二氧化碳氣體分析范文
時間：2023-12-22 17:50:30
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篇1
產中的應用越來越廣泛，但二氧化碳（CO2）氣體保護焊在實際焊接中如果存在焊接材料使
用不當、焊接方法選擇不合理、焊接工藝參數選擇不正確、對焊接設備的相關性能不了解等，
都會使焊縫產生各種焊接缺陷，本文主要闡述焊縫的內外部缺陷、缺陷原因分析、處理方法
及應采取的相關的預防措施等。
關鍵詞：缺陷、焊接缺陷
前言
在實際焊接中焊接缺陷的產生始終困擾著我們，焊接缺陷的產生對焊接構件的質量、安全性
能等均存在著嚴重的影響，因此我們必須對焊接過程中產生的各種焊接缺陷有充分足夠的了
解、認識，對其產生的原因進行深入的剖析，進而采取相關的預防性措施對其進行“對癥下
藥”，使之產生“藥到病除之功效”。
1 焊縫的外部缺陷、缺陷產生的原因、處理方法及應采取的預防措施
焊縫外部缺陷的產生會造成產品外觀不良，影響焊縫的觀感質量，同時對其連接強度產生相應的不良影響，且其應力分布集中，進而造成焊件結構使用安全性能顯著下降。產生焊縫外部缺陷的主要原因有：焊接工藝參數選擇不當、焊件坡口角度不當、拼裝間隙不均勻、焊接電流過大或過小、焊槍噴嘴高度過高、焊件位置安放不當、焊接速度或快或慢、焊工操作技能較差等，二氧化碳（CO2）氣體保護焊焊縫的內部缺陷主要有：焊縫產生蛇形焊道、弧坑、燒穿、咬邊、焊瘤、飛濺等。
1.1焊縫產生蛇形焊道的主要原因：焊絲干伸過長；焊絲校正調整不良；導電嘴
磨損嚴重及焊工操作水平不佳等；
1.2弧坑：弧坑是焊縫收尾低于焊縫表面高度而產生的凹陷或凹坑，在弧坑處易產生裂
紋或縮孔，弧坑產生的原因主要是收尾時焊槍抬起過快，弧坑沒有填滿，或焊工沒有運用好收弧電流與電壓等。預防措施：收弧時不要收的太快，填滿弧坑后再熄弧，有收弧電流、電壓的應將收弧電流、電壓調到I=150A、U=19～21V范圍內，焊縫在結束前10～20處用收弧電流、電壓進行焊接收弧；
1.3 燒穿：主要是焊接電流過大、焊接速度過慢及焊縫根部間隙過大等。預防措施：嚴格控制拼裝間隙、根據焊接母材的厚度，選擇合適的焊接電流與電弧電壓等；
1.4 咬邊：產生咬邊的主要原因是焊接工藝參數選擇不當，如電流過大、電弧過長等，
操作技術不正確，如焊槍角度不對，運條不當等，焊條藥皮端部電弧偏吹，焊接構件的位置安放不當等。其處理方法是輕微的、淺的咬邊可用機械方法修銼，使其平滑過渡；嚴重的、深的咬邊應進行焊補。預防措施：根據焊接母材的厚度、拼裝間隙的大小、焊接位置等選擇焊接電流、電弧電壓、角焊縫要掌握好焊槍角度，焊接構件的位置放置要適當，同時要注意焊接時焊槍擺動方法等；
1.5 焊瘤：產生焊瘤的主要原因是焊接工藝參數選擇不正確、操作技術不佳、焊件位置
安放不當等。其處理方法是用鏟、銼、磨等手工或機械方法除去多余的堆積金屬。預防措施：正確選擇焊接工藝參數、對拼裝間隙較大的應采用較小的電流、加工藝墊板、焊件放置位置要適當、焊絲位置要對準等都是避免產生焊瘤的主要預防措施等；
1.6 飛濺：飛濺是二氧化碳（CO2）氣體保護焊的一大缺陷，當飛濺達到40%左右時，則
可視為焊接缺陷，飛濺的產生降低了焊絲的利用率、增加工時等負面影響，焊接飛濺過大的主要原因是：焊接電壓過高、焊接電流與焊接電壓不匹配、導電嘴磨損過度等。預防措施是根據焊接電流選擇匹配的焊接電壓、保證送絲的均勻、更換新的導電嘴、保證氣體的流量不要過大等。
2 焊縫的內部缺陷、缺陷產生的原因、處理方法及應采取的預防措施
二氧化碳（CO2）氣體保護焊焊縫的內部缺陷主要有：未熔合、未焊透、裂紋、內部氣
孔、夾渣等，焊縫內部缺陷的產生對焊接結構的安全使用性能有極大的隱患，尤其是裂紋（含冷裂紋及熱裂紋）對焊接結構安全的影響更為深遠。
2.1 未熔合、未焊透產生的主要原因是：焊接電流過小、電弧電壓過高、焊接速度過快、
坡口角度間隙過小、根部間隙過小、鈍邊尺寸過大、操作技術不佳等原因造成的，當焊接操作不當時，如多層焊時一次填充金屬量過大，即焊道一次厚度過大，往往會造成坡口兩邊產生未熔合的現象；另一種是焊接操作中焊絲不是在母材上燃燒，而是在熔化的鐵水上燃燒，造成兩邊未熔合，當焊件不等厚時，焊接熱量分布不均勻時會造成較薄的一邊燒穿、較厚的一邊未熔合，未熔合、未焊透在焊接結構的焊縫中絕對是不允許的，因為未熔合、未焊透處的焊縫承載橫截面積減小，焊件承載后，極易引起焊縫裂紋。預防措施：正確選擇坡口形式、
控制拼裝間隙、焊前徹底清除坡口內側及兩側金屬上的銹與雜質等，嚴格按焊接工藝規(guī)范進
行焊接操作，不等厚接頭應注意熱量的分布，調整焊槍的角度，多層焊時應注意層間溫度控
制，更應控制每層焊縫的厚度，避免電弧在熔化的鐵水上燃燒；對于未熔合的處理方法是鏟
除未熔合處的焊縫金屬后焊補，對于未焊透的處理方法是對開敞性好的結構單面未焊透可在
焊縫背面直接補焊，對于不能直接焊補的重要焊件，應鏟去未焊透處的焊縫金屬，重新焊接；
2.2 氣孔：二氧化碳（CO2）氣體保護焊焊接中產生的氣孔主要是氮氣孔，產生的主要原
因是二氧化碳（CO2）氣體流量過小或過大、焊接速度過快、焊絲伸的太長、焊槍抬得過高、電弧電壓過高、焊接處有強對流氣體，如果焊絲生銹、焊件表面上有銹、油、水等臟物也會產生氫氣孔，其處理方法是鏟去氣孔處的焊縫金屬，然后補焊。預防措施：選擇合格的焊絲、二氧化碳（CO2）氣體的純度、焊接處不得有強對流氣體、正確選擇焊接工藝參數、徹底清除焊絲及焊件上的油污與雜質等、保持焊槍的高度等措施；
2.3 夾渣：二氧化碳（CO2）氣體保護焊焊接時，不同于焊條電弧焊，其焊渣相對較少，
產生渣的可能性也少一些，焊接中產生夾渣的主要原因是焊接操作不當，如焊接電流太小、焊槍角度不正確，致使焊接氧化物“窩”在焊縫邊緣處，多層焊時層間未清渣等。防止焊接夾渣主要是按焊接工藝選擇相應的焊接參數，多層焊時應注意清渣，焊接時不應產生鐵水越位現象等；
2.4 焊接裂紋：通常分為熱裂紋和冷裂紋，焊接裂紋是所有焊接缺陷中最為嚴重的缺陷，
裂紋產生的原因非常復雜，產生熱裂紋的主要原因是母材的抗裂性能差、焊接材料質量不好、焊接工藝參數選擇不當、焊接內應力過大等；產生冷裂紋的主要原因是焊接結構設計不合理、焊縫布置不當、焊接工藝措施不合理，如焊前未預熱、焊后冷卻快等。處理辦法是在裂紋兩
端鉆止裂孔或鏟除裂紋處的焊縫金屬，進行補焊。預防措施：焊接中要選擇優(yōu)質的焊絲，且焊絲中含硫（S）、磷（P）量要低，坡口要按工藝規(guī)定進行加工，拼裝間隙不能太大，選擇合理的焊接順序，對較厚的焊件應采用預熱措施、對焊接具有淬硬傾向的高強低合金鋼要控制焊接線能量，采用預熱緩冷的措施，清除焊件上的所有雜質等。
3 結束語：
篇2
中圖分類號：G633．8
文獻標識碼：B
doi：10.3969／j．issn．1008－0546．2012．07．033
一、教材分析
本節(jié)課是人教版初三化學第一學期第六單元《碳和碳的氧化物》第三課時“一氧化碳和二氧化碳”的第一課時。在教材編排上，是繼氧氣、單質碳等物質學習之后，進入化合物知識學習的啟蒙課。本章教材研究的是碳的單質及其碳的化合物，其中學生對二氧化碳比較熟悉，但缺乏系統(tǒng)性的認識。二氧化碳是初中化學教學要求掌握的兩種氣體之一，也是與生活實際聯系廣泛的一種重要物質。本節(jié)內容主要講解二氧化碳的性質，最后聯系到用途。本課題有利于鞏固舊知識，學習新知識，又為以后學習酸堿鹽做了良好的鋪墊。本堂課的重點是采用探究式的方法調動學生的學習積極性和主動性，運用實驗來探討二氧化碳的性質，并學會從化學視角來認識二氧化碳。
二、學情分析
本節(jié)課相對來說難度不大，學生已經積累了許多二氧化碳的知識，如碳酸飲料，植物的光合作用等，鑒于此學生易于理解和接受本節(jié)課的內容。而實驗是學生很感興趣的，很想進行一些探究性實驗，但是學生對于實驗的過程不熟悉。因此，在教師要有意識地培養(yǎng)學生的科學探究能力，使學生初步認識科學探究的過程和方法。通過實驗探究、分析并總結得出二氧化碳的性質。
三、教學設計
本節(jié)課主要設計的思路是通過對展示的一瓶無色氣體可能是何種氣體引發(fā)學生思考，如何證明，并且設計實驗證明，通過創(chuàng)設情境，問題驅動，激發(fā)學生的學習熱情。充分運用學生所學知識，在此基礎上引導學生進行大膽思考和推斷。通過實驗，驗證和歸納得出CO2的一系列性質。再通過回憶基本的概念，區(qū)分得出CO2的性質。
四、過程與方法
本課題主要是通過演示并分析實驗來學氧化碳的性質，因此在教學過程中教師應注意對實驗的剖析和對學生的組織，引導，使學生通過教師的幫助和自身的努力領悟知識要點。
在教學過程中，教師應安排部分簡單且安全的實驗來讓學生設計并完成，使學生初步認識科學探究的基本過程。教師的演示實驗應著重引導，將分析實驗的任務留給學生去完成，引導學生通過討論等方式自主得出實驗學習的結果，使他們學會學習的方法。
五、教學過程
教師：展示一瓶氣體，讓學生猜想可能是何種氣體，思考驗證方法。
學生：觀察，思考，驗證。
一位學生上講臺，演示驗證該氣體。
教師：板書，二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，
介紹該反應的化學方程式，CO2+Ca（OH）2■CaCO3+H2O。
現在我們已經知道了二氧化碳氣體，結合前面學習的二氧化碳的收集方法，描述二氧化碳的物理性質。
學生：思考，回答。
教師：板書，二氧化碳無色，無味的氣體；密度比空氣大；能溶于水。
過渡：那么我們能用什么方法來證明二氧化碳能溶于水？
學生：思考，回答。
教師：演示，在一個收集滿二氧化碳的塑料瓶中倒入約四分之一體積的水，振蕩，觀察塑料瓶變癟。思考原因?
