Сколько частиц содержится в 10 г озона
Перейти к содержимому

Сколько частиц содержится в 10 г озона

  • автор:

Сколько частиц содержится в 10 г озона

Главная Образование Студентам Задачник Решение задачи

Решение задачи 118

1. Согласно закону Авогадро в равных объемах газов при одинаковых условиях содержится равное число молекул. За х обозначим n(O2), тогда n(H2) тоже равно х. За у примем массу пустого сосуда (г). Составим систему уравнений:

Отсюда: х = n(O2) = n(Н2) = 0.5 моль, у = m = 1244 г.

Собственная масса сосуда 1244 г, масса с воздухом 1244+29*0,5 = 1258,5 г.

Молярный объем газа при н.у. составляет 22,4 л, значит, объем сосуда 22,4*0,5 = 11,2 л.

2. Уравнение реакции: 2H2 + O2 = 2H2O. Из стехиометрии реакции следует, что кислород находится в избытке, а водород прореагирует полностью. Воды получится столько же, сколько было водорода, т.е. 0,5 моля. Ее масса 18*0,5 = 9 г, объем при н.у. 9 г : 1 г/мл = 9 мл. Масса сосуда с продуктом и с воздухом 1258,5+9 = 1267,5 г, из которых для точности надо вычесть массу 9 мл вытесненного водой воздуха. Но эта масса составляет всего 29*9*10 ‑3 /22,4 = 0,012 г, поэтому ей можно пренебречь. Масса воды в заполненном ей сосуде 11,2 л * 1000 г/л = 11200 г, а вместе с сосудом 11200+1244 = 12444 г.

3. При действии на кислород электрических разрядов часть кислорода превращается в озон: 3O2 = 2O3. Есть несколько вариантов вычисления количества образовавшегося озона, например такой. Поскольку давление в сосуде упало на 5 %, то общее количество молей газов тоже сократилось на 5 %, т.е. на 0,05*0,5 = 0,025 моля. Составляем пропорцию:

При образовании 2 молей озона кол-во газов сокращается на 1 моль;

При образовании х молей озона кол-во газов сократилось на 0,025 моля.

Отсюда х = 0,025*2 = 0,05 моля.

На образование 0,05 моля озона (его масса 48*0,05 = 2,4 г) было потрачено 0,05*3/2 = 0,075 молей кислорода, которого осталось 0,5–0,075 = 0,425 моля (32*0,425 = 13,6 г). Поскольку в равных объемах газов содержится одинаковое количество молекул, для газов объемные и мольные % совпадают. Количественный состав смеси после реакции: О3 – 100*0,05/(0,05+0,425) = 10,5 об. % и 100*2,4/16 = 15 масс. %; О2 — 100*0,425/(0,05+0,425) = 89,5 об. % и 100*13,6/16 = 85 масс. %;

4. Озон – очень сильный окислитель, в водном растворе окисляющий иодид-ионы до йода: 2KI + О3 + Н2O = I2¯ + О2­ + 2КОН. Один моль озона выделяет 1 моль йода, значит, 0,005 моль – это максимальное количество йода, которое можно получить. Его масса составит m = 0,05·253.8 = 12,69 г.

Решение задачи 119

Уравнения реакций: а) Fe + FeCl3 FeCl2; б) FeO + 2HCl→FeCl2 + H2O;

ж) 2FeCl3(раствор)+ 2KI(рр)→2FeCl2 + 2KCl + I2;з) 2FeS + 4Cl2 2FeCl3 + S2Cl2­;

FeCl3– хлорид железа(III) или трихлорид железа; FeCl2– хлорид железа(II);

FeO – оксид железа(II); Fe(OH)2 – гидроксид железа(II);Fe(OH)3 – гидроксид железа(III);

Fe3O4– оксид железа(II, III);FeSO3 – сульфит железа(II); FeS – сульфиджелеза(II);

Решение задачи 12

Символ Имя (год рождения) Родина Заслуги
Cm Мария
Пьер
Франция, Польша Открытие пьезоэффекта, открытие Ra и Po
Es Альберт Германия Создание теории относительности
Fm Энрико Италия Создание первого ядерного реактора, основатель нейтронной физики
Md Дмитрий Россия Открытие периодического закона
No Альфред Швеция Изобретение динамита, основатель престижнейшей научной премии
Lr Эрнест (1901) США Создание первого циклотрона, участие в разработке первой атомной бомбы
Rf Эрнест (1871) Великобритания (Новая Зеландия) Объяснение радиоактивности как распада атомных ядер
Sg Гленн США Синтез Pu, Am, Bk, Cf и еще четырех элементов из данной задачи
Bh Нильс Дания Разработка планетарной модели атома
Mt Лиза (Лизе) Австрия Открытие Pa, открытие Оже-эффекта, первая женщина-профессор в Германии (не ее родина)

