣，并釋放到空氣中。制氧設(shè)備要求11.效率制氧設(shè)備需要高效率，以最大程度地利用能源并降低成本。22.安全性設(shè)備必須符合安全標(biāo)準(zhǔn)，以確保操作人員和周圍環(huán)境的安全。33.可靠性設(shè)備應(yīng)能夠可靠地運(yùn)行，以滿足持續(xù)的氧氣供應(yīng)需求。44.維護(hù)性設(shè)備應(yīng)易于維護(hù)和保養(yǎng)，以確保其長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。制氧設(shè)備選型生產(chǎn)規(guī)模選擇適合生產(chǎn)規(guī)模的設(shè)備。小規(guī)模選擇小型制氧機(jī)，大型選擇大型制氧設(shè)備。氧氣純度根據(jù)氧氣應(yīng)用需求選擇合適的純度。醫(yī)療用氧需高純度，工業(yè)用氧可根據(jù)要求選擇不同純度。氧氣產(chǎn)量選擇能滿足需求的設(shè)備，保證穩(wěn)定供氧?？紤]未來(lái)發(fā)展，預(yù)留一定產(chǎn)能空間。運(yùn)行成本綜合考慮設(shè)備價(jià)格、能耗、維護(hù)成本等因素，選擇性價(jià)比高的設(shè)備。制氧設(shè)備的安全操作11.定期檢查定期檢查設(shè)備是否完好，確保儀表和閥門(mén)正常工作。22.操作規(guī)范嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行操作，避免違規(guī)操作帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)。33.防火防爆氧氣易燃易爆，操作環(huán)境要保持通風(fēng)良好，遠(yuǎn)離明火和熱源。44.泄漏處理如發(fā)生氧氣泄漏，應(yīng)立即停止操作，并采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理。制氧質(zhì)量控制純度控制氧氣純度是制氧質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，需要嚴(yán)格控制氧氣中雜質(zhì)含量，例如氮?dú)?、二氧化碳、水分等。流量控制氧氣流量穩(wěn)定性也是重要指標(biāo)，需要確保氧氣輸出流量穩(wěn)定，滿足不同應(yīng)用需求。壓力控制氧氣壓力穩(wěn)定性是安全生產(chǎn)的關(guān)鍵，需要確保氧氣輸出壓力穩(wěn)定，符合安全標(biāo)準(zhǔn)。制氧成本分析制氧成本主要由設(shè)備投資、能耗成本、維護(hù)成本、人工成本等構(gòu)成。制氧成本分析對(duì)于企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、產(chǎn)品定價(jià)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)具有重要意義。1設(shè)備投資制氧設(shè)備投資成本占總成本的比例較高，不同的制氧技術(shù)，設(shè)備投資成本差異較大。2能耗成本制氧過(guò)程消耗大量的電力，電價(jià)波動(dòng)會(huì)影響制氧成本。3維護(hù)成本制氧設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)成本，包括人工費(fèi)、材料費(fèi)等。4人工成本人工成本隨當(dāng)?shù)毓べY水平而變化，制氧廠的人工成本占總成本的比例相對(duì)較低。氧氣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸氣體鋼瓶?jī)?chǔ)存氧氣通常儲(chǔ)存在高壓鋼瓶中，鋼瓶顏色為藍(lán)色，并標(biāo)有醒目的“氧氣”字樣，以確保安全使用。氧氣運(yùn)輸氧氣運(yùn)輸主要采用特制的運(yùn)輸車輛，配備專門(mén)的氧氣罐，運(yùn)輸過(guò)程中要注意安全防護(hù)，避免碰撞和陽(yáng)光直射。氧氣在工業(yè)中的應(yīng)用鋼鐵冶煉氧氣是鋼鐵冶煉的重要原料，用于提高鋼鐵的產(chǎn)量和質(zhì)量。它能夠促進(jìn)燃料燃燒，提高爐溫，加速冶煉過(guò)程?；どa(chǎn)氧氣在化工生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，用于氧化反應(yīng)、合成反應(yīng)等。例如，生產(chǎn)合成氨、乙醇、甲醇等重要化工產(chǎn)品。氧氣在醫(yī)療中的應(yīng)用呼吸機(jī)氧氣是呼吸機(jī)的重要組成部分，為呼吸衰竭患者提供額外氧氣。手術(shù)治療手術(shù)過(guò)程中，氧氣用于維持患者的呼吸，并防止缺氧。