學生：思考，回答。
教師：講解因為二氧化碳能溶于水，所以塑料瓶中壓強減小，小于外界的大氣壓強，所以瓶子變癟。那么根據此性質，二氧化碳有哪些用途呢？
學生：制汽水。
教師：你能如何證明汽水中產生的二氧化碳氣體？
學生：動手實驗，在汽水瓶上連接一個帶導管的單孔橡皮塞，再將產生的氣體通入澄清的石灰水，觀察現象。
過渡：二氧化碳能溶于水，那么在溶解的同時有沒有發(fā)生化學反應呢？也就是說二氧化碳能否和水反應呢？
教師：演示實驗：取一些塑料瓶中的溶液，滴幾滴石蕊溶液，觀察到溶液變紅，提出問題，誰使得石蕊溶液變紅？
學生：猜想，二氧化碳？水？
教師：驗證：（1）在紫色石蕊試紙上噴水
（2）將紫色的石蕊試紙放入裝滿二氧化碳的集氣瓶中
現象：兩張試紙均不變紅。
結論：說明二氧化碳和水都不能使石蕊變紅。
大家的猜想不成立，再想想？
學生：思考，回答可能是二氧化碳和水能反應，它們反應后的生成物使石蕊變紅。
教師：演示，將濕潤的紫色石蕊試紙放入裝滿二氧化碳的集氣瓶中，紫色石蕊試紙變紅，說明二氧化碳確實能與水反應，那么生成物是什么呢？將石蕊試液滴入稀鹽酸，稀醋酸中，石蕊均變紅。所以二氧化碳與水也反應生成酸。
教師：板書，二氧化碳能與水反應，
方程式：CO2+H2O■H2CO3
教師：演示
現象：下層蠟燭先熄滅，上層蠟燭后熄滅
分析（板書）：二氧化碳密度大于空氣，
不能支持燃燒也不能燃燒。
教師：講解：下面請大家把黑板上的性質分成物理性質，化學性質記載在化學書上。閱讀書本116頁內容，小結二氧化碳的用途。
影片：二氧化碳對環(huán)境的影響
教師：小結：（1）空氣中二氧化碳的來源
（2）造成溫室效應的氣體
（3）溫室效應的危害
（4）減緩溫室效應的措施。
六、教學反思
1.創(chuàng)設情境，問題驅動
本節(jié)課從如何檢驗一瓶無色氣體是二氧化碳出發(fā)，通過實驗一步步得出二氧化碳的物理性質和化學性質。讓學生帶著問題學習，能夠保持較高的思維活躍度，通過三十分鐘的新課學習，學生最終圓滿完成任務，達到預期的教學目標。
2.學生實驗，親身體驗
本節(jié)課采用了邊講邊實驗的教學方式，其中既有驗證型實驗，也有研究型實驗和拓展型實驗，呈逐步深入遞進的關系。通過觀察實驗現象，得出相關的性質，在此基礎上學生通過討論、分析對比最終歸納總結得出結論。
學生親手實驗不但能夠培養(yǎng)學生的實驗意識、操作技能、觀察能力和分析問題的能力，而且能夠提高學生學習化學的興趣，學生掌握的不只是枯燥、干癟的“化學方程式”，而是“眼見為實”的實驗現象，對知識的理解也能達到更高的層次。
3.激活舊知，建構新知
教學總是具有一定的連貫性，新知是在舊知的某一連接點上生長發(fā)展起來的，因此教師需要充分了解學生的有關知識掌握情況，注意在新舊知識間架起一座能讓學生自己通過思考獲得知識的橋梁，激活縮短新舊知識的距離，以舊引新促進學生知識的系統(tǒng)化。比如在本節(jié)課的教學中，通過對二氧化碳收集方法的回憶來得出CO2的物理性質；通過學生熟悉的用澄清的石灰水的回憶來驗證CO2的化學性質，進而學習該化學方程式的書寫，這樣的教學便于學生接受和形成完善的知識體系，達到了良好的教學效果。
篇3
教學目標
知識目標
使學生了解在實驗室中制取氣體的方法和設計思路的基礎上，研討二氧化碳的實驗室制法；
通過討論，掌握實驗室制取二氧化碳的藥品和反應原理；
通過實驗探究，學會設計實驗室制取二氧化碳的裝置；
能力目標
通過實驗室制取二氧化碳的藥品和裝置的探究，逐步提高學生的探究能力；
通過小組合作，培養(yǎng)學生合作能力、表達能力；
通過探究實驗室制取二氧化碳的裝置，培養(yǎng)學生實驗室制取氣體裝置的設計思路；
通過篩選二氧化碳的實驗室制法，發(fā)展觀察能力并提高學生分析和解決實際問題的能力。
情感目標
在探究中，使學生體驗合作、發(fā)現的樂趣；
在設計實驗裝置過程中，培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神、實踐能力，以及嚴謹求實的科學態(tài)度。
教學建議
課堂引入指導
方法一：引導學生復習到目前為止學生已經掌握的可以得到二氧化碳氣的方法，逐一篩選出適合實驗室制備二氧化碳的方法，讓學生在教師的帶領下學會選擇，學會判斷，從中真正體現學生是學習的主體，實驗學生的主動學習。
方法二：從實驗室制氣的要求入手，講清楚原則，讓學生自己總結，思考到底實驗室中用什么方法來制備二氧化碳。
方法三：單刀直入先講實驗室中制二氧化碳的原理，讓學生思考，實驗室選擇這種方法的依據是什么？通過對比突出該方法的優(yōu)越性，總結出實驗室制氣的原則。
知識講解指導
注意講解時的條理性，使學生明白實驗室制二氧化碳的原理、裝置；檢驗方法；讓部分學生清楚選擇該方法的原因和實驗室制氣方法選擇的依據。
注意理論與實驗的結合，避免過于枯燥或過于淺顯，缺乏理論高度。
聯系實際，講二氧化碳滅火器的原理，適用范圍，必要時也可講解常用滅火器的使用方法。
關于二氧化碳的實驗室制法的教材分析
本節(jié)課在全書乃至整個化學學習過程中，所占有的地位十分重要。它是培養(yǎng)學生在實驗室中制取某種氣體時，藥品的選擇、裝置的設計、實驗的方法等思路的最佳素材。上好此節(jié)課對學生今后學習元素化合物知識、化學基本實驗及實驗探究能力都有深遠的影響。
本節(jié)知識的學習比較容易，學生在前面學習元素化合物的基礎上經過討論便可解決。本節(jié)學習的重點是能力訓練。學生在前面學習的氧氣、氫氣的實驗室制法，具備了一些氣體制備的實踐經驗，各項實驗技術也已經具備，此時，在課堂教學中體現學生主體，讓學生真正參與到教學過程中來正是時機。教師提出探究問題、引發(fā)學生思考；通過小組合作，設計方案、表達交流、實施方案、總結表達等環(huán)節(jié)完成整個探究。
關于二氧化碳的實驗室制法的教學建議
為了完成對學生探究能力的培養(yǎng)，設計2課時完成此節(jié)教學；
本節(jié)是典型的探究學習模式。其中有兩個探究：制備藥品的探究（快、易）、制取裝置的探究（重點、慢）。
講授過程指導
二氧化碳的實驗室制法可結合實驗六二氧化碳的制取和性質進行邊講邊實驗。
注意運用討論法，充分調動學生積極性。可適當與氧氣、氮氣的實驗室制法進行對比；結合裝置講解制二氧化碳裝置與制氫裝置的區(qū)別與聯系（均是固液反應不需加熱制氣）；結合二氧化碳氣的性質，講解二氧化碳氣的檢驗和驗滿方法。
課程結束指導
復習實驗室制二氧化碳原理、裝置及驗滿方法。
布置學生進行家庭實驗，用醋酸和雞蛋殼或水垢制二氧化碳。
布置作業(yè)，注意計算和裝置圖兩方面的內容。
教學設計方案一
教學過程：
【引言】
二氧化碳是一種有廣泛用途的氣體，實驗室中如何制取二氧化碳呢？想一想到目前為止，你知道多少種能夠制得二氧化碳的方法。
（學生討論，并列舉學過的可以得到二氧化碳的方法。教師在黑板上逐一記錄）
1.堿式碳酸銅熱分解
2.蠟燭燃燒
3.木炭燃燒
4.石墨等碳單質在氧氣中燃燒
5.木炭還原氧化銅
6.碳在高溫下還原氧化鐵
7.碳酸受熱分解
8.人或動物的呼吸
9.高溫煅燒石灰石……
引導學生討論作為實驗室制法的條件是：
1.制取應簡便迅速；
2.所制得的氣體純度高，符合演示實驗的需要；
3.操作簡單、安全，易于實現。
學生評價每一種制得二氧化碳的方法是否可以作為二氧化碳的實驗室制法。
【板書】第四節(jié)二氧化碳的實驗室制法
【小結】以上方法都不能作為二氧化碳的實驗室制法。
【講解】經過不斷研究改進，實驗室中常用石灰石或大理石與鹽酸反應來制備二氧化碳。
【板書】一反應原理
1.試劑石灰石或大理石鹽酸
【講解】碳酸鈣與稀鹽酸反應生成氯化鈣和碳酸，碳酸不穩(wěn)定，分解生成二氧化碳和水，故最終產物為氯化鈣、水和二氧化碳。
【板書】2.原理：
CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋H2O＋CO2
【提問】可不可以用稀硫酸與石灰石或大理石來制取二氧化碳？
【演示】在兩個表面皿中分別放有大小一樣的石灰石各一塊，一支試管中加入稀鹽酸、一支試管中加入稀硫酸。（讓學生觀察到開始都有二氧化碳生成，隨后加入硫酸的試管，反應速率越來越慢，最后停止。）
【結論】不能用硫酸與石灰石或大理石來制取二氧化碳。
【講解】為了收集到二氧化碳需要什么樣的裝置來制備二氧化碳呢？反應條件反應物的狀態(tài)等對實驗裝置有較大的影響。碳酸鈣是塊狀固體，鹽酸是液體，且反應進行時不需要加熱，根據這些特點，我們可以選擇什么樣的反應裝置呢？（必要時教師可以講解制氧氣、氫氣的裝置特點）
【板書】二、反應裝置：
（學生回答、教師歸納）
【講解】因為實驗室制取二氧化碳和實驗室制取氫氣的反應藥品狀態(tài)，反應條件類似，故可以采用相似的裝置來制取。用投影顯示制氫氣和制二氧化碳的裝置圖
【討論】
1.長頸漏斗是否可用普通漏斗代替？
2.錐形瓶可否用其他儀器來代替？
3.根據二氧化碳的性質，可以采用什么方法收集二氧化碳？
4.如何檢驗二氧化碳是否收集滿？
（學生討論、回答，然后教師實驗演示、講解）
【演示】用普通漏斗代替長頸漏斗，結果沒有在集氣瓶中收集到二氧化碳。
【講解】
1．因為普通漏斗頸太短，產生的二氧化碳氣會從漏斗處逸出。長頸漏斗下端管口在液面下被液體封住，氣體不會從長頸漏斗處逸出。
2．錐形瓶可以用廣口瓶、大試管等玻璃儀器代替。
3．氣體收集方法主要取決于氣體的密度和氣體在水中的溶解性。因二氧化碳可溶于水生成碳酸，故不宜用排水法收集。二氧化碳比空氣重，所以常采用集氣瓶口向上排氣法收集。
4．可以根據二氧化碳不能燃燒，也不支持燃燒的性質，可以將燃著的木條放在集氣瓶口，如火焰熄滅，則說明二氧化碳已收集滿。
【板書】三收集方法：向上排氣法
驗滿方法：將燃著的木條放在集氣瓶口，火焰熄滅，已經收集滿。
【板書】四、實驗室制取二氧化碳
【演示】制取并驗證二氧化碳氣體。
【提問】怎樣證明生成的氣體是二氧化碳？
（將氣體通入澄清石灰水中變渾濁）
【講解】上一節(jié)學過二氧化碳不能燃燒也不支持燃燒，可以用來滅火，如液態(tài)二氧化碳滅火器。還有其它一些二氧化碳型滅火器。
【錄像】各種二氧化碳型滅火器介紹
【演示】滅火器原理實驗。
常用二氧化碳滅火器主要有：
（1）泡沫滅火器（2）干粉滅火器（3）液態(tài)二氧化碳滅火器
【小結】通過已學習過的氧氣、氫氣、二氧化碳的實驗室制取，歸納出氣體實驗室制取的設計思路及方法，必須明確制取氣體的順序是：
1.了解實驗室制取氣體所需藥品及相應的化學反應方程式。
篇4
關鍵詞：二氧化碳；教學流程；設計思路