Решение задачи 120

1. Общее количество смеси газов составляет 3,36/22,4 = 0,15 моля. Соответственно, всего молекул в смеси было 0,15*6,02*10 23 = 9,03*10 22 шт. Воды получилось 11,88/18 = 0,66 моля, следовательно, атомов водорода было 0,66*2*6,02*10 23 = 7,95*10 23 шт.

2. Количество атомов водорода, приходящееся на «среднюю» молекулу смеси общей формулой CnH2n+2, составляет 2*0,66/0,15 = 8,8 = 2n+2. Отсюда количество атомов углерода в такой молекуле n = 6,8/2 = 3,4. Соотношение атомов Н/С в исходной смеси 8,8/3,4 = 2,59. Средняя молярная масса такой смеси 3,4*12 + 8,8*1 = 49,6 г/моль, масса исходной смеси 0,15*49,6 = 7,44 г. Уравнение реакции сгорания смеси: C3,4H8,8 + 5,6O2 = 3,4СО2 + 4,4Н2О.

3. Углекислого газа в ходе реакции образовалось 3,4*0,15 = 0,51 моль, при температуре 250 о С (523 К) и давлении 0,9 атм он займет объем V = nRT/P = 0,51*0,082*523/0,9 = 24,3 л или 0,51*8,31*523/(0,9*101325) = 0,0243 м 3 .

4. Поскольку среднее количество атомов углерода в молекуле 3,4, а А и Б соседи, то А – пропан, Б – бутан. Все возможные изомеры: А – CH3-CH2-CH3 (пропан); Б – (CH3)2-CH-CH3 (изопропан), CH3-CH2-СН2-CH3 (н-бутан).

5. Обозначив за х мольную долю А в смеси, составим уравнение 3х + 4(1-х) = 3,4. Отсюда х = 0,6. Мольное соотношение А/Б = 0,6/0,4 = 1,5. Количество А в смеси 0,6*0,15 = 0,09 моля, количество Б 0,4*0,15 = 0,06 моля. При сгорании 0,09 моляА выделяется 0,09*2044 = 183,96 кДж тепла. Значит 343,38 – 183,96 = 159,42 кДж тепла выделилось при сгорании 0,06 моля Б. Следовательно, теплота сгорания Б составляет 159,42/0,06 = 2657 кДж/моль.

6. Запишем уравнение реакции сгорания пропана: С3Н8 + 5О2 = 3СО2 + 4Н2О. По следствию из закона Гесса тепловой эффект реакции равен разности суммы теплот образования продуктов реакции и суммы теплот образования реагентов с учетом их стехиометрических коэффициентов. То есть 3*393,5 + 4*241,8 – ΔfQ 0 C3H8 = 2044 кДж/моль, откуда ΔfQ 0 C3H8 = 103,7 кДж/моль.

4*393,5 + 5*241,8 – ΔfQ 0 C4H10 = 2657 кДж/моль, откуда ΔfQ 0 C4H10 = 126 кДж/моль.

Дезинфекция озоном

2019-ncov.jpg

События последних недель заставили людей больше чем когда-либо заботиться о своей безопасности. Страх заразиться опасным вирусом, заразить близких и дорогих людей диктует свои правила. Пользоваться антисептиком и маской, чаще обычного мыть руки с мылом, стирать вещи после посещения общественных мест, не трогать лицо на улице, самоизолироваться и другие меры безопасности принимают люди по всему миру.

Но что делать тем, кто не может закрыться дома и вынужден находиться в небезопасной среде, в закрытых помещениях, работая или оказывая услуги. Дезинфекция больших помещений сложна, тут не справиться очисткой поверхностей мылом или хлоргексидином.

☣ Сейчас как никогда актуален поиск быстрого и безопасного метода дезинфекции в общественных местах и больницах. В связи с тем, что патогенные микроорганизмы могут долгое время находиться в воздухе, а также на различных поверхностях, увеличивается риск распространения инфекций.

К счастью, есть отличный способ дезинфекции больших помещений с помощью озона, который уже зарекомендовал себя как отличное средство для борьбы с бактериями, вирусами, спорами грибков, плесени и так далее.