急救在緊急情況下，氧氣用于救治心臟病、中風(fēng)、哮喘等疾病。高壓氧艙高壓氧艙利用高濃度氧氣，治療潛水病、一氧化碳中毒等疾病。氧氣在航天航空中的應(yīng)用推進(jìn)劑液態(tài)氧氣是火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的重要推進(jìn)劑，提供強(qiáng)大的推力，將航天器送入太空。生命支持系統(tǒng)宇航員在太空行走或艙外活動(dòng)時(shí)需要氧氣供應(yīng)，維持生命活動(dòng)。艙內(nèi)環(huán)境控制空間站或飛船內(nèi)部需要氧氣維持呼吸，并調(diào)節(jié)氣壓和溫度。氧氣在潛水中的應(yīng)用潛水呼吸潛水員使用氧氣瓶提供呼吸所需的氧氣，確保他們?cè)谒麻L(zhǎng)時(shí)間活動(dòng)。深度潛水隨著潛水深度增加，水壓變大，需要更高濃度的氧氣混合物，以防止?jié)撍畣T出現(xiàn)氧氣中毒。潛水安全氧氣在潛水安全中至關(guān)重要，可以防止?jié)撍畣T缺氧，并提供急救所需的氧氣。氧氣在消防中的應(yīng)用助燃劑氧氣可以加速燃燒速度，提高火焰溫度。消防員使用氧氣瓶進(jìn)行救援時(shí)，必須注意防止氧氣泄漏，以免造成火災(zāi)。稀釋劑消防人員可以使用氧氣稀釋可燃?xì)怏w濃度，降低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。例如，在化學(xué)品泄漏事件中，可以使用氧氣稀釋有毒氣體，保護(hù)周圍環(huán)境。氧氣在化工中的應(yīng)用氧化反應(yīng)氧氣是許多化學(xué)反應(yīng)中的重要氧化劑，例如合成氨、合成甲醇等。燃燒氧氣是燃燒的重要組成部分，在許多化工生產(chǎn)過(guò)程中用于燃燒燃料提供熱量。焊接氧氣與乙炔混合可以產(chǎn)生高溫火焰，用于金屬焊接、切割等。氣體分離氧氣可以用于氣體分離，例如從空氣中分離氮?dú)?、氬氣等。氧氣使用中的注意事?xiàng)11.避免油脂氧氣與油脂接觸易發(fā)生燃燒，因此，使用氧氣時(shí)要避免油脂。22.環(huán)境通風(fēng)氧氣濃度過(guò)高易引起中毒，應(yīng)在通風(fēng)良好的環(huán)境中使用。33.安全操作使用氧氣設(shè)備時(shí)，要嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，防止意外事故發(fā)生。44.定期檢查氧氣設(shè)備需定期檢查維護(hù)，確保安全可靠。氧氣中毒的預(yù)防與處理11.濃度控制保持氧氣濃度在安全范圍內(nèi)，避免過(guò)高濃度吸入。22.監(jiān)測(cè)警報(bào)使用氧氣濃度監(jiān)測(cè)儀，及時(shí)發(fā)現(xiàn)氧氣濃度異常。33.呼吸防護(hù)在高濃度氧氣環(huán)境中，佩戴氧氣面罩或呼吸器。44.緊急處理一旦發(fā)生氧氣中毒，立即將患者轉(zhuǎn)移到新鮮空氣中，并進(jìn)行必要的醫(yī)療救治。氧氣泄漏的應(yīng)急處理撤離現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)氧氣泄漏，應(yīng)立即撤離人員至安全區(qū)域，并通知相關(guān)人員進(jìn)行處理。關(guān)閉閥門(mén)盡快關(guān)閉氧氣瓶閥門(mén)，防止氧氣繼續(xù)泄漏，同時(shí)切斷氧氣供應(yīng)。通風(fēng)換氣打開(kāi)門(mén)窗，通風(fēng)換氣，降低氧氣濃度，確保安全環(huán)境。緊急處理如果氧氣泄漏量較大，應(yīng)使用專用設(shè)備進(jìn)行處理，并聯(lián)系專業(yè)人員進(jìn)行指導(dǎo)。制氧過(guò)程中的環(huán)境保護(hù)減排污染制氧過(guò)程會(huì)產(chǎn)生一些廢氣和廢水，例如氮?dú)狻⒍趸嫉取Ｒ獪p少這些排放，可以使用高效的空氣凈化系統(tǒng)和廢水處理設(shè)施。節(jié)約能源采用節(jié)能的制氧設(shè)備和工藝，減少能源消耗，降低碳排放。例如，使用高效率的壓縮機(jī)和冷凝器。循環(huán)利用對(duì)制氧過(guò)程中產(chǎn)生的廢物進(jìn)行回收和再利用，例如將廢氣中的氮?dú)庥糜谄渌I(yè)生產(chǎn)。制氧技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)自動(dòng)化與智能化制氧設(shè)備自動(dòng)化程度不斷提高，智能化控制系統(tǒng)應(yīng)用廣泛。環(huán)保節(jié)能技術(shù)發(fā)展低能耗、低排放的制氧技術(shù)，減少環(huán)境污染。高效制氧技術(shù)提高制氧效率，降低制氧成本，