文章編號：1008-0546（2014）04-0064-02 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B
2013年11月27日，本人有幸參加了由江蘇省中小學教學研究室主辦的教學新時空初中化學“名師課堂”研討活動，活動中展示了我的錄像課《二氧化碳的功與過》，活動現場的點評專家和參與活動的很多老師都提出了“為什么開設這樣的一節(jié)課？”、“開設這樣一節(jié)課是基于什么考慮？”的問題，現將本人在完成這節(jié)課的教學設計時的思路與同行們交流，希望能與同行們共同進步。
一、教學設計
《奇妙的二氧化碳》是滬教版第二章第二節(jié)內容，教材從二氧化碳的性質和制法的角度帶學生認識二氧化碳的奇妙之處。實際上學生在蘇教版《小學科學》四年級上冊第一單元中已有認識，其中第一單元：我們周圍的空氣中已涉及到利用小蘇打和食醋產生二氧化碳、在裝有二氧化碳的集氣瓶中倒入澄清的石灰水、向階梯小蠟燭的燒杯中倒入二氧化碳氣體；在初二生物中，學生也通過學習知道了二氧化碳是參與光合作用，并在呼吸作用中產生，用澄清的石灰水可以證明它。
本節(jié)課是在教材中已學習了二氧化碳的性質和制備后展開的一節(jié)有關二氧化碳的知識拓展與聯系，一方面是在已學知識的回顧的基礎上進行生活中二氧化碳的應用，另一方面是從二氧化碳與自然、社會的角度進行不同話題的討論與分析。
本節(jié)課的教學目標是：通過對二氧化碳的再認識，了解二氧化碳與自然、生活和社會的關系；通過對人吸入的氣體和呼出的氣體的成分探究，培養(yǎng)學生提出問題并解決問題的能力，體驗實驗探究的樂趣；通過二氧化碳的性質小結物質的用途，學會由物質的性質小結歸納出用途的方法和能力；通過對二氧化碳的再認識，培養(yǎng)學生客觀地認識事物的辯證唯物主義觀點；通過二氧化碳的多與少的分析，培養(yǎng)他們認識事物的平衡觀點，努力實現人與自然的高度和諧。
本節(jié)課的教學重點和難點是：通過實驗探究人呼吸過程中產生的氣體與原來相比有什么不同點；在“做科學”的過程中培養(yǎng)學生科學、辯證地分析問題的能力和方法。
本節(jié)課主要以合作學習、小組探究學習為主的課堂學習方式。
本節(jié)課的課堂教學流程如下：
以視屏引入，視屏中展示出關于干冰的兩個有趣實驗，學生從夢幻變化中很快地能猜出相關的物質為干冰。這樣設計的目的是為了引起同學們的好奇，激發(fā)學生的興趣，引導學生能帶著問題很快進入到課堂中來。
教師拋出問題：生活中還有哪些二氧化碳的相關應用呢？你能知道哪些二氧化碳的應用是對我們有利的呢？即哪些是二氧化碳的功？哪些是二氧化碳的過呢？本環(huán)節(jié)中給出的問題是學生的已然知識，二氧化碳也是同學們比較喜歡談論的話題，因此在給定時間進行討論的過程中，同學們始終很興奮，也很有話題。設計本環(huán)節(jié)的意圖是想在基于學生前概念的基礎上進行二氧化碳的知識的拓展，同時也想通過問題的討論來實現課堂教學中分析問題、解決問題的能力的培養(yǎng)。也正因為同學們的積極討論，因此在后續(xù)的學生匯報中很快地提出二氧化碳用于滅火、二氧化碳參與植物的光合作用、二氧化碳用于人工降雨等。
在二氧化碳參與植物的光合作用的話題中，同學們從光合作用的原理上分析出該變化中的反應物、生成物、反應條件等，在此基礎上教師給出問題：“你覺得二氧化碳參與光合作用的意義有哪些呢？”，設計意圖是想從同學們的已然知識進行遷移，進入同學們的未然知識，學會從能量、糧食、空氣中的二氧化碳與氧氣的平衡等方面來進行分析，從而達到掌握新知識的目的，并形成人與自然的平衡觀。
在二氧化碳用于滅火的話題中，同學們都很活躍，能從二氧化碳的物理性質和化學性質的角度進行全面的分析，教師從二氧化碳不能燃燒也不能支持燃燒的角度給出新的問題，即“現代焊接”，同學們從二氧化碳的性質上來分析采用二氧化碳保護焊的原理，設計意圖是培養(yǎng)學生從生活中學習知識，并用學過的知識解釋和解決生活中的問題，也更加堅定化學是研究我們身邊的物質，化學來源于生活，服務于生活。
接著給出話題二氧化碳用于儲存糧食，由二氧化碳不能供給呼吸，帶學生分析小結出二氧化碳的用途，設計意圖是通過已知的知識中分析出二氧化碳的濃度增大，抵制呼吸作用，達到保存糧食的目的，再由呼吸作用引出二氧化碳的增加，給我們的生活等方面帶來的過，培養(yǎng)學生關心生活、關心自然、關心社會的生活觀。并在教材知識的基礎上加以拓展，介紹二氧化碳的增加給人體體質的影響，設計意圖是引導學生由學習過的二氧化碳與水的反應，分析出二氧化碳在體內排出不暢時，酸性體質對人體的影響，培養(yǎng)學生分析問題的能力。上面幾個話題的討論，我們都從學生已有的知識出發(fā)，來解決身邊的問題，并帶著學生由物質的性質分析物質的用途，逐漸形成物質的性質決定物質用途的內在聯系觀。
由二氧化碳是呼吸作用的生成物，向同學們提出：人吸入的氣體與人呼出的氣體相比，哪些成分的含量發(fā)生了變化？如何變化？設計意圖是引導同學們通過討論，利用呼吸作用的原理解決問題，并提出其中可能發(fā)生變化的有氧氣、二氧化碳、水蒸氣的含量，同時能就提出的問題闡明自己的觀點，即用學習過的知識解決問題的能力。本環(huán)節(jié)中設計了用簡單實驗驗證人呼出的氣體中二氧化碳、氧氣、水蒸氣的含量變化，設計意圖是用真實的實驗讓同學們體驗出其中的變化和不同點。也進一步詮釋實驗是化學學習的基礎，并在實驗過程中培養(yǎng)學生小組合作能力、基本實驗操作能力等，更多地培養(yǎng)學生在化學學習“體驗實驗”，在“做科學”中獲取知識并提高能力。
同學們對實驗進行小結與匯報后，提出問題“我們能不能有一個更準確一點的實驗來證明人呼出的氣體中二氧化碳究竟增加了多少呢？”，在同學們都覺得困惑時，向同學們介紹二氧化碳傳感器，并請一位同學完成測定人呼出氣體中二氧化碳濃度變化的實驗，實驗中同學們能從屏幕中清晰地看出人呼出的氣體中二氧化碳的濃度變化的曲線圖，并能看出上升到最高點時其濃度是原來空氣中二氧化碳濃度的幾十倍，設計本實驗的意圖是通過敏感程度高的數字化實驗調動同學們的學習積極性，讓模糊知識更加具體化和準確化，同時也讓同學們認識到化學實驗中很多的實驗將來可以通過數字化實驗來進行，也堅定了同學們學習好化學的信心和決心，培養(yǎng)學生熱愛化學、熱愛科學的情感。實驗中我們還根據實驗中的現象，結合輔助實驗的同學吹過氣體后要深呼吸的動作引導同學們分析，為什么人工呼吸時給病人吹入的二氧化碳較大時，病人反而能自主呼吸呢？并適時地給出問題，即二氧化碳的濃度是越大越好嗎？設計意圖是由問題的討論引導同學們去分析與思考，二氧化碳的增加給我們的我們的生活帶來的有功也有過，培養(yǎng)學生客觀地、辯證地看待物質，形成認識物質的唯物觀和量變引起質變的變化觀。
在對二氧化碳進行功與過的討論中，學生必然會提出二氧化碳與溫室效應的關系，我們再給出與溫室效應有關的幾個問題，即溫室效應會帶來哪些危害？溫室效應如何來緩解？溫室效應就是二氧化碳的過嗎？設計意圖是帶學生用學習過的知識來解決生活中的問題，在第三個問題中給出二氧化碳并不是引起溫室效應的唯一氣體，并向同學們介紹一些科學家提出的有關溫室效應的其它觀點，即認識物質不能只看它的功或只談它的過，我們在將來的學習中認識物質或變化都要分析并注意它的兩面性，人類只有利用好它們，它們才能真正地為人類所用。也只有這樣，化學才能真正地走出今天這種尷尬的境界，而成為人類科學發(fā)展的工具。
二、選擇本課題是基于這樣幾點認識
1. 民眾對化學的誤解
在各地中考分值的調整中，部分地區(qū)將化學分值降低了，有些地區(qū)化學與物理的分值比為6∶9，有些地區(qū)變?yōu)?∶8，也有一些地區(qū)變?yōu)?∶10，這些都使得身邊很多不懂化學的人更加誤解，很多人會提出化學不就是從“蘇丹紅”事件、“三聚氰胺”事件、“瘦肉精”事件，到“工業(yè)明膠”事件嗎？甚至于有人提出，化學除了給人類帶來危害，還能帶來什么呢？身邊的很多人對化學是害怕、懷疑、否定的態(tài)度。我始終認為，化學之所以有著現在這樣的被誤解，那是因為身邊的人們不懂得化學，某些不法分子之所以能將這些明令禁止的物質添加進食品中，也是抓住人們不懂化學的軟肋。作為一名化學教師，我們怎樣來改變目前的狀況呢？我們不能去一一監(jiān)督所有的食品加工廠，我們不能去一一研究每一種食品中的所有物質，我們不能一一去教給民眾所有的化學知識，但是我們可以利用我們的力量去教學生和他們的家長去認識生活中的化學物質、了解常見的食品添加物質、讀懂食品中的營養(yǎng)物質，辨別化學在我們身邊究竟是功大于過還是過大于功？我相信，只要我們堅持做下去，人們會逐漸地了解化學，用好化學，會客觀公正的評價化學以及化學帶來的功與過。
2. 基于學生化學前概念的認識
化學分值的變化必然會引起時間的減少，我們考慮能否將學生已有的知識進行梳理、調查，并在此基礎上提高課堂效率？另外因為時間的減少，很多化學老師在課堂教學中的目標性和目的性很明確，中考考什么我就講什么！甚至有老師向教研員提出，你能不能具體地講一下哪些是中考不要的，哪些是要重點講的？重點講的內容我們要達到什么度？我想如果化學教學真的變成這樣的話，我們何以去發(fā)展學生的能力呢？何以去培養(yǎng)學生終身學習的能力呢？我們的教育談何明天？
3. 為二氧化碳鳴不平
二氧化碳是身邊的常見物質，但更多人對它的認識都停留它是溫室效應的元兇，環(huán)境惡化都是二氧化碳的錯，人們感覺越來越不適也都是二氧化碳的原因。實質上二氧化碳對于我們的生活、生產都是必不可少的，因此本節(jié)課旨在基于學生化學知識前概念的基礎上，對二氧化碳公正、客觀的再認識。
參考文獻
篇5
李 瓊
（甘肅省蘭州樹人中學）
一、導入新課
師：利用PPT展示一張有關"溫室效應"的圖片，請同學們觀看。然后提問這是一張什么圖片？
生（齊）：地球著火了！
師：沒錯！這是正在燃燒著的地球。由于二氧化碳的"溫室效應",導致地球溫度升高。
今天我們較全面地學氧化碳的性質。
二、學習新課
師：下面就《導學案》"自主學習"中的一個問題"二氧化碳的物理性質",請同學們展示自學成果。
生1:二氧化碳是無色、無味的氣體，密度比空氣大。
生2:二氧化碳可溶于水。
生3:25℃時，二氧化碳的溶解度是：0.144 g/100g水。20℃，
5.73×106Pa二氧化碳由氣變液。
生4:-56.6℃，5.27×105Pa時二氧化碳由液變固。
生2:在講"二氧化碳是無色、無味的氣體"時，必須強調在"通常情況下".