Что такое озон и в чем его уникальность

Озон — голубой газ с резким запахом, возникает в результате модификации кислорода. После этого разлагаясь через определенное время, снова становится кислородом.

Степень его окисления на порядок выше хлора, одна частица озона равна по действию 3-10 тысячам частиц хлора и уничтожает патогены в 3 тысяч раз быстрее.

Озон, как сильнейшее дезинфицирующее средство используется во множестве промышленных отраслей и имеет широкую область применения. С помощью озонирования можно:

  1. Избавиться от любых вредных микроорганизмов в воздухе, воде и на поверхностях;
  2. Устранить сильные, неприятные запахи (табака, краски, пожара и пр.);
  3. Уничтожить даже глубоко въевшиеся споры плесени, грибка и дрожжей;
  4. Продезинфицировать поверхности, приборы, оборудование;
  5. Увеличить срок хранения скоропортящихся продуктов.

В отличии от популярных кварцевых ламп, озон, благодаря своей газообразной форме, способен проникать повсеместно.

Как озон уничтожает патогенную флору

Воздействуя на клетку бактерии в течении пары секунд озон разрушает ее клеточную стенку. Лишает возможности поддерживать свою форму, что приводит к быстрой гибели клетки. Эффективен он и для дезактивации вирусов передающихся воздушно-капельным путем.

Вирус с латинского переводится как яд и все мы уже поняли насколько серьезными могут быть последствия распространения этого яда по миру. Востребованность дезинфекции актуальна в первую очередь из-за способности патогенов к распространению. Особенно важно защитить людей со сниженным иммунитетом, болезнями сердца, пожилых и детей.

Дезинфекция озоном — преимущества

Положительный результат дезинфекции озоном зависит от его концентрации и времени воздействия, поэтому очень важно знать, как им правильно пользоваться. Например, концентрация от 1 до 5 мг/л и времени воздействия от 4 до 20 минут приводит к гибели 99,9% бактерий Кишечной палочки, Стрептококков, Клебсиеллы, Микобактерий и других.

  1. Скорость с которой озон уничтожает бактерии и вирусы, является одним из его ключевых преимуществ. Всего несколько секунд и на поверхности не остается и следа от вредоносных патогенов.
  2. Дезинфекция озоном — это быстрый и качественный способ обеззараживания и очистки помещений. Безопасность и экологичность важные критерии при использовании озона.
  3. При правильном использовании озон не портит материалы при обработке, не оставляет после себя неприятный запах, не вызывает аллергические реакции, нейтрализует вредные испарения.
  4. С его помощью можно обрабатывать любые вещи, которые могут стать источником заражения вирусами, бактериями или плесенью. Даже текстильные принадлежности, такие как белье в больницах стерилизуют с помощью озона.
  5. Проводится дезинфекция специальным оборудованием — озонаторами или генераторами озона. Эти приборы предназначены для выработки озона из воздуха, отличаются назначением и областью обрабатываемых помещений. Для качественной дезинфекции большого пространства используют современные промышленные озонаторы.

Правила безопасной дезинфекции озоном

При всех своих несравненных качествах в дезинфекции не стоит забывать, что озон это ядовитый газ. И так же, как он опасен для патогенных микроорганизмов, в высокой концентрации, он небезопасен для людей и животных. Поэтому пользоваться озонатором можно только согласно инструкции по применению.

Существует четкий регламент по технологии очистки, основанной на использовании газа озон. Учитываются особенности и условия места обработки, обеспечивается защита людей от вредного воздействия озона на организм.

  • Известно, что высокая концентрация озона в помещении снижает иммунитет и защитные функции организма, а микродозы напротив повышают иммунитет.
  • Работая с озонатором необходимо убедиться в том, что в радиусе воздействия случайно не окажутся люди или животные.
  • Из помещения убираются комнатные растения, чувствительное оборудование, оно проветривается, чтобы уменьшить влажность.
  • Плотно закрываются все окна и двери, отключается вентиляция.
  • На объекте устанавливают озонатор и настраивают согласно параметрам помещения и поставленным задачам.
  • Выбирается точное время, концентрация озона и озонатор запускается.
  • После окончания дезинфекции следует дождаться полного разложения озона и через несколько часов уже можно пользоваться помещением.
  • Если есть возможность можно дополнительно проветрить.
  • Важно, в момент работы озонатора находиться в обрабатываемом помещении людям запрещено.

✅ Если вам необходима качественная и безопасная дезинфекция больших площадей, наша компания может помочь решить эту проблему быстро и профессионально. Ждем ваших звонков.

Схема работы

Оставляете заявку на сайте или по телефону

АРГУМЕНТЫ «ЗА» И «ПРОТИВ» ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОЗДУХА ИЛИ КИСЛОРОДА ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА ОЗОНА

Рассмотрено влияние исходного газа (осушенного воздуха и кислорода) на процесс синтеза озона в барьерном разряде, на структуру и параметры станций озонирования, на условия эксплуатации озонаторного оборудования, на экономические показатели процесса производства озона. Проведена сравнительная оценка эксплуатационных затрат на получение озона из воздуха и из кислорода.

Расширение масштабов промышленного применения озон а повысило требования к экономическим и эксплуатационным характеристикам процессов его производства. Одним из факторов, оказывающих существенное влияние на эти показатели, является исходный газ, из которого синтезируют озон. В современных промышленных озонаторах таким газом является осушенный воздух или осушенный кислород (с незначительными примесями азота и аргона).

В то время, как за рубежом уже длительное время наблюдается ярко выраженная

тенденция применения кислорода на вновь строящихся высокопроизводительных

озонаторных станциях и перевода старых станций с воздуха на кислород, в России за

последние годы были введены в эксплуатацию не только станции озонирования, в

которых используется кислород, но и станции, в которых для производства озона

используется воздух. Из этого следует, что в нашей стране до сих пор не выработан

единый подход к выбору исходного газа и что необходима объективная оценка всех

аргументов «за» и «против» использования кислорода или воздуха на проектируемых и

строящихся станциях озонирования.

1. Влияние исходного газа на процесс синтеза озона в барьерном разряде

Получение озона в промышленных масштабах осуществляется в основном с

помощью барьерного разряда, поддерживаемого в потоке кислорода или воздуха при

давлениях в диапазоне 0,13-0,2 МПа (абс.).

Активная мощность, вводимая в барьерный разряд, описывается известной

где f — частота питающего напряжения, CΔ и Cd — ёмкость диэлектрического барьера и

разрядного промежутка, соответственно, Ub — напряжение горения разряда, Up —

амплитуда питающего напряжения.

Так как Ub и Cd для воздуха мало отличаются от аналогичных величин для

кислорода, мощности барьерных разрядов в этих газах при одинаковых остальных

параметрах, входящих в формулу (1), примерно равны. Следует также отметить, что при

более высоком содержании озона в рабочем газе (а, как будет показано ниже, именно это

имеет место в случае использования кислорода) величина Ub оказывается выше. Однако,

вследствие незначительности эффекта, и это обстоятельство при дальнейшем

рассмотрении не будет принято во внимание.

Процесс синтеза озона в барьерном разряде состоит из двух стадий, на первой из

которых в исходном газе происходит диссоциация молекулярного кислорода, а на второй

— образование озона из атомарного кислорода. На обеих стадиях, наряду с

перечисленными прямыми процессами, существуют и обратные процессы, имеющие

При этом не вся мощность, определяемая формулой (1), идёт на получение озона.

Часть её (и, к сожалению, наибольшая) расходуется на тепловые потери, которые, во

избежание перегрева газа и вызванного этим усиления термического разложения

образующегося озона, отводятся системой водяного охлаждения разрядного промежутка.

Количественное соотношение между полезно и бесполезно затраченной мощностью

барьерного разряда сильно зависит от состава используемого газа. Так в случае кислорода

на синтез озона затрачивается ~12-14&#37 всей мощности, а в случае воздуха — до ~8&#37.

Не вдаваясь в подробности протекания физико-химических процессов при синтезе

озона (они обстоятельно рассмотрены в монографиях [1-3]), остановимся на некоторых

отличиях генерации озона барьерным разрядом в кислороде и в воздухе.

В случае использования осушенного кислорода концентрация озона, получаемого в

современных озонаторах, обычно составляет 6-8 вес. &#37, а удельные энергозатраты на

получение озона (при концентрации озона ~8 вес.&#37) — 8-10 кВт.ч/кг О3. . При увеличении

вводимой в разряд мощности (и при сохранении неизменного расхода кислорода)

концентрация озона растёт и в современных генераторах озона может достигать

величины, равной 18 вес. &#37. Необходимо, однако, отметить, что с ростом мощности

разряда повышается температура газа в разрядном промежутке, увеличивается скорость

разложения вновь образующегося озона, снижается выход озона, и как следствие этого,

растут удельные энергозатраты. При синтезе озона из кислорода практически

единственным конечным продуктом является озон.