師：說得很好。下面我將同學們的回答做一總結。展示一張總結"二氧化碳的物理性質"的幻燈片。對該總結，我提出三個問題：（1）如何設計實驗驗證二氧化碳密度與空氣密度的關系？（2）如何設計實驗驗證二氧化碳氣體是否溶于水？（3）通常情況下1體積的水溶解大約1體積的二氧化碳氣體，這個結果能改變嗎？請同學們先分組討論，然后分組回答。
生：按學習小組分組討論。
師：同學們討論結束，根據剛才的討論先回答第一個問題。
師：請第一組同學回答。
生1:可以在水平桿的兩側分別掛一紙袋，此時平衡，然后向一側傾倒二氧化碳，水平桿失去平衡。由此可以證明二氧化碳密度與空氣密度大。
生2:先在燒杯中準備高低不同的燃著的兩支蠟燭，然后從一側傾倒二氧化碳，蠟燭自下而上熄滅。由此可以證明二氧化碳密度比空氣密度大。
師：剛才一位同學的設計可以進行驗證。展示兩張幻燈片。
師：除了以上實驗設計之外，還可以利用天平進行相關實驗。
（老師準備充滿二氧化碳的氣球，將氣球舉高投放，氣球掉在地上。）
師：這個實驗能否證明二氧化碳密度比空氣密度大？
生：不能。
師：為什么？
生：若氣球下沉，密度可能比空氣大，也可能相等，還可能略小，要考慮浮力和重力的關系。若氣球上浮，密度一定比空氣小。
（學生掌聲）
師：下面請同學們回答第二個問題。
生1:先在軟礦泉水瓶中收集二氧化碳氣體，然后加入一定量水，旋緊瓶塞，振蕩，軟礦泉水瓶變癟。
生2:先收集一試管二氧化碳氣體，然后將試管倒插在水中，發(fā)現試管內液面上升，可以說明二氧化碳氣體可溶于水。
師：剛才兩位同學的回答很精彩，一般證明二氧化碳氣體可溶于水就用這兩種方法。同學們的思路可以在后面的實驗當中進行驗證。繼續(xù)回答第三個問題。
生1:如果溫度改變，二氧化碳的溶解情況會發(fā)生改變。
生2:"1:1"是通常情況下二氧化碳的"溶解度".二氧化碳的溶解能力隨壓強增大而增大，隨溫度的升高而升高。
師：下面我們重點學氧化碳的化學性質。結合《導學案》的"合作探究1"來進行分組實驗。
生：分組實驗。
師："傾倒二氧化碳實驗"中"蠟燭自下而上熄滅"的小組請舉手。
生：第2、4、7、8組同學舉手。
師：請第四組同學展示"實驗一".
生1:將二氧化碳氣體慢慢倒入盛有蠟燭的燒杯中，實驗現象是：蠟燭自下而上熄滅。
生2:解釋為：二氧化碳不燃燒、不支持燃燒，另外二氧化碳的密度比空氣大，所以蠟燭自下而上的熄滅。
師：請第七組同學展示"實驗二".
生1:"實驗二"的實驗現象為：紫色石蕊試液變紅，加熱時，試管中液體由紅變紫。
生2:經查閱資料"紫色石蕊試液變紅"是由于二氧化碳和水生成碳酸，碳酸使石蕊變紅。
生3:相關的化學方程式：CO2+H2O=H2CO3;H2CO3■CO2+H2O
師：同學們的討論和回答都非常精彩。請第三組同學展示"實驗三".
生1:"實驗二"的實驗現象為：剛開始通入二氧化碳氣體時，澄清石灰水變渾濁；若繼續(xù)通入二氧化碳，渾濁又變澄清。
生2:"澄清石灰水變渾濁"是因為生成了難溶的碳酸鈣；若繼續(xù)通入二氧化碳，"渾濁又變澄清"是因為難溶的碳酸鈣和水和二氧化碳又生成了可溶的碳酸氫鈣。
生3:化學方程式為：CO2+Ca（OH）2=CaCO3+H2O;CO2+CaCO3+H2O=Ca（HCO3）2
師：下面我將剛才同學們的展示做一總結。
（老師展示一張二氧化碳化學性質的幻燈片。）
師：在初中階段僅對二氧化碳的化學性質了解以上三個方面，其他的性質在以后的學習中繼續(xù)進行。
（老師展示一張"菜窖"的幻燈片。）
師：進入菜窖時要先做什么實驗？
生："燈火實驗".
師：下面請同學們分組交流討論《導學案》中的"合作探究2",然后由各組長負責對討論的問題進行小組討論成果展示。
師：請第六組同學展示"問題一".
生1:二氧化碳滅火器不能適用于所有的火災。
生2:金屬著火時，不能用二氧化碳滅火器。例如，鎂條著火，不能用二氧化碳滅火器。
師："問題一"解決得很好。下面請第九組同學展示"問題二".
生1:不是二氧化碳直接和石蕊的反應，是二氧化碳和水發(fā)生化學反應。
生2:二氧化碳和石蕊不直接反應，酸能使紫色石蕊變紅。
師：請第二組同學展示"表格填寫".
生1:現象Ⅰ是紫花變紅，現象Ⅱ是紫花不變色，現象Ⅲ也是紫花不變色，現象Ⅳ是紫花變紅。
生2:前面同學回答得完全準確，分析為：稀醋酸能使紫色石蕊變紅，二氧化碳和水分別不具有酸性，所以不能使紫花變紅，但當二氧化碳和水接觸時可以先生成碳酸，碳酸具有酸性，能使紫花變紅。
師：回答得很精彩！請第五組同學繼續(xù)展示"問題四".
生：二氧化碳和石灰水的反應就是二氧化碳和石灰水中溶質氫氧化鈣的反應，生成碳酸鈣和水，碳酸鈣是沉淀。
師：注意問題中的"結合二氧化碳和水的反應"這一點，將二氧化碳氣體通入澄清石灰水時，二氧化碳首先和溶液中的水反應生成碳酸，碳酸再和氫氧化鈣反應生成碳酸鈣和水，最后將兩個化學方程式加和得到二氧化碳和氫氧化鈣的反應。
師：請第七組同學歸納總結：二氧化碳對生活和環(huán)境的影響。
生：二氧化碳可用于滅火，可以做氣體肥料等。
師：同學們請看圖片。
（老師展示一張"二氧化碳對人體健康的影響"的幻燈片。）
師：剛才同學們描述的主要是二氧化碳的用途，下面我將二氧化碳的用途做一總結。
（老師展示一張"二氧化碳的用途"的幻燈片。）
師：今天我們主要學習了三個方面的知識點，分別是二氧化碳的物理性質、化學性質、用途，其中二氧化碳的化學性質是難點和重點。
（老師展示一張"小結"的幻燈片。）
師：下面請同學們做練習。
師：今天的作業(yè)是理解鞏固本節(jié)內容，完成《練案》6.3（一）。下課！
三、教學反思
篇6
知識目標：認識二氧化碳的主要物理和化學性質;了解二氧化碳在自然界碳循環(huán)中的作用以及對人類生活和生產的意義。
能力目標：初步學會運用觀察、實驗等方法獲取信息;初步學會用歸納、概括等方法對獲取的信息進行加工;
情感目標：激發(fā)學生的好奇心和探究欲;發(fā)揚善于合作、勤于思考、勇于創(chuàng)新和實踐的精神。
學習重點：認識二氧化碳的主要物理和化學性質
學習難點：運用觀察、實驗等方法獲取信息，并對獲取的信息進行加工
學習方法：實驗探究、交流討論。
教學方法：指導探究、主持討論。
教學設計：
教師活動學生活動預測與對策
[創(chuàng)設情景](故事導入)一人帶著一條狗走進一個山洞，走著走著，狗突然倒在地上，原來狗已經死了。……導致狗死亡的原因是什么?
[教師講解](小結并提出學習任務)幾位同學猜得很對，是由于山洞的下層充滿二氧化碳氣體所致。你們還知道其他有關二氧化碳氣體產生和消耗的途徑嗎?把你知道的歸納一下，填寫在學案上。
[問題導入]你知道二氧化碳有哪些用途嗎?引入二氧化碳的奇妙變化(液態(tài)二氧化碳，固態(tài)二氧化碳—干冰)
[播放錄像]光合作用，溫室效應、二氧化碳滅火器、“干冰”的用途。
[創(chuàng)設問題]你知道打開汽水瓶或啤酒瓶時冒出的氣體是什么嗎?如何驗證?
通過此實驗，你還能得出二氧化碳具有哪些性質?