В случае использования осушенного воздуха концентрация озона, получаемого в

современных озонатора обычно составляет 1,5-2,5 вес. &#37, а удельные энергозатраты на

получение озона (при концентрации озона ~2 вес. &#37) — 13-16 кВт.ч/кг О3.

При синтезе озона из воздуха, наряду с озоном, образуются оксиды азота (NO,

NO2, N2O и N2O5), суммарное количество которых может достигать 10 об. &#37

производимого озона. Реагируя с парами воды, оставшимися в воздухе, некоторые оксиды

(NO2 и N2O5) приводят к образованию азотной кислоты, которая может вызывать

разрушение внутренних элементов аппаратуры, не обладающих коррозионной

устойчивостью. Другие оксиды азота (NO и N2O) выбрасываются в атмосферу и

неблагоприятно влияют на экологию окружающей среды. По мере повышения мощности

барьерного разряда суммарное количество образующихся оксидов азота увеличивается. С

этим обстоятельством связан эффект «отравления» разряда, состоящий в том, что

присутствие NO вызывает появление цепочек реакций «каталитической» рекомбинации

атомов кислорода и «каталитической» диссоциации молекул озона. Следствием этого

эффекта является полное разложение вновь образующегося озона при некоторой его

предельной концентрации, величина которой обычно составляет 4-6 вес. &#37.

2. Влияние исходного газа на структуру и параметры установки

озонирования

Установка озонирования, как правило, состоит из четырёх функциональных

блоков, которыми являются система получения и подготовки исходного газа, генератор

озона с электрическим источником питания, контактный реактор и аппарат разложения

остаточного озона. В случае кислорода иногда добавляется пятый функциональный блок

— система повторного использования отработанного кислорода.

Система получения и подготовки исходного газа

В случае применения в качестве исходного газа кислорода, для его получения на

месте использования может служить установка разделения воздуха, основанная на

селективной адсорбции компонентов воздуха определённо подобранными сорбентами.

Возможно также получение кислорода путём испарения «привозного» жидкого

кислорода, произведенного криогенным методом на специализированном предприятии.

Получение кислорода криогенным методом на месте использования применяется крайне

редко и только для установок озонирования очень большой производительности.

Газообразный кислород, полученный при испарении жидкого кислорода, содержит

очень мало примесей: его чистота превышает 99,5 об. &#37. В случае же использования

адсорбционного метода разделения воздуха чистота полученного кислорода обычно

находится в диапазоне 90-95 об. &#37. Основными примесями при этом являются азот и

аргон. Для обоих вариантов получения кислорода его влагосодержание соответствует

температуре точки росы, не превышающей минус 65 0С при давлении 0,1 МПа (абс.).

Цикл работы адсорбционной установки разделения воздуха состоит из

последовательных этапов продуцирования кислорода и регенерации сорбента. При

напорном режиме работы, называемом также методом PSA (Pressure Swing Adsorption),

первый этап выполняется при давлении 0,2 — 1,0 МПа, а второй, как правило, — при

атмосферном давлении. В случае безнапорного режима работы, называемого также

методом VSA (Vacuum Swing Adsorption), первый этап проходит при атмосферном

давлении, а второй — при давлении ниже атмосферного. Для осуществления непрерывного

процесса разделения воздуха адсорбционная установка комплектуется несколькими

поочередно работающими адсорберами. Для напорного режима отношение объёма

расходуемого воздуха к объёму получаемого кислорода равно примерно 15:1, а для

Если в качестве исходного газа применяется воздух, он отбирается из

окружающего пространства и проходит системе подготовки стадии компрессии,

охлаждения, осушки и фильтрации. Для снижения влагосодержания воздух пропускается

через адсорбционную установку осушки, работающую в нагревном или безнагревном

режиме и обеспечивающую поддержание температуры точки росы в выходящем воздухе

на уровне, не превышающем минус 600С при давлении 0,1 МПа (абс.).

Генератор озона с электрическим источником питания

Конструктивное исполнение генератора озона и его источника питания не зависит

от используемого газа. Это, однако, никоим образом не относится к их техническим

параметрам. Так, например, при одинаковой затрачиваемой мощности и одинаковых

расходах исходного газа производительность одного и того же генератора озона при

использовании кислорода примерно в 2-2,5 раза больше, чем при использовании воздуха.

Соответственно и концентрация озона в кислороде при тех же условиях получается во

столько же раз больше, чем в воздухе. По причинам, рассмотренным в предыдущем

разделе, предельные концентрации озона, достигаемые при использовании кислорода,

имеют величину в несколько раз большую, чем при использовании воздуха. Количество

воды, требуемой для охлаждения генератора озона, использующего кислород, на 40-50&#37

меньше, чем для генератора озона той же производительности, использующего воздух.

При равных производительностях по озону габаритные размеры генератора озона и

источника питания (а для последнего и его номинальная мощность) в случае

использования кислорода существенно меньше, чем в случае использования воздуха.

Контактный реактор

При озонировании воды габариты контактного реактора, обеспечивающего

взаимодействие озона с водой, существенно зависят от используемого газа. В случае

кислорода генератор озона обеспечивает более высокую, чем в случае воздуха,

концентрацию озона в газе. При этом, согласно закону Генри, повышение концентрации

озона в газовой фазе в равновесных условиях приводит к более высокой концентрации

озона в жидкости, и, как следствие, к ускорению происходящих в воде реакций. В

результате, снижается требуемое время удержания обрабатываемой воды в реакторе, что

позволяет уменьшить габариты реактора. Другим фактором, приводящим в случае

кислорода к снижению размеров реактора, диспергаторов, трубопроводов и запорно-

регулирующей арматуры, является меньший объёмный расход газа, поступающего в

Аппарат разложения остаточного озона

Для снижения концентрации остаточного озона в газе, выбрасываемом в

атмосферу после контактного реактора, до безопасной для населения и окружающей

природы величины применяются аппараты термокаталитического или термического типа.

В обоих случаях, электроэнергия, потребляемая аппаратами разложения остаточного

озона, и их габариты тем больше, чем выше их производительность по обрабатываемому

газу. Поскольку для кислорода при одинаковом количестве производимого озона

количество газа, поступающего в аппарат из контактного реактора, будет меньше, чем в

случае воздуха, потребление электроэнергии на разложение остаточного озона и

габаритные размеры аппарата разложения оказываются ниже.

Система повторного использования отработанного кислорода

Эта система иногда добавляется к установке озонирования, в которой используется

кислород. Она обеспечивает осушку и повторное использование отработанного

кислорода, выходящего из контактного реактора. Подобные системы, благодаря

пониженной потребности в «свежем» кислороде, позволяют уменьшить

эксплуатационные затраты, но одновременно их использование существенно увеличивает

капитальные вложения и усложняет эксплуатацию озонаторного оборудования. Поэтому

область применения этих систем, в основном, ограничена озонаторными установками

очень высокой производительности.

3. Влияние исходного газа на условия эксплуатации озонаторного

оборудования

Использование в качестве исходного газа кислорода вместо воздуха приводит к

определенному усложнению эксплуатации озонаторного оборудования. Основной

причиной этого является то, что в воздушной среде с повышенным (более 23 об. &#37)

содержанием кислорода многие вещества и материалы образуют системы,

характеризуемые повышенной взрыво- и пожароопасностью. Поэтому одним из

требований безопасности при работе с кислородом является недопустимость превышения

в воздухе рабочих помещений предельной концентрации кислорода, равной 23 об. &#37 [4].

Для реализации этого условия рабочие помещения с озонаторным оборудованием

снабжаются устройствами, выдающими световые и звуковые сигналы и включающими

аварийную вентиляцию при близком подходе концентрации кислорода в воздухе

помещений к указанной предельно допустимой величине. Одновременно должны быть

приняты действенные меры по прекращению дальнейшего поступления кислорода в

озонаторное оборудование. Возобновление эксплуатации озонаторной установки

допустимо лишь после обнаружения и полного устранения причин, вызвавших утечку

кислорода в рабочее помещение.

В процессе ремонта необходимо перед вскрытием озонаторного оборудования или

трубопроводов, заполненных кислородом, продуть их внутренний объём воздухом (с

содержанием масла не более 10 мг/м3) до получения концентрации кислорода в

выходящем газе ниже 23 об. &#37. При этом запрещается сбрасывать в рабочее помещение

газ, выходящий из оборудования при продувке.