[演示實驗]在一個裝滿二氧化碳的集氣瓶中，注入少量水，迅速塞上單孔橡皮塞(連有導管、橡皮管和彈簧夾)并把導管另一端放入盛水的燒杯，打開彈簧夾。
[問題情景]我們同學每天都喝飲料，你對瓶子上的說明有哪些發(fā)現或有哪些疑問嗎?
[提供信息]紫色石蕊試液遇到酸性物質會變紅，可用來檢驗二氧化碳和水是否會生成碳酸。
[布置任務]自己設計實驗方案，探究二氧化碳和水是否會生成碳酸。
[布置任務]按照課本p43圖2-21設計一個實驗，觀察實驗現象，并推測二氧化碳還有哪些性質。
[演示實驗]把二氧化碳氣體慢慢倒入放有燃著蠟燭的燒杯中。
[布置任務]通過以上的實驗探究和交流討論，你能說出奇妙的二氧化碳具有哪些物理性質和化學性質嗎?
[家庭實驗]自制汽水：取一個洗刷干凈的汽水瓶，瓶里加入占80%容積的冷開水，再加入2g白糖和少量果味香精，然后加入2g碳酸氫鈉，攪拌溶解后，迅速加入檸檬酸，并立即將瓶蓋壓緊，使生成的氣體不能逸出而溶解在水里，將瓶子放置在冰箱中降溫。取出后，打開瓶蓋就可以飲用。[交流討論]
[思考、填寫]
[觀看、了解相關知識]
[實驗探究、觀察、思考、得出結論]
實驗內容：將汽水瓶中的氣體通入澄清石灰水中。
[觀察實驗現象、解釋原因]
[提問、討論、解答]
[分析信息]
[設計并實施實驗方案]
[總結出二氧化碳的又一條化學性質：二氧化碳能和水反應生成碳酸。]
[用自帶的堿面和醋完成實驗、得出性質]
[觀察現象、說明二氧化碳滅火的原因]
[交流討論、總結]
[家庭實驗]
有的學生可能聽說過這個故事，知道是山洞的下層充滿二氧化碳氣體的緣故。
學生根據已有的知識和日常生活經驗，會知道自然界中二氧化碳的循環(huán)。
學生可能知道舞臺煙霧，人工降雨是怎么回事。
學生對于實驗原理，實驗操作不會有太大困難。但要得出二氧化碳有關性質可能有些難度。
學生在學習了空氣中氧氣含量測定實驗的基礎上，解釋該實驗現象的原因不會有太大的難度。
學生的問題可能是：瓶子標簽上寫的是碳酸水，為什么不寫二氧化碳飲料?
對學生來說用“紫色石蕊試液檢驗酸”這一知識點是陌生的，需要教師的引導。
方案可能有：直接向碳酸飲料中滴紫色石蕊試液;把二氧化碳通入紫色石蕊試液。等等。
通過學生自主實驗、觀察教師演示實驗，學生能得出二氧化碳的相應性質。
該實驗生活氣息濃，趣味性強。
課后反思：
篇7
關鍵詞：二氧化碳 石油采收率 實施方法
提高石油采收率的研究是油氣田開發(fā)研究永恒的主題，近年來因為石油價格的飛速提高，化學驅應用效益的降低，注氣驅應用范圍越來越大，技術也得到了不斷提高。我國油田的儲層屬于陸相沉積，非勻質嚴重，而且原油的粘度又比較高，上升很快，水驅采收率較低，所以發(fā)展提高采收率技術已經成為我國石油工業(yè)繼續(xù)發(fā)展的一項迫切要求。同時隨著人類社會的不斷進步，溫室氣體的大量排放引起的全球變暖問題日益嚴峻，在短期內沒有其他合適的氣體能夠代替烴類能源，一種比較可行的方法就是把二氧化碳注入地下，利用二氧化碳提高石油采收率是很重要的途徑。同時利用二氧化碳提高石油采收率不但能滿足環(huán)保的要求，還能滿足油藏高效開發(fā)的要求。本文分析了利用二氧化碳提高采收率的機理，總結了利用二氧化碳提高采收率的實施方法。
一、利用二氧化碳提高石油采收率的機理
我國CO2----EOR主要是因為下面各種因素互相作用的結果：
1、二氧化碳能夠促使原油的體積膨脹。二氧化碳被注入油藏以后，能夠在原油中充分的溶解，能夠促使原油的體積增加10%――100%。這樣不但能增加地層的彈性，還會大大減少原油在流動過程中的阻力，從而達到提高原油采收率的目的。
2、利用二氧化碳能夠降低原油粘度。二氧化碳被融入原油以后，一般情況下可以把石油的原來的黏度降低0.1.原油開始的粘度越高，黏度降低的幅度越大。黏度得到降低以后，原油的流動能力就會得到加強，產油量就會提高。
3、利用二氧化碳能夠有效的改善油水的流動比。二氧化碳融入原油和水以后，黏度就會降低20%到30%，流度就會隨之提高。這種綜合作用的結果就會導致原油和水的比例趨于接近，水驅波及的體積擴大，這樣就會利于原油的采出。
4、利用二氧化碳提高石油采收率利于降低界面的張力。二氧化碳比較容易溶解于原油，這樣的結果就會大大降低油水的界面張力，有利于原油提高原油的流動性能，從而達到提高原油采收率的目的。二氧化碳和原油混相以后界面的張力就會降為0，在理論上能夠使石油采收率達到100%。
5、利用二氧化碳提高石油采收率能夠萃取原油中輕烴。CO2注入油藏后，部分CO2未溶解于油水中的CO2能萃取原油中的輕烴，使原油相對密度降低，黏度降低，從而提高原油流動性能，有利于開采。
6、利用二氧化碳提高石油采收率能夠起到溶解氣驅作用。隨著油井生產井附近的地層壓力下降，地層原油中溶解的CO2逸出，逸出的CO2氣體驅動原油流入井筒，形成內部溶解氣驅。
二、利用二氧化碳提高采收率的實施方法
當前利用二氧化碳提高采收率的實施方法有二氧化碳混相驅、二氧化碳非混相驅和二氧化碳吞吐，其中二氧化碳混相驅的應用較為普遍。
1、二氧化碳混相驅。二氧化碳混相驅一般采用二氧化碳和水交替注入儲層的方法，具體的注入方法取決于儲層的性質，主要注入的方法有連續(xù)注入、簡單注入錐形注入等。在實施過程中首先注入二氧化碳，因為連續(xù)注入二氧化碳驅替油層的時候宏觀波及系數較低，因此要改為注水來改變二氧化碳的驅油速度，擴大二氧化碳的波及效率。基本原理是二氧化碳和地層的原油在油藏條件下形成穩(wěn)定的混相帶前緣，這個前緣作為單相流體移動并有效的把原油驅替到生產井，因為是混相，多孔介質中的毛細管力就會降為0，理論上可以使微觀驅替效率達到100%。混相驅要求油藏壓力高于或等于二氧化碳與原油完全混相的最低壓力（MMP）。由于受地層破裂壓力等條件的限制，該方法通常用于原油相對密度小于 0.89g/ cm3，油層溫度小于1200C的中、深層油藏。通過二氧化碳混相驅，原油采收率比注水方法提高約30―40%。根據以往的經驗，二氧化碳混相驅對開采下面幾類油藏具有更重要的意義：不合適水驅開采的低滲透油藏；水淹后的砂巖油藏；接近開采經濟極限的深層、輕質油藏。
2、二氧化碳非混相驅。二氧化碳非混相驅效率次于混相驅，但高于水驅或惰性氣驅，一般以重力穩(wěn)定二氧化碳 注入方式生產，將二氧化碳注入到圈閉構造的頂部，使原油向下及構造兩邊移動，在構造兩邊的生產井中將原油采出。主要采油機理是對原油中輕烴汽化和抽提，使原油體積膨脹，黏度降低，界面張力減小。另外，二氧化碳還可以提高或保持地層壓力，當地層壓力下降時，二氧化碳就會從飽和了二氧化碳的原油中溢出，形成溶解氣驅，達到提高原油采收率的目的。適用于非混相驅的油藏類型主要有：重油或高黏油油藏；壓力衰竭的低滲透油藏；高傾角、垂向滲透率高的油藏。
3、二氧化碳吞吐。二氧化碳吞吐的實質是非混相驅，采油機理主要是原油體積膨脹、降低原油界面張力和黏度，以及二氧化碳對輕烴的抽提作用。該方法的一般過程是把大量的二氧化碳注入到生產井底，然后關井幾個星期，讓二氧化碳滲入到油層，然后重新開井生產。這種單井開采技術不依賴于井與井間的流體流動特性，適用范圍很廣。一般對開采下面幾類油藏具有更重要的意義：井間流動性差，其他提高采收率方法不能見效的小型斷塊油藏。裂縫性油藏、強烈水驅的塊狀油
藏、有底水的油藏等一些特殊油藏。不能承受油田范圍的很大前沿投資的油藏。二氧化碳吞吐增產措施相對來說具有投資低、返本快的特點，能在二氧化碳耗量相對較低的條件下增加采油量。
三、結論
總之，利用CO2提高原油采收率是一種有效的提高原油采收率的方法，它一直受到科研人員的重視。特別是現在溫室效應的存在，為注CO2開發(fā)油氣田提供了一個更有利的環(huán)境。我國注CO2技術也日趨成熟，不少CO2氣源被發(fā)現，實施合理的方案充分利用這些氣體將是我們面臨的主要難題。
參考文獻：
[1] 宋道萬. 二氧化碳混相驅數值模擬結果的主要影響因素[J]. 油氣地質與采收率. 2008（04）
[2] 張清正，劉鐵樁，曾賢輝，徐先華. 低滲油藏二氧化碳混相驅技術研究[J]. 西部探礦工程. 2001（03）
篇8
【關鍵詞】二氧化碳；合成氣；制氫；煤化工
0 引言
二氧化碳是一種溫室氣體，其引發(fā)的溫室效應可導致全球氣候變暖，而二氧化碳的排放主要集中在熱電廠、鋼鐵廠、水泥廠、煉油廠以及交通運輸等高耗能領域。在碳循環(huán)中，有機碳和無機碳的轉換和平衡是至關重要的，然而化石燃料的大量燃燒破壞了這種平衡，因此減少二氧化碳排放量的根本措施就是將無機碳用人工方法重新轉化為有機碳。
1 二氧化碳排放量的計算
下圖為近1000年大氣中CO2氣體濃度的變化[3]。
圖1
由圖可見，工業(yè)革命前期大氣中二氧化碳的含量相對穩(wěn)定，而工業(yè)革命后二氧化碳含量迅速增加了31%，增加了大約90ppm。
地球半徑：r=6371km、大氣壓：p=101.325kPa、重力加速度：g=9.8m/s2
空氣的摩爾質量：28.97g/m3，二氧化碳摩爾質量：44g/m3
可以求出大氣中二氧化碳含量每增加1ppm相當于排放的二氧化碳量為：
也就是說工業(yè)革命后已經累計向大氣中排放了7200億噸二氧化碳。
2007年，全世界二氧化碳排放量為300億噸，中國60億噸。據美國能源部預測，在全球范圍內必須減少60%的CO2排放才能真正防止全球氣候變化[3]。
2 二氧化碳的應用概述
與二氧化碳有關的化工主要有以下幾個方向：
2.1 碳酸氫銨
2.1.1 用途