4. Влияние исходного газа на экономические показатели процесса

производства озона

Известно большое количество работ зарубежных авторов [например, 5-8],

посвященных определению стоимости производства озона при использовании

кислорода и воздуха. Однако, поскольку все цены (не исключая и тех, которые

относятся к озону) имеют обыкновение непредсказуемо изменяться во времени и

пространстве, нам представлялось целесообразным применительно к московским

тарифам 2005 года на электроэнергию, водоснабжение и жидкий кислород провести

оценочный расчёт величины эксплуатационных расходов на производство 1 кг озона

при использовании в качестве исходных газов кислорода или воздуха. Во внимание

принимались эксплуатационные расходы (без затрат на обслуживание и ремонт

оборудования) на технологических этапах получения и подготовки исходного газа,

синтеза озона, разложения остаточного озона перед выбросом в атмосферу. При этом

не учитывалась электроэнергия, потребляемая насосами и вторичными цепями.

Расчёт затрат энергии на компрессию воздуха проводился по формуле для

изотермического сжатия, принимая КПД равным 0,57. При расчётах затрат энергии на

осушку воздуха и на разложение остаточного озона использовались соответственно

данные для осушителей воздуха и термокаталитических аппаратов разложения

В таблице 1 представлены расчётные величины потребностей в воздухе,

кислороде, охлаждающей воде и электроэнергии для получения 1 кг озона.

Как видно из таблицы 1, расход воды на охлаждение генератора озона в случае

кислорода почти в два раза меньше, чем в случае воздуха. Суммарный же расход

электроэнергии при получении кислорода методом PSA примерно на 10&#37 больше, а

при получении кислорода методом VSA примерно на треть меньше, чем в случае

Используя данные, приведенными в таблице 1, и действующие в г. Москве в

2005 г тарифы на электроэнергию и водоснабжение (Приложения №1 к постановлению

РЭК Москвы от 15.12.2004 №63), были рассчитаны стоимости производства 1 кг озона

из воздуха и из кислорода. Результаты этих расчётов представлены в таблице 2

*/Примечание: В тариф на использование водопроводной воды не включена

составляющая стоимости канализации отработанной воды, так как на многих

водопроводных станциях и, в том числе, на Восточной и Рублёвской станциях г. Москвы

охлаждение генераторов озона осуществляется водопроводной водой, которая затем

подаётся не в канализацию, а в контактный реактор станции.

Как видно из таблицы 2, наиболее дорогим является озон, полученный из

воздуха, затем по убыванию цены следуют озон из кислорода, полученного методом

PSA, и озон из кислорода, полученного методом VSA.

Для полноты картины была рассчитана также стоимость 1 кг озона,

производимого из кислорода, получаемого при испарении привозного жидкого

кислорода на месте его использования. В этом случае из составляющих стоимости

озона выпадают расходы на получение кислорода (методом PSA или VSA), но

добавляется стоимость привозного жидкого кислорода. Поскольку отпускная цена

жидкого кислорода имеет очень большой разброс в зависимости от поставщика и

разового количества доставляемого продукта, для расчёта была выбрана минимальная

известная нам цена, составлявшая с доставкой и НДС 4950 рублей за 1 т жидкого

кислорода. Исходя из этой цены и учитывая, что 1 т жидкого кислорода соответствуют

700 м3 газообразного кислорода при температуре 00С и нормальном атмосферном

давлении, получаем стоимость количества жидкого кислорода (9,9 м3 согласно таблице

1), необходимого для получения 1 кг озона, равную примерно 70 рублям. Эта и другие

величины, определяющие эксплуатационные расходы на производства 1 кг озона при

использовании привозного жидкого кислорода, представлены в таблице 3.

*/ См. примечание к таблице 2.

Как видно из таблицы 3, стоимость производства озона из привозного жидкого

кислорода существенно превышает не только стоимость производства озона из

кислорода, полученного методами PSA и VSA, но и стоимость производства озона из

воздуха. Необходимо, однако, отметить, что фактическое превышение стоимости будет

несколько меньше, если учесть экономию расходов на обслуживание и ремонт

отсутствующей в данном случае адсорбционной установки разделения воздуха.

5. Заключение

Использование кислорода в качестве исходного газа при промышленном

производстве озона обеспечивает ряд неоспоримых преимуществ по сравнению с

В случае использования кислорода концентрация озона, производимого в

современных генераторах озона, обычно составляет 6-8 вес.&#37 и может достигать

18 вес.&#37. В случае же использования воздуха концентрация получаемого озона обычно

составляет 1,5-2,5 вес. &#37, а верхний предел достигаемых концентраций ограничен

величиной 4-6 вес. &#37.

Удельные энергозатраты на получение озона из кислорода обычно составляют 8-

10 кВт.ч/кг О3 (при концентрации озона ~ 8 вес.&#37), в то время как удельные

энергозатраты на получение озона из воздуха обычно составляют ~13-16 кВт.ч/кг О3 (при

концентрации озона ~2 вес. &#37).