用作肥料，是一種中性氮肥，適用于各種作物和各種土壤。純品可用于食品行業(yè)，制造面包、餅干時起疏松作用。也用作滅火劑，用于醫(yī)藥工業(yè)、電鍍工業(yè)膠鞋綿底的制造等方面。在制革時用于中和過程酸[4]。
2.1.2 反應式
N2+3H22NH3
NH3+H2ONH3？誗H2O
CO2+NH3？誗H2ONH4HCO3
2.2 尿素及尿醛樹脂
2.2.1 尿素用途
主要用作肥料、也可作動物的補充飼料。做工業(yè)原料，在有機合成工業(yè)中生產三聚氰胺、脲醛樹脂、水合阱等；醫(yī)藥工業(yè)中用于生產苯巴比妥、咖啡因等；染料工業(yè)中用于生產原棕BR、酞青藍B、酞青藍BXBS等；在紡織工業(yè)中用于制造含脲的聚合物，纖維產品的軟化劑等；在炸藥制造中用作穩(wěn)定劑和在石油工業(yè)提煉過程的脫蠟劑；還用于印染布，油墨顏料等[4]。
2.2.2 尿醛樹脂用途
用于模塑料、層壓塑料、泡沫塑料以及制作水溶性粘合劑、織物防縮防皺處理劑、紙張罩光漆[4]。
2.2.3 反應式
CO2+2NH3CO（NH2）2+H2O
nCO（NH2）2+2nHCHOH（C3H6N2O2）nH+（n-1）H2O
2.3 甲醇
2.3.1 用途
用于MTO甲醇制烯烴以及制造甲醛和農藥等，并用作有機物的萃取劑和酒精的變性劑等，是新型煤化工的方向[4]。
2.3.2 反應式
CO2+C2CO
CO+2H2CH3OH
2.3.3 甲醇制烯烴MTO工藝
甲醇制烯烴即MTO工藝是一套新型工業(yè)化裝置，也就是以甲醇為原料代替石油化工生產乙烯和丙烯等烯烴，進而可以生產聚烯烴或者以此為源頭生產下游化工產品，是現代煤化工的重要裝置。
MTO的主要反應是在流化床反應器內進行，即甲醇在催化劑作用下產生烯烴，主要反應如下：
2CH3OHC2H4+2H2O
3CH3OHC3H6+3H2O
4CH3OHC4H8+4H2O
5CH3OHC5H10+5H2O
2CH3OHCH3OCH3+H2O
CH3OH+H2OCO2+3H2
CH3OHCO+2H2
CH3OHC+H2O+H2
CH3OH+H2CH4+H2O
2CH3OH+H2C2H6+2H2O
3CH3OH+H2C3H8+3H2O
4CH3OH+H2C4H10+4H2O
其中丙烯產率：45%、乙烯產率：34%、丁烯產率：13%
2.4 甲醛
2.4.1 用途
用作農藥和消毒劑，也用于制酚醛樹脂、脲醛樹脂、維綸、烏洛托品、季戊四醇和染料等。主要用于有機合成、醫(yī)藥、合成樹脂、在石油鉆井液和壓裂液中作殺菌劑，在酸化液中作緩蝕劑，還用作飼料青貯添加劑[4]。
2.4.2 反應式
2CH3OH+O22HCHO+2H2O
2.5 碳酸二甲酯
2.5.1 用途
碳酸二甲酯（DMC）無毒，可以替代劇毒的光氣、氯甲酸甲酯、硫酸二甲酯等用于羰基化、甲基化、甲氧基化以及羰基甲基化等方面的有機合成，用于生產聚碳酸酯、異氰酸酯、聚氨基甲酸酯、聚碳酸酯二醇、烯丙基二甘醇碳酸酯、甲氨基甲酸萘酯（西維因）、苯甲醚、四甲基醇銨、長鏈烷基碳酸酯、碳酰肼、丙二酸酯、丙二尿烷、碳酸二乙酯、三光氣、呋喃咗酮、肼基甲酸甲酯、苯胺基甲酸甲酯等多種化工產品。DMC可替代氟利昂、三氯乙烷、苯、二甲苯等用于油漆涂料、清潔溶劑等，也可作為汽油添加劑提高汽油辛烷值和含氧量，還可用于清潔劑、表面活性劑和柔軟劑的添加劑[4]。
2.5.2 反應式
MTO工藝制烯烴：2CH3OHC2H4+2H2O
乙烯氧化：2C2H4+O22CH2CH2O
CH2CH2O+CO2CH2=CHOCOOH
CH2=CHOCOOH+2CH3OHCH3OCOOCH3+CH2OHCH2OH
3 煤化工與天然氣化工簡介
3.1 煤化工反應式
CO2+C2CO
C+H2OCO+H2
CO+H2OCO2+H2
CO+2H2CH3OH
3.2 天然氣化工反應式
CH4+H2OCO+3H2
CO+H2OCO2+H2
CO2+C2CO
CO+2H2CH3OH
3.3 合成氣化工
CO和H2統(tǒng)稱合成氣，是煤化工與天然氣化工的核心，也是未來替代以乙烯為中心的石油化工的關鍵。
4 二氧化碳減排及應用的核心：制氫
4.1 碳氫摩爾比的衡算
總結分析以上所有關于二氧化碳的應用，都有一些共同特點：原料都簡單易得，均為煤炭、天然氣、水（或水蒸氣）、氮氣、氧氣、氫氣。而所有這些原料中，大量應用而且價格較高的就是氫氣，因此如何產生大量而廉價的工業(yè)氫氣是所有問題的關鍵。
4.2 工業(yè)制氫
工業(yè)制氫方法中，氯堿工業(yè)產生氫氣的成本較高，因此合理的方法應該是水煤氣法和天然氣法，也就是用煤炭或天然氣與水蒸氣反應產生氫氣。
顯然，煤炭最高產氫量：C：H2=1：2；甲烷最高產氫量：C：H2=1：4。因此用氫含量較高的煤氣、天然氣或者石油煉廠的干氣作為制氫原料是理想的選擇。
工業(yè)上應用的制氫工藝主要是采用烴類水蒸汽轉化法造氣和變壓吸附氫氣提純的工藝，該工藝流程簡單，成熟可靠，產品氫氣純度高。裝置由原料壓縮、預熱；原料加氫、脫硫；轉化及中溫變換；中變氣換熱、冷卻及分液；中變氣變壓吸附提純；酸性水處理及蒸汽發(fā)生六部分組成。裝置所用原料為凈化焦化、加氫混合干氣，產品為純度為99.9%工業(yè)氫氣，副產品變壓吸附尾氣全部用作轉化爐燃料，是一種目前為止較為成熟的制氫方案。
附錄
1 鋼鐵廠二氧化碳減排設想
1.1 焦化廠二氧化碳應用方案
由以上分析可知，只有制氫工藝中碳氫氣摩爾比大于產品所需氫氣摩爾比時，才會有富余的氫氣用于吸收二氧化碳。年產130萬噸焦炭的焦化廠還可年外供煤氣2.4億立方米，焦爐煤氣成分見表2。
這些焦爐煤氣可以制氫1～2萬噸/年。
這些氫氣可以通過合成氨工藝副產碳酸氫銨40萬噸，并且同時吸收減排二氧化碳22萬噸。或者副產尿素18萬噸，同時吸收減排二氧化碳10萬噸。如果作為合成氣來合成甲醇，則可聯產甲醇8萬噸，減排二氧化碳10萬噸。
1.2 鋼鐵廠二氧化碳減排設想
高爐煉鐵一般都是應用以下反應進行的：
C+O2CO
3CO+Fe2O32Fe+3CO2
然而這一過程產生大量二氧化碳，有必要將這一過程改為：
方案【a】：
【1】C+H2OCO+H2
【2】CO+2H2CH3OH
【3】3CO+Fe2O32Fe+3CO2
這一過程的如果進行合理的設計與衡算，它的合反應可以暫時寫為：
3.75C+3H2O+Fe2O32Fe+1.5CH3OH+2.25CO2
方案【b】：
【1】C+H2OCO+H2
【2】CO和H2變壓吸附分離
【3】3CO+Fe2O32Fe+3CO2
和反應可寫為：3C+3H2O+Fe2O32Fe+3CO2+3H2
這兩種方案的明顯優(yōu)勢是，由于不需要氧氣，既不產生溫室氣體二氧化碳，而且伴隨著煉鐵過程可以產生大量的化工需要的副產物如甲醇或者氫氣等發(fā)展發(fā)展煤化工和合成氨工業(yè)，而且為產業(yè)鏈的延長提供了足夠廣闊的空間和靈活的發(fā)展方向。
方案【c】：
【1】CH4+H2OCO+3H2
【2】CO和H2變壓吸附分離
【3】3CO+Fe2O32Fe+3CO2
和反應可寫為：3CH4+3H2O+Fe2O32Fe+3CO2+9H2
一座年產量400萬噸的鋼鐵廠需要年加工焦炭130萬噸，產生二氧化碳476萬噸。
如果改用新工藝，若采用方案【a】則需年加工焦炭162.5萬噸，同時聯產173萬噸甲醇，減排二氧化碳119萬噸，若產生的甲醇部分經MTO工藝生產烯烴，其中乙烯生產環(huán)氧乙烷，然后用甲醇、環(huán)氧乙烷及二氧化碳為原料生產碳酸二甲酯，則可繼續(xù)吸收部分二氧化碳，使二氧化碳減排量進一步減少，同時還可以聯產乙二醇。
如果采用方案【b】則需年加工焦炭130萬噸，同時副產21.7萬噸氫氣，這些氫氣可以通過合成氨工藝產生氨并且吸收二氧化碳副產碳酸氫銨570萬噸，這一過程可吸收減排二氧化碳317.8萬噸。或者合成氨與二氧化碳副產尿素261萬噸，這一過程可吸收減排二氧化碳158.9萬噸。
年產400萬噸的鋼鐵廠，應用方案【c】也就是天然氣制氫法生產合成氣，如果聯產尿素可以實現二氧化碳的零排放，如果合理設計碳酸氫銨、甲醇及碳酸二甲酯等產品的比例仍然可以實現二氧化碳的零排放。
2 焦化廠干熄焦循環(huán)氣體熱值的計算
2.1 工藝數據
焦化廠干熄焦裝置正常運轉時，干熄爐各工藝參數見表3。
2.2 循環(huán)氣體燃燒熱的計算
循環(huán)氣體中CO和H2的標準摩爾燃燒焓為：
循環(huán)氣體摩爾定壓熱容參數見表4[1]。
由此求得25℃升溫至120℃的循環(huán)氣體如下性質（見表5）。
故可以求出1Nm3120℃的循環(huán)氣體燃燒時釋放的燃燒熱為：（下轉第21頁）
（上接第18頁）Q=（283.01-2.78）×0.05+（241.82-2.75）×0.01=16.4kJ/mol=723.337kJ/Nm3
因此可以求得：17000Nm3/h的預存段放散的循環(huán)氣體流量如果所含可燃氣體完全燃燒釋放的燃燒熱為：12296.7MJ/h。
2.3 討論
若這些燃燒熱流經熱效率為92%的高壓余熱鍋爐，則可折算出所發(fā)的蒸汽量[2]：3.72t/h。按照余熱鍋爐92%的熱效率和230kWh/t高壓蒸汽的熱電轉換率估算，可得增加的發(fā)電功率約為：855kW。也就是說，如果將預存段放散的廢循環(huán)氣體充分利用，比如摻進焦爐煤氣中，可提高焦爐煤氣的熱量12296.7MJ/h；如果用這些余熱發(fā)電，可增加功率855kW，換算為年增加發(fā)電量：748.9萬度。
【參考文獻】
[1]卡爾L.約斯.Matheson氣體數據手冊[S].化學工業(yè)出版社.
[2]干熄爐焦炭燒損率及鍋爐熱效率的計算[J].
篇9
二氧化碳成了環(huán)境難以承受之重
生活在當代，相信很多人對每年不期而至的極端氣候刻骨銘心，嚴寒與酷暑，颶風與海嘯，干旱與洪澇，這些自然災害破壞力驚人，造成的損失不可偌啤F涫嫡庖磺械淖錕禍首都與溫室效應有關。所謂溫室效應，是指大氣中的水汽、二氧化碳、氧化亞氮、甲烷以及臭氧等氣體，吸收和發(fā)射紅外輻射，造成地表升溫的效應。據研究，上述這些氣體對太陽短波輻射吸收很少，而對大氣長波輻射吸收很強，當空氣中溫室氣體的含量增加，就會改變大氣的熱量平衡，從而影響地氣系統(tǒng)的輻射平衡，導致大氣低層和地表的平均溫度上升，從而對全球氣候的變化造成直接影響。
在溫室氣體中，二氧化碳雖然占比約0.031%，在空氣成分中排名第三，但是卻對溫室效應貢獻了30%的力量。所以，研究和控制溫室效應，二氧化碳是首要目標。而化石燃料的燃燒和其他相關的人類活動，每年向大氣中排放二氧化碳300億噸，如果從工業(yè)革命開始算起，200多年間排放到大氣中的二氧化碳，已經累計高達3000億噸，濃度達到了80萬年來最高水平。根據全球氣溫監(jiān)測數據可知，從20世紀50年代開始，約有50%以上的地表氣溫升高，而溫室氣體在1951年到2010年的60年中，為地表溫度上升貢獻了0.5℃～1.1℃。二氧化碳與溫室效應的密切相關度，讓這種氣體成了環(huán)境的不可承受之重。
要想應對溫室效應，必須將全球大氣中二氧化碳濃度的準確數據和未來變化情況了然于心，也就是說，最好有一幅全球二氧化碳濃度分布圖，才能對癥下藥。想法雖然很好，然而，要想繪制這張圖的難度卻超出了我們的想象。原因為何？那就是以前的監(jiān)測手段比較落后，無法獲得全球大氣中二氧化碳濃度的全面而準確的數據。
世界各國的科學家為了獲取大氣中二氧化碳的濃度數據也是絞盡了腦汁，目前，通行的檢測方法一共有3種，分別是地基、空基和星載模式（衛(wèi)星遙感模式）。
所謂“地基”檢測模式，就是在地面建立多個觀測站，觀測和記錄二氧化碳濃度。這種方法發(fā)端于1957年，由美國科學家查爾斯?基林在夏威夷的莫納羅亞山上，建立起全球首個大氣二氧化碳濃度監(jiān)測站，開啟了全球二氧化碳監(jiān)測的先河。如今這項工作是由美國國家海洋和大氣管理局的地球系統(tǒng)研究實驗室承擔，具體而言是由美國阿拉斯加州的巴羅天文臺、夏威夷的莫納羅亞天文臺、薩摩亞群島天文臺和南極洲上的天文臺共同承擔檢測大氣中不同氣體成分變化情況的任務，同時，還承擔全球氣體采樣網絡、提供大氣中二氧化碳空間變化情況的任務。目前，全球設置二氧化碳地面觀測點300多個，大部分位于美國和歐洲，對于美國和歐洲之外的廣袤地區(qū)，包括海洋和沙漠，因缺乏站點，無法做到有效監(jiān)測。
而“空基”二氧化碳檢測方法，是利用飛機在科學家們指定的區(qū)域內進行觀測，精度可達0.1ppm～0.2ppm。如今的美國飛機參與了多個項目的空基測量，而日本的空基測量則是利用商用飛機飛往澳大利亞、夏威夷、歐洲、北美和亞洲等國的機會，在飛機上搭載探測儀器進行溫室氣體的測量。除了利用飛機之外，熱氣球也是在大氣底層中開展空基測量的好幫手。
然而，地基和空基測量方法都存在明顯的局限性。比如地基測量技術存在空間覆蓋度低、容易受到沙漠和高山等地形條件影響的問題，且地面觀測基站的維護成本較高，無法獲取大范圍的二氧化碳濃度信息。而空基測量技術只有依托飛機和熱氣球等交通工具才能實施，也很容易受到惡劣氣候的影響，同時飛機和熱氣球的航線也是固定的，使得二氧化碳測量范圍狹窄，只能獲取局部二氧化碳濃度數據，尚不能完成對全球大氣中溫室氣體的濃度測量，更遑論繪制全球二氧化碳濃度分布圖了。而此時，第三種辦法就派上用場了，那就是“星載（衛(wèi)星遙感）檢測技術”。
二氧化碳星載檢測技術的先行者
星載檢測技術會脫穎而出，力壓群芳，究竟靠的是哪些壓倒性的優(yōu)勢呢？
原來，星載檢測技術是通過衛(wèi)星平臺，對地球大氣層中的二氧化碳進行濃度檢測，繪制全球二氧化碳的濃度圖，為科學家們研究氣候變化產生的影響提供數據支持。這個衛(wèi)星平臺就是我們俗稱的“碳衛(wèi)星”，即全球二氧化碳監(jiān)測科學實驗衛(wèi)星。它可以實時捕捉大氣的二氧化碳濃度，具有統(tǒng)一、連續(xù)、覆蓋范圍廠的優(yōu)勢。
然而，星載檢測技術雖然很高端，能夠對全球大氣的變化進行監(jiān)測，但是也注定了這種技術實現難度之大。難到何種程度？全球目前只有日本、美國和中國掌握了這項技術。其中，美國和日本是星載技術的開拓者，采用的技術均基于“日光反射式被動探測原理”，即利用衛(wèi)星上的望遠鏡，收集穿越大氣層后由地表反射的太陽光，當反射光進入光學系統(tǒng)之后，對其二氧化碳的吸收光譜進行分析，進而得到全球二氧化碳的分布圖。
美國的碳衛(wèi)星OCO由美國加州理工大學噴氣推進實驗室負責研制，這是美國國家航空航天局（NASA）地球系統(tǒng)科學開發(fā)計劃的重要組成部分。這顆碳衛(wèi)星號稱是測量大氣中的二氧化碳濃度空間分辨率最高、測量數據最精準的衛(wèi)星，衛(wèi)星的測量采樣率每天高達50萬～100萬次；視場分辨率為3平方千米，這里所說的“視場”，指的是衛(wèi)星攝像頭能夠觀察到的最大范圍，視場越大，觀測范圍就越寬；衛(wèi)星的二氧化碳光譜分辨率為20000，精度高達1ppm+2ppm。
美國發(fā)射碳衛(wèi)星一波三折，2009年第一顆碳衛(wèi)星OCO的發(fā)射，因為整流罩未能與第三級火箭分離，發(fā)射失敗，衛(wèi)星墜毀，星載技術遭受巨大挫折。隨后，美國繼續(xù)研制了碳衛(wèi)星OCO-2，一直拖延到2014年才發(fā)射成功，總造價高達4.68億美元。
相比之下，日本的第一顆碳衛(wèi)星GOSAT發(fā)射就順利得多，這顆衛(wèi)星是日本宇宙航空研究開發(fā)機構、日本環(huán)境部和日本國家環(huán)境研究院聯合研發(fā)而成的，搭載1臺傅里葉變換光譜儀，用于探測二氧化碳和甲烷濃度，還搭載1臺云（氣）溶膠探測儀，用于提高溫室氣體觀測精確度。它于2009年1月23日發(fā)射成功，至今服役7年時間，已經快要達到設計年限。
我國的TANSAT碳衛(wèi)星后來居上
美日兩國發(fā)射的碳衛(wèi)星為全球范圍內監(jiān)測大氣中的二氧化碳濃度作出了開創(chuàng)性貢獻，這是毋庸置疑的。然而，不管是美國發(fā)射的OCO碳衛(wèi)星，還是日本發(fā)射的GOSAT碳衛(wèi)星，都存在技術上的不完美之處。就拿日本的GOSAT碳衛(wèi)星而言，它每天的有效觀測點只有300多個，相當于在地球的幾十萬平方千米范圍內只有一個觀測點，并且最小只能探測到10千米范圍內大氣中二氧化碳的平均值，測量精度和范圍都不是太高。
鑒于美日兩國碳衛(wèi)星技術的不完美，我國的科學家們對自主研發(fā)的TANSAT碳衛(wèi)星進行了20多項關鍵技術攻關，克服了重重困難，終于讓衛(wèi)星的技術水平上了一個臺階。2016年12月22日，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，TANSAT碳衛(wèi)星被成功發(fā)射。
我國發(fā)射的碳衛(wèi)星的全稱叫“全球二氧化碳監(jiān)測科學試驗衛(wèi)星”，質量為620千克，在距地700千米的太陽同步軌道上運行，裝有高光譜二氧化碳探測儀和多譜段云（氣）溶膠探測儀，用來獲取全球包括我國重點地區(qū)大氣中二氧化碳濃度分布圖，測量精度為1ppm～4ppm，達到了國際先進水平。
與日本的碳衛(wèi)星相比，我國碳衛(wèi)星的掃描寬度是20千米，是日本衛(wèi)星的兩倍，同時有效采樣點數也比日本衛(wèi)星高出10倍以上。碳衛(wèi)星上專門搭載一臺多譜段云（氣）溶膠探測儀，這是美國的碳衛(wèi)星沒有的，這臺儀器非常重要，可以在觀測二氧化碳的同時，對大氣中的氣溶膠進行聯合觀測，主要是為了解決二氧化碳監(jiān)測的噪音干擾問題。
TANSAT碳衛(wèi)星的關鍵技術
我國的TANSAT碳衛(wèi)星研發(fā)開始于2011年，其研發(fā)的核心動力，是為了打破國外的技術壟斷，掌握更多的話語權，同時為應對全球氣溫變暖獻計獻策，最終做到資源共享，為全人類的福祉作出貢獻。2011年，國家啟動實施863計劃“十二五”重大項目“全球二氧化碳監(jiān)測科學試驗衛(wèi)星與應用示范”研究，由中科院國家空間科學中心負責工程總體組織實施，中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院負責衛(wèi)星系統(tǒng)，中科院長春光學精密機械與物理研究所研制有效d荷，中國氣象局國家衛(wèi)星氣象中心負責地面數據接收處理與二氧化碳反演驗證系統(tǒng)的研制、建設和運行。
我國TANSAT碳衛(wèi)星裝載的高光譜二氧化碳探測儀有2000多個通道，光譜解析度極高。它的工作原理是，大氣在太陽光照射下，二氧化碳分子會呈現光譜吸收特性，碳衛(wèi)星通過精細測量二氧化碳的光譜吸收線，就可以反演出大氣二氧化碳濃度。衛(wèi)星每隔16天可完成一次地球二氧化碳測繪，從而能測量地面2平方千米范圍內的二氧化碳濃度。
當碳衛(wèi)星采集到原始數據后，通過設置在地面的應用系統(tǒng)，對衛(wèi)星觀測資料進行接收、匯集和加工處理。碳衛(wèi)星觀測完成的全球大氣二氧化碳濃度的原始數據，將被傳送匯集至中國氣象局國家衛(wèi)星氣象中心，研究人員再將數據進行定位、光譜定標和輻射定標處理，產生高精度的高光譜分辨率輻射信號。隨后，結合地面監(jiān)測站的歷史數據，再對信號進行反演，最終得到精度在]ppm～4ppm的全球二氧化碳濃度數據。
由于碳衛(wèi)星的技術難度高，我國的科學家們幾經周折，才攻克了最關鍵的200毫米×200毫米的大面積衍射光柵技術和光譜儀器的定標技術。其中大面積衍射光柵技術由中科院長春光機所研制成功，觀測精度達到了原子級別，可以對二氧化碳的吸收光譜進行細分，能夠探測2.06微米、1.6微米、0.76微米三個大氣吸收光譜通道，最高分辨率達到0.04納米，如此高的分辨率也創(chuàng)造了國內光譜儀器的最高紀錄。
另外，TANSAT碳衛(wèi)星畢竟在真空中運行，時間一長，搭載的測量設備就會因為部件老化和溫度不斷變化等原因，影響到測量儀器的精度，此時，必須采用定標技術對測量儀器進行精調，才能保障衛(wèi)星的正常工作。而光學遙感定標技術，也是光譜儀器最終實現精度的關鍵技術，這種定標系統(tǒng)就猶如一桿秤的刻度，刻度越精準，測量精度越高。
篇10
[關鍵詞]二氧化碳 驅油機理 發(fā)展前景
中圖分類號：F407.67 文獻標識碼：B 文章編號：1009-914X（2014）36-0057-02
1 引言
目前世界上大部分油田采用注水開發(fā)，面臨著需要進一步提高采收率和水資源缺乏的問題。對此，國外近年來大力開展二氧化碳驅油，提高采收率技術的研發(fā)和應用。這項技術不僅能滿足油田開發(fā)、的需求，還可以解決二氧化碳的封存問題，保護大氣環(huán)境。該技術不僅僅適用于常規(guī)油藏，還適用于低滲、特低滲透油藏，可以明顯提高原油采收率。將二氧化碳注入能量衰竭的油層，可提高油氣田采收率，已成為世界許多國家石油開采業(yè)的共識。
2 二氧化碳物理化學性質及驅油技術機理
2.1 CO2的物理化學性質
（1）CO2具有良好的可壓縮性和膨脹性，能有效補充地層能量保持油藏壓力。在能量釋放時對原油具有良好的解堵、助排、驅替和氣舉等作用。
（2）CO2在一定溫度、壓力下易溶于地層原油中，具有一定的降黏，降低界面張力作用，能改善流度比，提高油相滲透率，改善井周圍地層條件等。
（3）CO2容易達到超臨界狀態(tài)，當溫度高于臨界溫度31.1℃和壓力高于臨界壓力7.38MPa狀態(tài)下，CO2就處于超臨界狀態(tài)。此時CO2密度近于液體，而粘度近于氣體，擴散系數介于氣體和液體之間， 是液體的幾百倍， 具有較強的溶解性。
2.2 CO2驅油技術機理
該技術不論是在開發(fā)早期的低滲透油藏開發(fā)，還是晚期的高含水油田提高采收率方面，不論是砂巖油藏，還是碳酸鹽巖油藏均能應用。對于不適合采用一次采油和二次采油的油氣藏也能取得比較好的效果。CO2驅油可分為非混相驅和混相驅兩種驅動類型。CO2非混相驅的主要驅油機理是降低原油粘度，使原油體積膨脹，減小界面張力等。當地層及流體的性質不適合采用混相驅時，用CO2非混相驅能夠大大提高驅油效率，從而達到提高采收率的目的。非混相驅適應的油藏類型主要包括：壓力衰蝎的低滲透油藏，高傾角、垂向滲透率高的油藏，重油或高粘油油藏。在CO2混相驅替過程中，CO2抽提原油中的輕質成分或使其氣化，從而實現混相是CO2驅最重要的提高采收率機理。當原油與CO2形成混相時，縮小了原油與CO2的粘度比，有效地減弱了CO2的粘度指進，提高了驅油效率。混相驅的驅油效率一般比非混相驅高一倍左右。CO2混相驅在淺層、深層、致密層、高滲透層、碳酸鹽層、砂巖中都有過應用的實例。CO2混相驅適合開采的油藏主要有水驅效果差的低滲透油藏，水驅枯竭的砂巖油藏，接近開采經濟極限的深層、輕質油藏，多鹽丘油藏。
3 二氧化碳驅油因素分析
將二氧化碳從地下采出來，然后再注入油層，它與油層親密接觸后就產生四種作用。一是降低原油黏度；二是能使原油體積膨脹 10%至 40% 這樣能讓一部分不流動的殘余油動起來。 抽油機就能讓原油抽出地面了；三是可降低油水界面張力，把黏在巖壁上的原油洗下來，從而提高了采收率；四是能解堵及改善油水黏度比，這樣就減弱了水竄減少了無效循環(huán)，進而提高了水驅效果。影響CO2驅油效果的因素很多。主要分為儲層參數、地層流體性質以及注氣方式三大類。其中，儲層參數主要包括油藏的非均質性、油層厚度、滲透率性等。儲層特征影響因素分析
（1）滲透率、平面非均質性影響
低滲透率可提供充分的混相條件，減少重力分離滲透率太高容易導致早期氣竄，從而造成較低的驅油效率。隨著非均質性的增強，采收率變小。因為非均質油藏中注入的CO2優(yōu)先進入高滲透層導致當低滲透層中的原油尚未被完全驅掃時CO2已從高滲透層突入到生產井中，產生粘性指，從而使驅油效率降低，此儲層巖石的非均質性越小越好，垂向橫向滲透率比值Kv/Kh的影響隨著Kv/Kh的增大，采收率有所下降，隨著縱橫向滲透率比值的增大，浮力的作用加劇，層間矛盾更加突出。
（2）流體性質影響因素分析
在油藏中由于密度差引起溶劑超覆原油而產生流動。二氧化碳氣體在驅替前緣向油藏上部移動，在上部與油形成混相驅替效率較高在油藏下部，驅替效率明顯比上部低隨著原油密度的增大。其采收率減小、變小的主要原因為由于油氣密度差越大，浮力作用越明顯。二氧化碳氣體越容易沿著油層的頂部流動，氣體突破的時間就越短，大大降低了二氧化碳氣體的體積波及系數，導致采收率下降。
（3）擴散、彌散作用
混相流體的混合作用有分子擴散、微觀對流彌散、宏觀彌散三種機理，隨著橫向擴散系數的增大，其采收率也在增大。變大的主要原因為考慮了擴散的影響，二氧化碳氣體分子擴散作用對流彌散作用延遲二氧化碳的突破時間。使二氧化碳向周圍遷移，減緩了二氧化碳向生產井的推進，提高了波及系數，因而可獲得較高的采收率。
4.二氧化碳驅油存在的問題
（1）腐蝕作用。CO2和水反應生成的碳酸對管線、設備、井筒有較大的腐蝕性。腐蝕產物被注入流體帶入地層會堵塞儲層孔隙。
（2）過早氣竄和較小的波及系數。CO2黏度很低，CO2混相驅過程中黏性指進較嚴重，加上密度差引起的重力分異，致使CO2過早突破含油帶，影響驅掃效率。
（3）最小混相壓力較高。如何降低最小混相壓力從而實現動態(tài)混相驅替是一個重要的問題。
（4）氣源不足。國內注CO2采油技術發(fā)展較晚的最根本原因是CO2氣源不足，不像美國、加拿大等國在油田附近就有大的CO2氣藏。
（5）投入大。注CO2技術一次性投資大，需要鋪設從氣源到油田的輸氣管線，要有大型氣體壓縮機注氣，但一旦形成規(guī)模，生產效益還是很可觀的。
5 二氧化碳驅油的發(fā)展前景
在能源緊缺和節(jié)能減排的背景下，二氧化碳驅油有著非常廣闊的推廣利用前景，有關部門應適時出臺相應的政策扶持措施，加快這一技術的推廣應用。專家表示，二氧化碳驅油不僅適用于常規(guī)油藏，尤其對低滲、特低滲透油藏，可以明顯提高原油采收率。根據油田地質情況的不同，每增產1噸原油約需1至4.2噸二氧化碳，可增產油田總儲量約10%的原油。二氧化碳在我國石油開采中有著巨大的應用潛力。據“中國陸上已開發(fā)油田提高采收率第二次潛力評價及發(fā)展戰(zhàn)略研究”結果，在參與本次評價的101.36億噸常規(guī)稀油油田的儲量中，適合二氧化碳驅的原油儲量約為12.3億噸，預計利用二氧化碳驅可增加可采儲量約1.6億噸。另外，對于我國現已探明的63.2億噸的低滲透油藏原油儲量，尤其是其中50%左右尚未動用的儲量，二氧化碳驅比水驅具有更明顯的技術優(yōu)勢。但是，二氧化碳驅技術在我國尚未成為研究和應用的主導技術。可以預測，隨著技術的發(fā)展和應用范圍的擴大，二氧化碳將成為我國改善油田開發(fā)效果、提高原油采收率的重要資源。我國對二氧化碳驅油技術進行了大量的前期研究。例如，中國石油大慶油田利用煉油廠加氫車間的副產品――高純度二氧化碳進行二氧化碳非混相驅礦場試驗。雖然該礦場試驗由于油藏的非均質性導致的氣竄影響了波及效率，但總體上還是取得了降低含水率、提高原油采收率的效果。中原油田石油化工總廠建成了利用煉油廢氣生產液態(tài)二氧化碳的裝置，其年生產能力達2萬噸。這些二氧化碳將全部用于中原油田進行二氧化碳驅油，預計可提高原油采收率15%～20%，年增產原油5萬多噸。20世紀80年代以后，二氧化碳驅油技術得到廣泛的應用，美國是應用二氧化碳驅油研究試驗最早、最廣泛的國家，已成為油田提高采收率的主導技術之一。截至2008年，全世界二氧化碳驅油項目達到124個，年耗二氧化碳量2500萬噸，每天產油27.4萬桶，其中美國實施二氧化碳驅油項目108個，每天產油25萬桶。通過大量的礦場開發(fā)和應用，二氧化碳驅油機理已經基本明確，并已形成了以二氧化碳混相驅、非混相驅和氣水交替驅等為主導的二氧化碳驅油技術。
6 結論
隨著工業(yè)和人類生活過程中產生的溫室氣體CO2排放量日益增加，人類生存的環(huán)境面臨著越來越嚴重的威脅。將CO2氣體注入油藏不僅可以提高原油采收率，解決能源不足問題，而且還能解決CO2的排放問題。隨著技術的發(fā)展和應用范圍的擴大，二氧化碳驅油技術將成為我國改善油田開發(fā)效果 提高原油采收率的重要手段。
參考文獻
[1] 劉長寶.中小油田注CO2提高采收率方法采油的經濟學.國外油田工程. 1995：15～20
[2] 楊彪，于永，李愛山.CO2驅對油藏的傷害及其保護措施.石油鉆采工藝. 2004，24（4）：42～44.