При одинаковой затрачиваемой мощности и одинаковых расходах исходного газа

производительность одного и того же генератора озона при использовании кислорода

примерно в 2-2,5 раза больше, чем при использовании воздуха.

Количество воды, требуемой для охлаждения генератора озона, использующего

кислород, на 40-50&#37 меньше, чем для генератора озона той же производительности,

В то время, как при синтезе озона из воздуха, наряду с озоном, образуются оксиды

азота, содержание которых в конечном продукте может достигать 10 об.&#37, в озоне,

синтезированном из кислорода, оксиды азота практически отсутствуют.

В случае кислорода, благодаря в несколько раз более высокой, чем в случае

воздуха, концентрации озона, при равных производительностях озонаторной установки

удаётся существенно снизить размеры её отдельных элементов (генератора озона,

электрического источника питания, контактного реактора, аппарата разложения

остаточного озона, трубопроводов и запорно-регулирующей арматуры).

Оценочный расчёт эксплуатационных затрат на производство озона из кислорода и

воздуха показывает, что (здесь и сейчас) наименьшими являются затраты для озона из

кислорода, полученного методом VSA, несколько большими для озона из кислорода,

полученного методом PSA, ещё большими для озона из воздуха и самыми большими для

озона из кислорода, полученного при испарении привозного жидкого кислорода.

Принимая во внимание изложенные выше факты, следует сделать вывод, что

сохраняющаяся у части отечественных производителей и потребителей озонаторного

оборудования приверженность к получению озона из воздуха не имеет под собой

достаточно веских оснований. Используемые иногда ссылки на, якобы, повышенную

опасность широкого применения кислорода опровергаются многолетним успешным его

использованием на станциях озонирования, работающих как за рубежом, так и в нашей

стране (водопроводная станции «Малиновая Гряда» и Слудинская водопроводная станция

в г. Нижний Новгород, Чусовская водопроводная станция в г. Пермь). Немаловажным, по

нашему мнению, аргументом в пользу безопасности применения кислорода с

соблюдением соответствующих правил эксплуатации является и то обстоятельство, что

кислород в качестве побочного продукта без проблем производится электролизными

установками, работающими на отечественных и зарубежных атомных электростанциях.

Литература

1. Филиппов Ю.В., Вобликова В.А., Пантелеев В.И. Электросинтез озона. — М.: Изд-во Московского университета, 1989 г.

2. Самойлович В.Г., Гибалов В.И., Козлов К.В. Физическая химия барьерного разряда. — М.: Изд-во МГУ, 1989 г.

3. Лунин В.В., Попович М.П., Ткаченко С.Н. Физическая химия озона. — М.: Изд-во МГУ, 1998 г.

4. Правила безопасности при производстве и потреблении продуктов разделения воздуха, ПБПРВ-88. — М.: Изд-во ?Металлургия?, 1990 г.

5. Merz E., Gaia F. Comparison of economics of various generation systems, Proc. of 9-th Ozone World Congress , N.Y., USA, 1989, v.2, p.69-93 11

6. Schulhof P. The price of ozonation, Proc. of 9-th Ozone World Congress , N.Y., USA, 1989, v.2, p.37-48

7. Masschelein W.J Ozone generation: Use of air, oxygen or air simpsonized with oxygen. Ozone Science & Engineering, 20, №3, 1998, 191-203

8. Wunsch A.K., Darpin C. The cost-effectiveness of ozone systems, Proc. of 9-th Ozone World Congress , N.Y., USA, !989, v.2, p.48-55

9. Nakamoto S., Yokomi T. High concentration and large capacity plate type ozone generator, Proc. of 12-th World Congress of IOA, Lille, France, 1995, v.2, p. 131-140__

Химик.ПРО – решение задач по химии бесплатно

Напомню, что в одном моль любого вещества, состоящего из молекул, содержится 6,02 ∙ 10 23 молекул.

Следовательно, составим пропорцию:

в 1 моль озона (O3) содержится 6,02 ∙ 10 23 молекул

в х моль озона (O3) содержится 9,03 ⋅ 10 21 молекул

объем озона

Учитывая, что озон (O3) – при нормальных условиях газ, вычислим объем озона (O3), по формуле, устанавливающей связь между объемом газа и химическим количеством вещества:

Откуда объем озона (O3):

V (O3) = 0,015 ∙ 22,4 = 0,336 (л).

Ответ:

объем озона равен 0,336 л.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *