Шингэн агаар нь цэвэр хүчилтөрөгч үйлдвэрлэх үндэс болдог. Бутархай нэрэх Шингэн агаарын томъёоны фракц нэрэх
Нэрэх буюу нэрэх нь хоёртын болон олон бүрэлдэхүүн хэсэгтэй шингэн хольцыг бие даасан бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд хуваах үйл явц юм. Энэ тохиолдолд шингэнийг уурын төлөвт шилжүүлэх, уурын конденсацлах гэсэн хоёр процессыг тусад нь авч үзэж болно.
Шингэн нь ханасан уурын даралт нь гадаад даралттай тэнцэх үед буцалгана. Даралт өөрчлөгдөхөд шингэний буцлах цэг өөрчлөгддөг. Цэвэр бие даасан бодисыг нэрэх үед шингэний найрлага ба үүссэн уур нь ижил байдаг тул тодорхой даралт дахь буцалгах цэг тогтмол байдаг. Бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь өөр хоорондоо ямар ч харьцаатай холилдсон шингэн бодисын хольцыг нэрэх тохиолдолд хийн фазыг илүү дэгдэмхий бодисоор баяжуулсны үр дүнд уур, шингэний найрлага байнга өөрчлөгддөг. бүрэлдэхүүн хэсэг.
Илүү дэгдэмхий бүрэлдэхүүн хэсгүүдээр баяжуулсан уур нь өтгөрдөг. Үр дүн нь ууртай ижил найрлагатай шингэн (нэрмэл) юм. Нэрмэлийг нэрэх үед эхлээд уур үүсч, бага буцалгах бүрэлдэхүүнээр баяжуулдаг.
Ийм олон удаа нэрэхийн үр дүнд хольцыг бараг цэвэр бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд хувааж болно. Энэ нь шингэн бодисын хольцыг фракц нэрэх аргаар ялгах аргын мөн чанар юм. Холимог бодисыг бутархай нэрэх замаар салгах нь илүү хялбар байх тусам шингэний найрлага ба уурын найрлага хоорондын ялгаа их байх болно. Гэсэн хэдий ч бутархай нэрэх нь азеотроп (тус тусад нь буцалгадаггүй) хольцыг салгаж чадахгүй.
Бутархай нэрэх нь хоёр бодисын хольцыг салгахад хүртэл маш их цаг хугацаа шаарддаг процесс юм. Илүү олон тооны бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хувьд илүү их бэрхшээлүүд гарч ирдэг бөгөөд үүнийг нарийн фракцлахын тулд багана нэрэх замаар арилгах боломжтой. Энэ үйл явцын үр дүнд бие биенээсээ тусгаарлагдсан хэд хэдэн фракц үүсч, температурын нарийн хязгаарт буцалгана.
Нэрэлтийг зөвхөн атмосферт төдийгүй ихсэж, бууруулсан даралтаар хийж болно. Бууруулах даралтын нэрэлтийг атмосферийн даралтын дор буцалгах цэгт задарч, өөрчлөгддөг өндөр буцалж буй шингэний бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг салгахад ашигладаг. Үлдэгдэл даралтыг зохих ёсоор бууруулснаар хүссэн буцалгах цэгт хүрнэ.
Ялангуяа дулааны хувьд тогтворгүй, усанд муу уусдаг, уснаас амархан ялгардаг бодисыг цэвэршүүлэх, ялгахын тулд ханасан эсвэл хэт халсан уураар нэрэх аргыг ихэвчлэн ашигладаг.
Агаар мандлын даралтад энгийн нэрэх
Энгийн нэрэх нь буцалж буй шингэний хольцыг хэсэгчлэн ууршуулж, үүссэн уурыг бүрэн зайлуулж, конденсацлахад хүргэдэг. Дүрмээр бол энгийн нэрэлтийг буцалгах цэгүүдээрээ маш их ялгаатай дулааны тогтвортой шингэн бодисыг ялгахад ашигладаг; шингэнийг дотор нь ууссан хатуу бодисоос ялгах; уусмалыг баяжуулах зориулалттай; шингэрүүлсэн хий цэвэрлэх гэх мэт.
Агаар мандлын даралтад нэрэх хамгийн энгийн төхөөрөмж нь Вюрц колбо, хүзүүнд нь буцалж буй шингэний уурыг хөргөгчинд зайлуулах хоолойг гагнаж, эсвэл Вюрц цорго, термометр, тусгай колбонд суурилуулсан байна. уруудах конденсатор, урт ба хүлээн авагч (Зураг 156). Дугуй ёроолтой, үзүүртэй эсвэл лийр хэлбэртэй колбуудыг нэрэх колбонд ашиглаж болно. Нэрмэл шингэн нь эзэлхүүний 2/3-аас ихгүй багтаамжтай Wurtz колбо эсвэл тусдаа нэрэх колбыг сонгоно. Өндөр буцалж буй шингэнийг нэрэхийн тулд богино хүзүүт колбонд ашиглах хэрэгтэй. Бага хэмжээний шингэнийг үзүүртэй колбонд нэрэх нь дээр бөгөөд тэдгээрийн зурсан хэлбэр нь хамгийн бага үлдэгдэл хүртэл нэрэх боломжийг олгодог. Хамгийн тохиромжтой нь лийр хэлбэртэй нэрэх колбо бөгөөд колбоны агуулгыг багасгахын зэрэгцээ бараг тогтмол ууршилтын гадаргууг хангадаг.
Wurtz шилэн хошууг голын KN дугаар нь нэрэх колбоны KN дугаартай тохирч байхаар сонгосон. Уурыг өтгөрүүлэхийн тулд ердийн доош урсдаг конденсаторыг ашигладаг. Хөргөгчний урт нь илүү их байх ёстой, шингэний буцалгах цэг бага байх болно.
Өрөөний температурт хатуу бодисын уурыг хөргөгчинд хатууруулах температур хүртэл хөргөж болохгүй. Үүнээс зайлсхийхийн тулд хөргөгчийг бүлээн (халуун) усаар үе үе дулаацуулж байхыг зөвлөж байна.
150 хэмээс дээш буцалж буй шингэнийг нэрэх үед зөвхөн агаар хөргөгчийг ашигладаг. 200-300 ° C-ийн температурт буцалж буй шингэнийг хөргөгчгүйгээр нэрэх бөгөөд энэ тохиолдолд нэрэх колбоны залгуурын гаралтын хоолойгоор гүйцэтгэдэг (Зураг 157).
Бага буцалгах бодисыг нэрэх үед хүлээн авах колбыг мөс эсвэл хөргөх ваннд хийнэ.
Эрүүл мэндэд хортой бодисыг (нүүрстөрөгчийн дисульфид, тионил хлорид гэх мэт) нэрэх ажлыг утааны бүрхүүлд хийх ёстой.
Термометрийг нэрэх колбоны хүзүүнд суурилуулсан байх ёстой бөгөөд ингэснээр мөнгөн усны бөмбөлөг нь Wurtz колбо эсвэл нэрэх цоргоны хүзүүн дэх гаралтын хоолойн нүхний доод ирмэгээс дор хаяж 5 мм-ээс доош байх ёстой. Энэ тохиолдолд термометрийг шингэний уураар сайтар угааж, буцалгах цэгийг зөв хэмждэг. Термометрийн чийдэнгийн төгсгөлд конденсат дусал үлдэх ёстой; түүний байхгүй байгаа нь колбонд байгаа уур хэт халсан болохыг харуулж байгаа тул бүртгэгдсэн температур нь жинхэнэ буцалгах цэгтэй тохирохгүй байна.
Конус колбо эсвэл дугуй ёроолтой колбо нь нэрмэл хүлээн авагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Хүлээн авагчийг хөргөгчтэй холбосон хоолойноос холбодог бөгөөд энэ нь өтгөрүүлээгүй хортой эсвэл аюултай хийн уурыг аюулгүй газар эсвэл зохих шингээгч (саармагжуулагч) бүхий угаалгын саванд зайлуулах үүрэгтэй.
Хэрэв нэрмэл нь чийг, нүүрстөрөгчийн давхар исэлд мэдрэмтгий бол CaCl2, содын шохой эсвэл аскаритаар дүүргэсэн кальцийн хлоридын хоолойг доод талын хоолойд холбоно. Хэрэв нэрмэл бодис хүчилтөрөгчд мэдрэмтгий бол хуурай азотын урсгалд нэрэх ажлыг гүйцэтгэдэг. Энэ тохиолдолд хүлээн авах колбыг хүчилтөрөгч шингээх уусмалаар дүүргэсэн шингээх колбонд холбох хэрэгтэй.
Суурилуулалтыг угсарсны дараа нэрмэл шингэнийг колбонд хийнэ, жигд буцалгахын тулд шатаагүй шаазан, тоосго, түүнчлэн нэг талдаа хайлсан шилэн хялгасан судсыг нэмж, тэдгээрийг задгай үзүүртэй колбонд хийнэ. . Хүчтэй хэт халалт нь нэрмэл шингэнийг "тэсрэх" буцалгах, цацах, хаях зэргээр дагалдаж болно.
Удаан хугацаагаар буцалгах үед "уурын зуух" -д шингэсэн агаарыг бүхэлд нь хэрэглэж болох бөгөөд шингэн нь жигд бус буцалгаж эхэлдэг. Дараа нь шингэнийг буцалгах цэгээс доош хөргөөд "уурын зуух" (эсвэл хялгасан судсыг) дахин нэвтрүүлэх шаардлагатай, эс тэгвээс шингэн нь гэнэт хүчтэй буцалгаж болзошгүй.
Нэрэлтийн колбыг асбестын тороор дамжуулан хийн шарагчаар, битүү цахилгаан зуух эсвэл халаалтын манти ашиглан ус, агаар, тос эсвэл металл ваннд халаана. Баннд халаах нь жигд халаалтыг хангаж, хэт халалтаас сэргийлж, буцалгах үйл явцтай холбоотой эвдрэлээс сэргийлдэг. Банны температур нь нэрмэл бодисын буцалгах цэгээс 20-30 ° C-аас ихгүй байна.
Нэрэлтийг хэт хурдан хийхгүйн тулд халаалт хийдэг. Хэрэв буцалгах нь хэт хүчтэй байвал уурын хэт халалтын үр дүнд колбонд даралт ихсэх бөгөөд хэмжсэн температур нь атмосферийн даралт дахь энэ фракцын буцалгах цэгтэй тохирохгүй байна. Хөргөгчөөс минут тутамд 30-35 дусал конденсат урсаж байвал нэрэх хурд хэвийн гэж тооцогддог.
Бие даасан бодисыг нэрэх үед буцалгах цэг нь бүх процессын туршид тогтмол байдаг бөгөөд зөвхөн нэрэх төгсгөлд хэд хэдэн градусаар нэмэгдэж болно. Буцлах цэгийн тасралтгүй өсөлт нь бодисын холимог нэрмэл болж байгааг илтгэнэ.
Холимог ялгах үр ашгийг нэмэгдүүлэхийн тулд энгийн нэрэх нь хүссэн үр дүнд хүрэхгүй тохиолдолд рефлюкс конденсатор бүхий нэрэх колбыг ашиглана. Дефлегматоруудыг ихэвчлэн бутархай савлагаа гэж нэрлэдэг; Тэдний зарим нь орчин үеийн нэрэх баганын прототип болсон.
Рефлюкс конденсаторт гаднах агаараар хөргөсний улмаас нэрмэл хольцын уурын нэг хэсэг нь өтгөрдөг бөгөөд конденсат (рефлюкс) нь ихэвчлэн бага дэгдэмхий бүрэлдэхүүн хэсэг, уур нь илүү ууршимтгай бодис агуулдаг.
Урсдаг конденсат нь буцалж буй шингэний өсөн нэмэгдэж буй ууртай хүрэлцэх үед тэдгээрийн хооронд харилцан үйлчлэл үүсч, бага дэгдэмхий бүрэлдэхүүн хэсгийн нэмэлт конденсац, илүү дэгдэмхий бодис нь ууршихад хүргэдэг.
Харьцангуй ойролцоо буцалгах цэг бүхий шингэний хольцыг салгахад ердийн рефлюкс конденсаторууд бараг үр дүнгүй байдаг. Практикт энгийн болон вакуум нэрэлтийн үр ашгийг нэмэгдүүлэхийн тулд янз бүрийн загварын рефлюкс конденсатор, Фаворский, Арбузов колбуудыг ашигладаг (Зураг 158).
Агаар мандлын даралтын дор энгийн нэрэх үед Фаворскийн колбоны хажуугийн хүзүү нь нэрмэл шингэнийг ачих, нэрэх үлдэгдлийг буулгах, "буцалж буй шингэн" нэмэх, инертийн хийн гүйдэл дамжуулах, термометр суурилуулах зэрэгт ашиглагддаг. Вакуум нэрэх үед шингэнийг хүчтэй буцалгахаас сэргийлэхийн тулд шингэнийг агаарын бөмбөлөг эсвэл инертийн хийтэй холихын тулд хажуугийн хүзүүнд капилляр хоолойг оруулдаг.
Арбузовын колбо нь бөмбөгний рефлюкс конденсаторт гагнасан нэрэх колбо юм. Ийм рефлюкс конденсаторын бөмбөг бүрийн ёроолд шилэн бөмбөг байрлуулсан бөгөөд энэ нь рефлюкс конденсаторыг салгах чадварыг ихээхэн нэмэгдүүлдэг.
Бутархай нэрэх
Энгийн нэрэлтийн тусламжтайгаар хольцыг бүрэн салгах боломжгүй, гэхдээ та зөвхөн бие даасан фракцуудыг тусгаарлаж болно, эхнийх нь илүү дэгдэмхий бүрэлдэхүүн хэсэг, сүүлийнх нь бага дэгдэмхий хэсэгээр баяжуулна. Дунд, завсрын хэсэг нь бага ба өндөр буцалгах бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн холимогоос бүрдэнэ. Бутархай нэрэх үед ууршилт, конденсацын процессууд олон удаа давтагддаг; нэрмэл нь тэр болгонд болдог эх материалдараагийн үйл явцын хувьд. Үүний үр дүнд бага буцалгах бүрэлдэхүүн хэсэг нь төвлөрсөн байдаг.
Бутархай нэрэлтийг өмнө нь туршилтын нэрэлтийг хийдэг бөгөөд үүний үр дүнд хольцын буцалгах хүрээний утгыг тодорхойлно. Энэ интервал 90-135 ° C байх ёстой. Тусгаарлах хольц нь 90 ба 135 ° C буцлах температуртай хоёр бодисоос бүрдэнэ гэж үзье. Буцалж буй температур хоорондын зай нь гурван тэнцүү хэсэгт хуваагдана. Анхдагч нэрэх үед фракцуудыг цуглуулдаг: I - 90-105 ° C, II - 105-120 ° C, III - 120-135 ° C. I фракцыг термометр 105 ° C харуулах хүртэл хоёр дахь удаагаа нэрнэ. Энэ температурт нэрэлтийг зогсоож, колбонд байгаа үлдэгдэлд II фракц нэмж, шингэнийг дахин буцалгана. 105 ° C хүртэл нэрсэн зүйлийг ижил хүлээн авагчид цуглуулдаг. Температур 105 ° C хүрэхэд хүлээн авагчийг сольж, шингэнийг 120 ° C хүртэл нэрэх хэрэгтэй. Нэрэлтийг дахин тасалж, үлдэгдэлд III фракц нэмж, халааж, температур 120 ° C хүрэхэд хүлээн авагчийг сольж, 120-125 ° C-т нэрсэн нэрмэлийг цуглуулдаг. Хоёрдогч нэрэлтийн дараа I ба III фракц дахь бодисын хэмжээ нэмэгдэж, II фракцид мэдэгдэхүйц буурсан байна.
Ялангуяа хольцын бүрэлдэхүүн хэсгүүд ижил буцалгах цэгтэй, өөр өөр ангиллын нэгдлүүдэд хамаарах тохиолдолд бууруулсан даралтын дор фракц нэрэлтийг хийхийг зөвлөж байна. Заримдаа вакуум дахь ийм бодисын буцалгах цэгүүдийн ялгаа нь атмосферийн даралтаас хамаагүй их байж болно.
Багана дахь залруулалт
Шулуутгах - олон ууршилт ба конденсацийг уур, шингэний эсрэг урсгалтай баганад гүйцэтгэдэг. хэсэгчилсэн буцаан олголт(рефлюкс) нэрмэлийн тогтмол масс ба дулаан дамжуулалт. Нэрэлтийн баганад, баганын бүх уртын дагуу температурын зөрүү нь мэдэгдэж байгаа нөхцөлд нэрэх колбонд буцаж урсаж буй конденсат ба дээшээ дээшлэх уурын хооронд дараалсан цуврал фазын тэнцвэрт байдал үүсдэг. Энэ тохиолдолд өндөр буцалгах бүрэлдэхүүн хэсэг нь уурын фазаас хэсэгчлэн конденсацлах ба бага буцалгах бүрэлдэхүүн хэсэг нь рефлюксээс ууршдаг.
Багана дээрх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг салгах нь адиабат процессын нөхцөлд явагдах ёстой. Дулааны алдагдал нь тэнцвэрийн төлөвийг зөрчихөд хүргэдэг бөгөөд баганын хана дагуу уурын конденсаци үүсдэг. Цэр ба уурын хоорондох контактын гадаргуу их байх тусам салгах бүрэн гүйцэд болдог.
Лабораторийн нөхцөлд уур ба рефлюкстэй холбоо барих гадаргууг нэмэгдүүлэхийн тулд торны багана гэж нэрлэгддэг баганыг ашигладаг бөгөөд энэ нь нэг шил эсвэл утсан эргэлт бүхий бөөнөөр савласан шилэн эсвэл кварц хоолой юм. Багана дахь уур ба шингэний хоорондох холбоо барих гадаргуу нь том бөгөөд энэ нь дулаан дамжуулалтыг хөнгөвчлөх, эд ангиудыг тусгаарлах чадварыг сайжруулдаг.
Нэрэлтийн колбонд буцаж ирэх рефлюкс нь бага дэгдэмхий бүрэлдэхүүнээр баяжуулж, дээшээ орж буй хийн фаз нь илүү дэгдэмхий бодисоор баяждаг.
Багананд фазын тэнцвэрийг тогтоох хурд нь түүний загвараас хамаарна. Багана дахь тэнцвэрт байдлыг тогтоох нь ихэвчлэн термометрийн уншилтаар хянагддаг. Багана нь уураар дүүрсэн үед термометр нь тодорхой температурыг харуулдаг бөгөөд энэ нь цаг хугацааны явцад тодорхой түвшинд хүртэл буурдаг. Энэ түвшинд хүрнэ гэдэг нь тэнцвэрт байдал тогтсон гэсэн үг, өөрөөр хэлбэл уур нь өгөгдсөн баганын хамгийн дэгдэмхий бүрэлдэхүүн хэсэгт хамгийн их баяжуулсан гэсэн үг юм.
Баганын фракцийг үнэн зөв гаргахад чухал хүчин зүйл бол рефлюксийн харьцаа бөгөөд баганын толгойноос савласан нэрэх хоолой руу урсаж буй конденсатыг рефлюкс хийх зорилгоор баганад буцаж ирсэн конденсатаар хэмждэг. Рефлюксийн харьцааны утгыг ихэвчлэн рефлюкс шингэний дусал болон авсан нэрмэлийн дуслын тооноос хамааран гаралтын цорго ашиглан тохируулдаг бөгөөд ингэснээр бүтээгдэхүүнийг цэвэр хэлбэрээр нь авахын тулд нэгж хугацаанд авах хэмжээ юм. ойролцоогоор тогтмол байна. Гэсэн хэдий ч нэрмэл бодисын хэмжээ багасах эсвэл буцалгах температур нэмэгдэхийн хэрээр хольцын илүү их буцалгах бүрэлдэхүүн хэсгийг нэрэх эхлэлийг харуулж байгаа тул нэрмэлийг сонгох хурдыг эрс багасгах хэрэгтэй.
Нэрэлтийн баганаар дамжин өнгөрч буй уурын конденсаци, конденсатыг баганаас нэрэх колбонд буцаан урсдаг рефлюкс шингэн болгон салгах, нэрмэлийн сонгосон хэсгүүд баганын толгойд явагдана. Хэрэв уурын зөвхөн нэг хэсэг нь толгойн хэсэгт үлдэж, конденсат нь баганыг услахад ашигладаг бол нөгөө хэсэг нь хөргөгчинд конденсацлагдан нэрмэл фракцаар сонгогдвол ийм толгойг хэсэгчилсэн конденсацийн толгой гэж нэрлэдэг. . Лабораторийн баганад аналитик болон бэлтгэлийн зориулалтаар бүх уурыг конденсацлах, конденсатыг тусгай төхөөрөмжөөр ялгаж, рефлюкс шингэн болгон ялгах бүрэн конденсацийн толгойг голчлон ашигладаг.
Нэг бүрэлдэхүүн хэсгийг нэрэх үед буцалгах цэг тогтмол хэвээр үлдэж, дараа нь нэрмэл дэх өөр бүрэлдэхүүн хэсэг гарч ирснээр огцом нэмэгдэж, энэ бүрэлдэхүүн хэсгийн буцалгах цэгт тохирсон тогтмол түвшинд дахин үлддэг. Температурын "үсрэх" үед янз бүрийн хэмжээний завсрын фракцуудыг олж авдаг. Багана нь завсрын фракцуудын тоо бага байх тусам илүү үр дүнтэй гэж тооцогддог.
Баганын ажиллах хүчийг "үерт автуулах"гүйгээр багана дундуур урсах уур, шингэний хэмжээгээр, өөрөөр хэлбэл төвийн хоолойг илүүдэл урсгалаар дүүргэх замаар тооцоолно. Багана бүр нь хамгийн үр дүнтэй ажилладаг тодорхой оновчтой нэрэх хурдтай байдаг. Багана сонгохдоо конденсатын хэсэг нь баганын дотоод зайг услахад зарцуулагддаг гэдгийг анхаарч үзэх хэрэгтэй. Бүтээгдэхүүний энэ ашиглагдаагүй хэсгийг нэрмэл хэлбэрээр гаргаж авдаггүй. Нэрмэл шингэний хэмжээ нь баганыг усалж буй конденсатын хэмжээнээс дор хаяж 20 дахин их байх ёстой.
Нэрэлтийн баганын харьцуулсан салгах үр ашгийг онолын хавтангийн тоогоор (NTP) үнэлдэг. Нэрэх баганын үр ашгийг тодорхойлдог өөр нэг утга бол баганын өндрийг онолын хавтангийн тоонд хуваах замаар олж авсан нэг онолын хавтан (HETP) -тэй тэнцэх өндөр юм.
Лабораторийн практикт янз бүрийн төрлийн нэрэх баганыг ашигладаг. Олон лабораторид шилэн спираль эсвэл металл утсан спираль хаягдал бүхий бөөнөөр савласан баганыг ялангуяа өргөн ашигладаг. Ийм шилэн баганын сонголтуудын нэгийг Зураг дээр үзүүлэв. 159.
Шулуутгах хэсгийн өндөр нь 400 ба 1100 мм-ийн агаар мандлын болон бууруулсан даралтын үед нарийн засах лабораторийн багана угсрах шилэн хэсгүүдийг цувралаар үйлдвэрлэдэг. Бүрэн конденсацын толгойтой төв хоолойн нийт урт нь 840 ба 1620 мм байна. Нэрмэл шингэний хэмжээ 10-50 ба 50-500 мл байна. Суурилуулалтын хэсгүүдийн холболтыг ердийн сольж болох нунтаглах хэсгүүдийг ашиглан гүйцэтгэдэг. Ерөнхий хэлбэршилэн хэсгүүдээс угсарсан багануудыг Зураг дээр үзүүлэв. 160.
RUT суурин лабораторийн нэрэх төхөөрөмж нь янз бүрийн бодисыг тасралтгүй эсвэл багц процессоор ялгахад зориулагдсан. Суурилуулалт нь бууруулсан болон атмосферийн даралтын аль алинд нь засвар хийх боломжтой. Уг нэгжүүд нь RUT-20, RUT-25, RUT-55 гэсэн гурван стандарт хэмжээтэй диск хэлбэрийн баганагаар үйлдвэрлэгддэг. Агаар мандлын болон бууруулсан даралттай их хэмжээний органик бодисыг ялгахын тулд савласан UPF багана бүхий суурин лабораторийн суурилуулалтыг үйлдвэрлэдэг. Лабораторийн нөхцөлд нүүрсустөрөгчийн холимог болон бусад органик нэгдлүүдийн нийлмэл хольцын нефтийн фракцуудыг ялгахын тулд AChR-2 нарийн залруулах төхөөрөмжийг үйлдвэрлэдэг.
Ашигласан баганын дизайнаас хамааран нэрэх техник нь мөн ихээхэн өөрчлөгддөг. Гэсэн хэдий ч савласан багана дээр нэрэх ерөнхий үйлдлүүд байдаг бөгөөд тэдгээрийн товч тайлбарыг доор өгөв.
Баганыг шилэн хэсгүүдээс угсарч (хавсаргасан зааврын дагуу) угааж, хатаана. Үүнийг хийхийн тулд нэрэх колбонд хийнэ этанол, нэрмэлийн дээж авахын тулд цорго хаалттай колбыг халааж, баганын толгойг хөргөхийн тулд ус хийнэ. Дараа нь халаалтын горимыг нэгж хугацаанд толгойноос багана руу унах дуслын тоо нь колбонд унах дуслын тооноос 2-2.5 дахин бага байхаар тохируулагдсан бөгөөд хүрэмний температур 5-10 хэм байна. С архины буцалгах цэг бага байна. Энэ тохиолдолд багана "багалзуурддаг". Үүний үр дүнд цоргоноос агаар нүүлгэн шилжүүлж, бүхэлд нь рефлюксээр норгодог. Нэрэлтийн колбоны халаалтыг бууруулж, илүүдэл рефлюксийг 15-20 минутын турш урсгаж, дараа нь баганын тогтоосон халаалтыг хадгалж, колбоны халаалтыг толгойд дахин шингэн багана цуглуулах хүртэл нэмэгдүүлнэ. Баганыг 5-10 минутын турш "үерийн" байдалд байлгахыг зөвлөж байна, цорго дээрх шингэний хэмжээ нь цоргоны эзэлхүүний 10-25% байна. "Бага боогдуулах"-ыг 2-3 удаа давтаж, дараа нь хурдатгалын горимыг тохируулж, бүрэн усалгааны үед баганыг 30-60 минутын турш албадан ажиллуулж, цорго, гаралтын хоолойг зайлахын тулд 0.5-1.0 мл нэрмэлийг хэд хэдэн удаа авч, Үүний дараа колбонд халаалтыг унтраана. Баганаас бүх цэр урсаж дууссаны дараа колбыг салгаж, хуурай агаарыг толгойн гаралтын хоолойд холбосон усны тийрэлтэт насос ашиглан баганагаар шахаж, энэ үед ус ялгардаг. Тайлбарласан үйлдлүүдийг дуусгасны дараа багана ашиглахад бэлэн болно.
Нэрэх бодисыг нэрэх колбонд хийнэ. Хэрэв буцалгах температур холимог бүрэлдэхүүн хэсгүүд 150 ° C-аас хэтрэхгүй, нэрэлтийг атмосферийн даралт, түүнээс дээш температурт хийх нь дээр. өндөр температур- бага үед: 133 Па (1 мм м.у.б).
Нэрэлтийн колбыг хяналттай халаалттай шингэн ваннд халаах нь дээр. Нэрэлтийн колбоны халаалтыг асааж, дээр дурдсанчлан баганыг халаах горимыг тохируулж, баганыг 2 удаа "багалзуур" болгоно. Үүний дараа колбо, хүрэмний шаардлагатай халаалтын горимыг тохируулна. Бүрэн усалгаатай бол фазын тэнцвэрийг бий болгохын тулд баганыг 1 цаг орчим байлгана. Дараа нь баганын оновчтой ажиллах горимыг туршилтаар тогтооно.
Халаалтгүй баганатай ажиллахдаа ажлын горимыг зөвхөн шингэний ууршилтын хурдаар тодорхойлно.
Нэрмэлийг тасралтгүй эсвэл үе үе цуглуулж болно. Тасралтгүй дээж авах үед нэрмэлийн цоргыг бүрэн конденсацын толгой дээр бага зэрэг онгойлгож, урьдчилан тогтоосон рефлюкс харьцааг (1:10, 1:20, 1:30) тохируулна.
Нэрмэлийг авах бүрд температурыг хэмждэг.
Хэрэв бие даасан бодисыг хүлээн авагчид цуглуулсан бол толгой дахь уурын тогтмол температур тодорхой хугацаанд нотлогдвол нэрмэлийн сонголтын хурдыг нэмэгдүүлэх замаар рефлюкс харьцааны утгыг бууруулж болно. Бутархайгаас фракц руу шилжих үед рефлюкс харьцаа дахин нэмэгдэж, нэрмэлийн сонголтын хурдыг бууруулдаг. Үүнийг "бутархайг шахах" гэж нэрлэдэг.
Нэрмэлийн дээжийг үе үе авахдаа 1-5 секундын турш крантыг бүрэн онгойлгож нэрмэлийг сонгоод, хүлээн авагч руу багахан хэсгийг суллаж, цоргыг хаана. Энэ нь дэгдэмхий бүрэлдэхүүн хэсгийн нэг хэсгийг зайлуулдаг тул баганын тэнцвэрт байдал алдагдаж, толгой дахь уурын температур нэмэгдэж эхэлдэг. Хавхлагыг дахин хаах үед баганад аажмаар тэнцвэрт байдал үүсч, уурын температур буурдаг. Температурыг тогтоосны дараа нэрмэлийн дээжийг дахин авна. Нэрмэлийн температур ба эзэлхүүнийг нэрмэлийн дараагийн хэсгийг дээж авах үед шууд тоолно.
Вакуумд шулуутгах үед баганын толгой нь вакуум хүлээн авагчаар тоноглогдсон байдаг.
Вакуумд нэрэх
Зарим бодисыг буцалгах цэгт хэсэгчлэн эсвэл бүрэн задалдаг тул атмосферийн даралтад нэрэх боломжгүй байдаг. Ийм бодисыг нэрэх колбонд даралтыг бууруулж, бодисын буцалгах цэг нь задралын температураас доогуур байвал нэрэх боломжтой. Жишээлбэл, 350 ° C ба 101 кПа (760 ммМУБ) температурт задралд ордог бодисыг 160-210 ° C ба 1.33 кПа (10 ммМУБ) эсвэл 100-130 ° C ба 1.33 Па (0.01 мм) температурт задралгүйгээр нэрэх боломжтой. Hg).
Вакуум нэрэх үед бодисууд хүчилтөрөгчийн нөлөөнд бага өртдөг. Зарим тохиолдолд дээр дурдсанчлан вакуум нэрэх нь азеотроп хольцыг салгахад тусалдаг.
Вакуумд нэрэх төхөөрөмж (Зураг 161) нь нэрэх колбо, түүнийг халаах төхөөрөмж, термометр, хөргөгч, конденсат хүлээн авагч эсвэл хүлээн авагчийг солих төхөөрөмж, вакуум эх үүсвэр, даралтыг хэмжих, зохицуулах төхөөрөмжөөс бүрдэнэ. .
Клейзен, Фаворский, Арбузовын колбуудыг нэрэх колбонд ашиглахаас гадна нэрэх цорго эсвэл Клейсен хөргөгч бүхий газрын хэсгүүдэд дугуй ёроолтой эсвэл хурц ёроолтой колбонд ашиглаж болно.
Нэрэлтийн колбоны хэлбэр, багтаамжийг нэрэх шингэний эзэлхүүн ба буцлах температурын хязгаараар тодорхойлно. Сүүлчийн эзэлхүүн нь колбоны эзэлхүүний 1/2-оос хэтрэхгүй байх ёстой. Өндөр буцалж буй шингэнийг бага гагнууртай, өргөн хажуугийн гаралтын хоолой бүхий колбонд нэрэх хэрэгтэй.
"Тэсрэх" буцалгахаас сэргийлэхийн тулд колбоны ёроолд хүрэх нимгэн шилэн капиллярыг Claisen колбо эсвэл Клейзений нэрэх цоргоны төв хүзүүнд хийнэ. Капиллярын тохиромжтой эсэхийг диэтил эфир агуулсан туршилтын хоолой руу агаараар үлээж дүгнэдэг. Сайн хялгасан судас нь бага зэрэг илүүдэл даралттай байсан ч зөвхөн жижиг бие даасан бөмбөлгүүдийг дамжуулж, шингэн дотор нимгэн гинж үүсгэдэг. Төхөөрөмжийг вакуум насос руу холбосны дараа маш жижиг хий (агаар) бөмбөлгүүд шингэнээр дамжин өнгөрч, нэрмэл шингэн холилдож, жигд буцалгана.
Термометрийг нэрэх колбо эсвэл цоргоны хажуугийн хүзүүнд байрлуулна.
Холболтгүй Claisen колбыг ашиглахдаа хялгасан судас ба термометрийг вакуум резинэн хоолойн хэсгүүдээр хийж, зохих битүүмжлэлийг хангана.
Вакуум дахь хөөсөрсөн шингэнийг нэрэх үед ихээхэн хүндрэл гардаг. Шингэн шилжүүлэхээс зайлсхийхийн тулд колбо эсвэл цоргоны хажуугийн хүзүүг шилэн хоолой, шилэн ноосоор дүүргэх эсвэл термометрийн оронд хоёр дахь шилэн капилляр оруулахыг зөвлөж байна. Нэрэлтийн колбыг бага зэрэг дүүргэх үед хөөсөрхөг шингэнийг нэрдэг. Нэрмэл шингэнд агуулагдах хольцын улмаас хөөс үүсэх нь ихэвчлэн үүсдэг; Давтан нэрэх үед хөөс нь дүрмээр үүсдэггүй.
Нэрэлтийн колбыг ихэвчлэн 200 ° C-аас доош буцалж буй шингэнийг силикон ваннд эсвэл өндөр буцалгах шингэнийг металл ваннд халаана. Усанд орох температурыг термометрээр хянадаг. Нэрмэлийг атмосферийн даралтаар нэрэхтэй ижил аргаар хөргөнө.
Вакуумыг унтраахгүйгээр хэд хэдэн нэрмэл фракцуудыг тусад нь цуглуулахын тулд янз бүрийн төхөөрөмжийг ашигладаг. Тэдгээрийн хамгийн энгийн нь "аалз" урт юм. "Аалз" салбарууд нь хүлээн авагчид холбогдсон бөгөөд эзлэхүүн нь фракцийн хүлээгдэж буй эзлэхүүнтэй тохирч байна. Хүлээн авагч болгон дугуй ёроолтой эсвэл үзүүртэй ёроолтой колбонд эсвэл өнгөлсөн хэсэг бүхий туршилтын хоолойг ашигладаг; Хэсэгүүд нь цэвэр касторын тос эсвэл глицеринээр тосолно. Тосолгооны материал нь сайн гулсах, үе мөчний бөглөрөл үүсэхээс сэргийлнэ.
Нэрэлтийн үед хэдэн ч хүлээн авагчийг өөрчлөх боломжийг олгодог төхөөрөмжийг Зураг дээр үзүүлэв. 162. Бага буцалгах шингэнийг цуглуулахад ийм хүлээн авагчийг ашиглах нь тусдаа хүлээн авагчид байрлах нэрмэл фракцын уурын хооронд холбоо тогтоох боломжийг арилгаж, улмаар фракцууд харилцан бохирдохоос сэргийлнэ.
Вакуум үүсгэхийн тулд усны тийрэлтэт насос ашиглах нь нэрмэл шингэний уурыг шингээх нэмэлт төхөөрөмж шаарддаггүй; та зөвхөн хүлээн авагч болон нэрэх колбыг ус нэвтрэхээс хамгаалах хэрэгтэй бөгөөд үүний тулд насос ба нэрэх төхөөрөмжийн хооронд хамгаалалтын сав байрлуулна. Хэрэв газрын тосны вакуум насос ашиглаж байгаа бол нэрэх төхөөрөмж болон шахуургын хооронд шингээх буюу хөлдөөх систем байх ёстой.
Вакуум нэрэх нь тэсрэх аюултай. Нүүлгэн шилжүүлсэн хөлөг онгоцны дэлбэрэлтийн үр дүнд үүссэн жижиг шилний хэлтэрхий нь ялангуяа нүдэнд маш их аюул учруулдаг. Тиймээс вакуум орчинд ажиллахдаа хамгаалалтын шил зүүх эсвэл хамгаалалтын маск хэрэглэх шаардлагатай.
Вакуум нэрэлтийг эхлүүлэхийн өмнө дулааныг ашиглахгүйгээр системийн битүүмжлэлийг хамгийн бага даралтаар шалгах шаардлагатай.
Халуун шингэнээр дүүргэсэн нэрэх колбонд вакуум үүсгэж болохгүй. Агаар мандлын даралтад уусгагчийг нэрсэний дараа эхлээд колбоны агуулгыг хөргөж, дараа нь вакуум насосыг асаана.
Даралтыг бууруулсан вакуум хатаагч гэх мэт шилэн савыг (хэрэв хөлөг онгоц дэлбэрвэл) нисэхээс сэргийлж, таглаагаар таглаж эсвэл хөнгөн, бат бөх даавуугаар ороосон байх ёстой. Нүүлгэн шилжүүлсэн хөлөг онгоцыг нэг газраас нөгөөд шилжүүлэхийг зөвлөдөггүй.
Нефтийн бүтээгдэхүүний вакуум нэрэлтийн төгсгөлд нефтийн бүтээгдэхүүний температур нь өөрөө гал асаах температураас 50 ° C-аас бага байвал насосыг асааж, системийг агаарт холбох ёстой.
Уурын нэрэлтийг усанд бага зэрэг уусдаг, ус буцалгах цэгт хангалттай уурын даралттай бодисыг тусгаарлах, цэвэршүүлэх, салгахад ашигладаг. Хэрэв бодисууд усанд уусдаггүй бол хольцын уурын даралт нь бүрэлдэхүүн хэсэг бүрийн хэсэгчилсэн уурын даралтын нийлбэртэй тэнцүү байна. Үүний үр дүнд усаар нэрсэн бодисыг буцалгах цэг нь өгөгдсөн даралт дахь усны буцлах цэгээс үргэлж бага байдаг. Тиймээс уураар нэрэх нь ердийн нэрэх явцад нэг буюу өөр хэмжээгээр задардаг бодисыг нэрэх боломжтой болгодог.
Хэрэв бодисууд усанд уусдаг бол усны дэргэд уурын даралт буурдаг. Жишээлбэл, шоргоолжны хүчлийг бодвол усанд бага уусдаг бутирик хүчил нь шоргоолжны хүчлийн буцалгах температур 101 ° C, бутирик хүчил 162 ° C байдаг хэдий ч шоргоолжны хүчлээс илүү усны уураар нэрдэг. .
Уурын нэрэлтийг атмосферийн даралт эсвэл вакуум орчинд хийж болно. Нийлүүлсэн усны уур нь ханасан эсвэл хэт халсан байх ёстой. Хэт халсан усны уур нь нэлээд бага уурын даралттай бодисыг нэрэх боломжийг олгодог. Усны уурыг хэт халаахын тулд уурын хэт халаагчийг ашигладаг. Эдгээр нь ихэвчлэн хийн шатаагч эсвэл халаалтын баннаар халаадаг металл эсвэл шилэн ороомог бөгөөд ханасан усны уурыг хэт халсан ус болгон хувиргадаг.
Уурын нэрэлтийг Зураг дээр үзүүлсэн суурилуулалтыг ашиглан гүйцэтгэдэг. 163. Колбо нь дээшээ эргэлдэж буй шүрших нь уурын гаралтын хоолойд унахгүйн тулд ташуу байрлалтай байна.
Уурын зуухнаас гарч буй уур нь маш чийгтэй, нэрэх колбонд усаар хурдан дүүрэх боломжтой тул уурын зуух болон нэрэх колбоны хооронд ус тусгаарлагч суурилуулсан.
Вакуум дахь уураар нэрэхийн тулд нэрэх колбыг вакуум шугамд холбосон уурын генератор болгон ашигладаг. Колбонд байрлуулсан нимгэн хялгасан судас нь усны уурын урсгалыг зохицуулах боломжийг олгодог.
Уураар нэрэх үед нэрэх колбыг халааж, колбоны хүзүүг асбестын утсаар тусгаарлана. Хэрэв хөргөгчнөөс конденсацгүй нэрмэл уур гарч эхэлбэл та уурын хангамжийг багасгах эсвэл хөргөгчинд хөргөх усны хангамжийг нэмэгдүүлэх хэрэгтэй.
Нэрэх үед хатуу бодис нь ихэвчлэн хөргөгчинд хатуурдаг. Хөргөгчийг хөргөгчинд хөргөх усыг түр зогсоож, нэрэх явцад талстыг хайлуулахыг зөвлөж байна. Хэрэв хатуу бодисын хайлах цэг нь уурын температураас өндөр байвал нэрэлтийн төгсгөлд энэ бодисыг урт шилэн саваагаар хөргөгчнөөс гаргаж эсвэл тохирох уусгагчаар гаргаж аваад сайн талсждаг.
Уураар нэрэх нь заримдаа тогтвортой эмульс үүсгэдэг. Энэ тохиолдолд нэрмэл бүтээгдэхүүнийг органик уусгагчаар ялгах эсвэл олборлох замаар тусгаарлаж болно.
Усанд уусдаггүй бодисыг нэрэх төгсгөл нь тослог хольц агуулаагүй тунгалаг усыг нэрэх замаар шүүгддэг. Усанд уусдаг бодисыг нэрэх үед нэрэх явц нь нэрмэлийн физик, химийн болон бусад шинж чанараар үнэлэгддэг.
О.С.ГАБРИЕЛЯН,
ОСТРОУМОВ, И.Г.
А.К.АХЛЕБИНИН
ХИМИ ЭХЭЛЛЭЭ
7-р анги
Үргэлжлэл. Эхлэхийн тулд № 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9/2006-аас үзнэ үү.
3-р бүлэг.
Бодистой холбоотой үзэгдлүүд
(төгсгөл)
§ 17. нэрэх буюу нэрэх
Нэрмэл ус авах
Цоргоны ус цэвэр тунгалаг, үнэргүй... Гэхдээ энэ бодис химич хүний нүдээр цэвэр мөн үү? Данх руу хараарай: ус буцалгасны үр дүнд данхны спираль болон хананд үүссэн царцдас, хүрэн өнгө нь амархан илэрдэг.
(Зураг 71). Цорго дээрх шохойн царцдасыг яах вэ? Байгалийн болон цоргоны ус нь нэгэн төрлийн холимог, хатуу ба хийн бодисын уусмал юм. Мэдээжийн хэрэг, тэдгээрийн усан дахь агууламж маш бага боловч эдгээр хольцууд нь зөвхөн масштаб үүсэхээс гадна илүү их хэмжээгээр үүсгэдэг. ноцтой үр дагавар. Тарилгын эмийг зөвхөн тусгайлан цэвэршүүлсэн ус ашиглан бэлтгэдэг нь санамсаргүй хэрэг биш юм нэрмэл.
Энэ нэр хаанаас ирсэн бэ? Ус болон бусад шингэнийг бохирдлоос цэвэршүүлдэг процесс гэж нэрлэдэг нэрэх,эсвэл нэрэх. Нэрэлтийн мөн чанар нь хольцыг буцалгаад халааж, үүссэн цэвэр бодисын уурыг зайлуулж, хөргөж, дахин бохирдуулагч бодис агуулаагүй шингэн болгон хувиргах явдал юм.
Шингэнийг нэрэх лабораторийн төхөөрөмжийг багшийн ширээн дээр угсарсан (Зураг 72).
Багш уусдаг органик бус давс (калийн бихромат) бүхий улбар шар өнгөтэй нэрэх колбонд ус хийнэ. Тиймээс энэ бодис нь цэвэршүүлсэн усанд байхгүй гэдгийг та өөрийн нүдээр харах болно. Нэг жигд буцалгахын тулд 3-4 ширхэг сүвэрхэг шаазан эсвэл уушгинд (буцалж буй чулуу) колбонд хийнэ.
Хөргөгчний хүрэм рүү ус нийлүүлж, нэрэх колбыг цахилгаан халаагуур ашиглан буцалгах хүртэл халаана. Хөргөгч рүү орж буй усны уур нь өтгөрч, нэрмэл ус хүлээн авагч руу урсдаг.
Термометр ямар температурыг харуулж байна вэ? Хүйтэн усыг хөргөгчинд ямар гарцаар нийлүүлж, ямар гарцаар дамжуулан гадагшлуулдаг гэж та бодож байна вэ?
Нэрмэл усыг зөвхөн эм бэлдмэл бэлтгэхээс гадна химийн лабораторид ашигладаг уусмалыг авахад ашигладаг. Жолооч нар хүртэл нэрмэл ус хэрэглэж, электролитийн түвшинг хадгалахын тулд батерейнд нэмдэг.
Мөн нэгэн төрлийн уусмалаас хатуу бодис авах шаардлагатай бол хэрэглэнэ ууршилт, эсвэл талсжилт
Талсжилт
Хатуу бодисыг тусгаарлах, цэвэршүүлэх нэг арга бол талстжилт юм. Халах үед бодисын усанд уусах чадвар нэмэгддэг нь мэдэгдэж байна. Энэ нь уусмалыг хөргөхөд тодорхой хэмжээний бодис нь талст хэлбэрээр тунадаг гэсэн үг юм. Үүнийг туршилтаар шалгацгаая.
Үзүүлэн үзүүлэх туршилт.Багшийн усыг нэрэхдээ “өнгөтгөдөг” калийн бихромат хэмээх үзэсгэлэнтэй улбар шар өнгийн талстуудыг санаж байна уу? Энэ давснаас 30 гр орчим аваад калийн перманганатын хэд хэдэн талстаар "бохируулъя". Оруулсан хольцоос үндсэн бодисыг хэрхэн цэвэрлэх вэ? Хольцыг 50 мл буцалж буй усанд уусгана. Уусмалыг хөргөхөд бихроматын уусах чадвар эрс буурч, бодис нь талст хэлбэрээр ялгарч, шүүж салгаж, дараа нь хэдэн миллилитр мөстэй усаар шүүлтүүрт угааж болно. Хэрэв та цэвэршүүлсэн бодисыг усанд уусгавал уусмалын өнгөөр та калийн перманганат агуулаагүй болохыг тодорхойлж болно. Калийн перманганат нь анхны уусмалд үлджээ.
Уусмалаас хатуу бодисыг талсжуулах нь уусгагчийг ууршуулах замаар хүрч болно. Химийн шилэн савны талаар суралцаж байхдаа тааралдсан ууршуулах аяганууд үүнд зориулагдсан болно.
Хэрэв уусмалаас шингэн уурших нь байгалийн жамаар явагддаг бол энэ зорилгоор тусгай зузаан ханатай шилэн савыг ашигладаг бөгөөд тэдгээрийг талстжуулагч гэж нэрлэдэг. Та ч бас тэдэнтэй уулзсан практик ажил № 1.
Байгалийн хувьд давстай нуурууд нь талстжих өвөрмөц усан сан юм. Ийм нууруудын эрэг дээрх усны ууршилтаас болж асар их хэмжээний давс талсжиж, цэвэршүүлсний дараа бидний ширээн дээр дуусдаг.
Газрын тос нэрэх
Нэрэлтийг зөвхөн бодисыг хольцоос цэвэрлэхэд ашигладаг төдийгүй хольцыг тус тусад нь хуваахад ашигладаг - буцалгах цэгээр ялгаатай фракцууд. Жишээлбэл, тос нь маш нарийн төвөгтэй найрлагатай байгалийн хольц юм. Газрын тосыг бутархай нэрэх явцад шингэн нефтийн бүтээгдэхүүнийг олж авдаг: бензин, керосин, дизель түлш, мазут болон бусад. Энэ процессыг тусгай төхөөрөмжид хийдэг - нэрэх баганууд (Зураг 73). Хэрэв танай хотод газрын тос боловсруулах үйлдвэр байгаа бол та эдгээрийг харсан байх химийн төхөөрөмж, энэ нь тосыг амьдралд чухал, шаардлагатай гэж тасралтгүй хуваадаг орчин үеийн нийгэмбүтээгдэхүүн (Зураг 74).
Бензин бол гол түлш юм суудлын автомашинууд. Трактор, ачааны машинууд өөр газрын тосны бүтээгдэхүүн ашигладаг. дизель түлш(дизель). Орчин үеийн онгоцны түлш нь ихэвчлэн керосин юм. Энэхүү жижиг жишээн дээр та тос нэрэх зэрэг үйл явц орчин үеийн амьдралд ямар чухал болохыг ойлгож чадна.
 |
Цагаан будаа. 74.
|
Шингэн агаарыг бутархай нэрэх
Аливаа хий ямар ч харьцаатай холилддог гэдгийг та аль хэдийн мэддэг болсон. Хийн хольцоос бие даасан бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг тусгаарлах боломжтой юу? Даалгавар амар биш. Гэхдээ химич нар маш үр дүнтэй шийдлийг санал болгосон. Хийн хольцыг шингэн уусмал болгон хувиргаж, нэрэх боломжтой. Жишээлбэл, агаарыг хүчтэй хөргөх, шахах замаар шингэрүүлж, дараа нь бие даасан бүрэлдэхүүн хэсгүүд (фракцууд) өөр өөр буцалгах цэгтэй тул дараалан буцалгахыг зөвшөөрдөг. Шингэн агаараас хамгийн түрүүнд азот ууршдаг (Зураг 75), хамгийн бага буцлах цэгтэй (-196 ° C). Дараа нь хүчилтөрөгч, аргоны шингэн хольцоос аргоныг (-186 ° C) зайлуулж болно. Үлдсэн зүйл бол бараг цэвэр хүчилтөрөгч бөгөөд энэ нь техникийн зориулалтаар нэн тохиромжтой: хийн гагнуур, химийн үйлдвэрлэл. Гэхдээ эмнэлгийн зорилгоор үүнийг илүү цэвэршүүлэх шаардлагатай.
Ийм аргаар олж авсан азотыг аммиак үйлдвэрлэхэд ашигладаг бөгөөд энэ нь эргээд азотын бордоо, эмийн болон тэсрэх бодис, азотын хүчил гэх мэтийг үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг.
Аргон гэж нэрлэгддэг гагнуурын тусгай төрөлд эрхэм хийн аргоныг ашигладаг.
1. Нэрэлт эсвэл нэрэх гэж юу вэ? Энэ нь юунд үндэслэсэн бэ?
2. Ямар төрлийн усыг нэрмэл гэж нэрлэдэг вэ? Та яаж авах вэ? Үүнийг хаана ашигладаг вэ?
3. Газрын тосыг нэрэх явцад ямар нефтийн бүтээгдэхүүн гардаг вэ? Тэдгээрийг хаана ашигладаг вэ?
4. Агаарыг хэрхэн салангид хий болгон ялгах вэ?
5. Ууршилт (талсжилт) нь нэрэхээс (нэрэх) юугаараа ялгаатай вэ? Шингэн хольцыг ялгах хоёр аргыг юунд үндэслэдэг вэ?
6. Ууршилт ба талстжих процессуудын хооронд ямар ялгаа байдаг вэ? Уусмалаас хатуу бодисыг тусгаарлах хоёр аргыг юунд үндэслэдэг вэ?
7. -аас жишээ хэлнэ үү Өдөр тутмын амьдрал, үүнд ууршуулах, нэрэх аргыг ашигладаг.
8. 250 г 5%-ийн уусмалыг ууршуулахад ямар хэмжээний давс гаргаж авах вэ? Энэ уусмалаас нэрэх замаар ямар хэмжээний ус авч болох вэ?
ПРАКТИК АЖИЛ №4.
Өсөн нэмэгдэж буй давсны талстууд
(гэрийн туршилт)
Эхлэхээсээ өмнө ажлаа хийх, түүний тайлбарыг эцэс хүртэл анхааралтай уншина уу.
Юуны өмнө туршилтанд тохирох давсыг сонгох хэрэгтэй. Усанд маш сайн уусдаг аливаа давс (зэс эсвэл төмрийн сульфат, хөнгөн цагаан гэх мэт) талстыг ургуулахад тохиромжтой. Хүснэгтийн давс - натрийн хлорид нь бас ажиллах болно.
Танд хэрэгтэй тоног төхөөрөмж:
Давсны уусмал бэлтгэх литрийн сав эсвэл жижиг сав;
Модон халбага эсвэл хутгагч мод;
Уусмалыг шүүх зориулалттай хөвөн ноос бүхий юүлүүр;
1 литрийн багтаамжтай өргөн хүзүүтэй термос (уусмал аажмаар хөргөж, дараа нь том талстууд ургах шаардлагатай).
Хэрэв танд юүлүүр эсвэл тохирох халуун ус байхгүй бол та өөрөө хийж болно.
Юүлүүр хийхийн тулд ундааны хуванцар савыг аваад, зурагт үзүүлсэн шиг хүзүүг хайчаар сайтар таслана. 76.
Дулааны оронд ердийн шилэн литрийн лонхтой болно. Үүнийг картон эсвэл хөөсөн хайрцагт хийнэ. Том хайрцаг авах шаардлагагүй, гол зүйл бол энэ нь саванд бүрэн нийцдэг. Хайрцаг ба савны хоорондох зайг өөдөс эсвэл хөвөн ноосоор сайтар битүүмжилнэ. Савыг сайтар битүүмжлэхийн тулд танд хуванцар таг хэрэгтэй болно.
Халуун ханасан давсны уусмал бэлтгэнэ. Үүнийг хийхийн тулд савыг хагас халуун усаар дүүргэнэ (түлэгдэхгүйн тулд буцалж буй ус хэрэглэх шаардлагагүй). Хэсэг болгон давс нэмээд хутгана. Давс уусахаа болих үед уусгаагүй талстууд тунаж үлдэхийн тулд уусмалыг нэг эсвэл хоёр минут байлгана. Халуун уусмалыг хөвөн ноосоор дүүргэсэн юүлүүрээр цэвэр халуун саванд шүүнэ. Термосыг таглаатай таглаад уусмалыг хоёроос гурван цагийн турш аажмаар хөргөнө.
Уусмалыг бага зэрэг хөргөнө. Одоо түүнд үрийг оруулаарай - утас дээр өлгөөтэй давсны талст. Үрийг нэвтрүүлсний дараа савыг таглаатай таглаад удаан хугацаагаар үлдээгээрэй. Том болор ургахад хэдэн өдөр, бүр долоо хоног шаардагдана.
Ихэвчлэн утас дээр хэд хэдэн талст ургадаг. Нэг том болор ургахын тулд илүүдэл хэсгийг үе үе арилгах шаардлагатай байдаг.
Туршилтын нөхцөл, түүний үр дүнг бүртгэх нь чухал бөгөөд бидний хувьд эдгээр нь үүссэн болорын шинж чанарууд юм. Хэрэв хэд хэдэн талстыг олж авбал хамгийн томын тайлбарыг өгнө.
Үүссэн болорыг шалгаж, асуултанд хариулна уу.
Та болорыг хэдэн өдөр ургуулсан бэ?
Түүний хэлбэр нь юу вэ?
Кристал ямар өнгөтэй вэ?
Энэ нь ил тод байна уу, үгүй юу?
Кристал хэмжээсүүд: өндөр, өргөн, зузаан.
Кристал масс.
Үүссэн болорыг тоймлон зурж эсвэл гэрэл зураг.
ПРАКТИК АЖИЛ №5.
Хоолны давсыг цэвэрлэх
Энэ ажлын зорилго нь цэвэрлэх явдал юм ширээний давсголын элсээр бохирдсон.
Танд санал болгож буй бохирдсон хоолны давс нь натрийн хлоридын талст ба элсний нэг төрлийн бус холимог юм. Үүнийг салгахын тулд хольцын бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн шинж чанар, жишээлбэл, усанд уусах чадварын ялгааг ашиглах шаардлагатай. Та бүхний мэдэж байгаагаар хоолны давс усанд сайн уусдаг бол элс нь бараг уусдаггүй.
Багшийн өгсөн бохирдсон давсыг аяганд хийж, 50-70 мл нэрмэл ус нэмнэ. Давсыг усанд бүрэн уусгах хүртэл агуулгыг шилэн саваагаар хутгана.
Давсны уусмалыг элснээс шүүж салгаж болно. Үүнийг хийхийн тулд суулгацыг Зураг дээр үзүүлсэн шиг угсарна. 77. Шилэн саваа ашиглан шилний агуулгыг шүүлтүүр дээр болгоомжтой хийнэ. Ил тод шүүгдс нь цэвэр шилэн аяга руу урсаж, анхны хольцын уусдаггүй бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь шүүлтүүр дээр үлдэх болно.
Шилэн дэх шингэн нь хоолны давсны усан уусмал юм. Үүнээс цэвэр давсыг ууршуулах замаар ялгаж авч болно. Үүнийг хийхийн тулд 5-7 мл шүүсэн шингэнийг шаазан аяганд хийнэ, аяга тавагны цагирагт хийж, спиртийн чийдэнгийн дөл дээр сайтар халааж, агуулгыг нь шилэн саваагаар байнга хутгана.
Уусмалыг ууршуулсаны дараа олж авсан давсны талстыг анхны бохирдсон давстай харьцуулна уу. Бохирдсон давсыг цэвэрлэхэд ашигласан техник, үйлдлүүдээ жагсаана уу.
Зөвхөн 20-р зуунд л технологид үнэхээр өргөн цар хүрээтэй хэрэглээг олсон ч түүний үндэс нь 18-р зуунаас эхэлдэг. Шинжлэх ухааны нийгэмлэг аргон битгий хэл хүчилтөрөгч, азотын оршин тогтнох тухай ойлголтгүй байсан зуун. Агаарыг бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд хуваах боломжгүй бие даасан элемент гэж үздэг. Тухайн үеийн зонхилох үзэл бодлын дагуу зарим бодисын шаталтын шинж чанарыг тэдгээрийн доторх шатамхай бүрэлдэхүүн хэсэг болох флогистонын агууламжаар тодорхойлдог байв. Материал дахь флогистон хэдий чинээ их байна, төдий чинээ шатамхай, ялгарах үед илүү их дулаан ялгаруулдаг.
Бодит байдлыг илүү оновчтой дүрслэх үндэс суурийг Шведийн химич Карл Шееле болон түүний англи хамтрагч Жозеф Пристли нар тавьсан бөгөөд тэд тодорхой нарийн төвөгтэй нэгдлүүдийг халаах замаар салгаж, лааны дөл ердийнхөөс хамаагүй илүү гэрэлтдэг "шатамхай агаар" гаргаж авсан. Шееле цааш явав: дулаалгатай саванд бодис шатаах үед агаарын хэмжээ хорин хувиар буурч, үлдсэн агаарт шатах боломжгүй болохыг харуулсан. Гэсэн хэдий ч флогистоны онолыг дагаж мөрдөх нь эдгээр шилдэг эрдэмтдийг тогтсон догмагийн хүрээнд тодорхой баримтуудын талаар нэг юм уу өөр тайлбар гаргахад хүргэв. Эхнийх нь хэд хэдэн туршилт хийсний дараа шаталтын шинэ онолыг дэвшүүлж, агаар нь шатдаг (хүчилтөрөгч) ба идэвхгүй (азот) гэсэн хоёр хэсгээс бүрддэг бөгөөд бодис нь шатах үед хүчилтөрөгчтэй нэгдэж, түүнийг холбодог. , Lavoisier байсан. Нарийвчлалтай жинлэх замаар тэрээр шаталтын бүтээгдэхүүний масс нь анхны бодисын массаас үргэлж их байдаг гэдгийг тогтоожээ. Үүний зэрэгцээ тодорхой урвалжуудыг шатаасан битүүмжилсэн колбоны масс өөрчлөгдөөгүй. Шаталтын явцад агаарын хэмжээ буурч байгааг Шееле тогтоосонтой хослуулан Лавуазье агаарын реактив хэсэг нь анхны бодистой холбогдож, шаталтын бүтээгдэхүүнийг үүсгэдэг гэж дүгнэжээ. Хүчилтөрөгч, азотыг ингэж нээсэн юм.
Үүний зэрэгцээ эдгээр хийг үйлдвэрлэлийн хэмжээнд ашиглахаас өмнө олон жил өнгөрчээ. 19-р зууны эхний гуравны хоёрт хүчилтөрөгчийг лабораторийн аргаар маш бага хэмжээгээр авдаг байсан тул үүнийг өргөнөөр ашиглах талаар огт яриагүй. Энэ нь парадокс мэт санагдах болно: агаар мандал нь хүчилтөрөгч, азотын бүхэл бүтэн далай бөгөөд эдгээр хоёр хийг салгах арга замыг хайж олоход л үлдэж, тэдгээрийг олж авах асуудал шийдэгджээ. Үүний зэрэгцээ буцалж буй температурын зөрүүгээс болж агаарыг хүчилтөрөгч, азот болгон ялгах хамгийн байгалийн арга нь удаан хугацааны туршид боломжгүй хэвээр байв. Юуны өмнө, гүн гүнзгий агаар хөргөх хэрэгцээтэй холбоотой. Ерөнхийдөө азот ба хүчилтөрөгчийг "байнгын" хий, өөрөөр хэлбэл шингэрүүлэх боломжгүй хий гэж үздэг байв. Мэдээжийн хэрэг, энэ нь эдгээр хийн зарим үндсэн шинж чанар биш харин шаардлагатай арга, технологи дутмаг байгааг харуулж байна.
Ийнхүү агаар мандлын хийг цэвэр хэлбэрээр нь үйлдвэрлэлийн аргаар үйлдвэрлэхэд тулгарч буй гол бэрхшээлүүдийн нэг нь хөргөлтийн технологийн төгс бус байдал байв. Польшийн физикч Ольшевски, Вроблевски (Краковын их сургууль) нар хүчилтөрөгч, азотыг шингэрүүлэхийн тулд каскадын хөргөлтийн зарчмыг ашигласан Жеймс Дьюар (Их Британи)тай зэрэгцэн энэ саадыг даван туулахыг оролдсон анхны хүмүүсийн нэг байв. Хожим нь ижил схемийг ашиглан Каммерлингх Оннес (Нидерланд) шингэн агаарыг олж авсан. Аргын мөн чанар нь янз бүрийн ажлын бодис бүхий хэд хэдэн шахалтын төрлийн хөргөгч ашиглан температурыг тогтмол бууруулах явдал юм.
Каскадын үйл явцын үйл ажиллагааны зарчмыг Зураг дээр ашиглан харж болно. 1.
Нэгдүгээрт, хөргөгчөөр сонгосон хийг компрессор ашиглан өндөр шахалтаар тасалгааны температурт шингэрүүлнэ. Шахалтын үед гарсан дулааныг усан хөргөлтийн системээр зайлуулдаг. Шингэрүүлсэн хий нь ууршуулагч руу бага даралттай нийлүүлэгдэж, буцалгаж, дулааныг зайлуулж, дараа нь компрессор руу орж, дахин шингэрүүлнэ. Энэ тохиолдолд эхний шатны ууршуулагч нь хоёр дахь шатны шингэрүүлсэн хөргөлтийн шингэнийг хөргөх банн юм. Мэдээжийн хэрэг, үе шат бүрт буцалгах цэг нь шаардлагатай хөргөлтийн түвшинд тохирсон хөргөгчийг сонгоно.
Цагаан будаа. 1. Уур шахах хөргөгч: 1 – компрессор; 2 - ус; 3 - хөргөлтийн системийн сав; 4 - тохируулагч; 5 - шингэн; 6 - ууршуулагч (криостат)
Каскадын процесс нь агаарын үндсэн шингэрүүлэх чадварыг харуулсан техникийн хий үйлдвэрлэх түүхэнд чухал үүрэг гүйцэтгэсэн. Гэсэн хэдий ч хожим энэ нь илүү дэвшилтэт технологийн схемд байр сууриа өгсөн.
Германы энэ физикчийн 1895 онд санал болгосон Линдэгийн арга нь Жоул-Томпсоны эффект дээр суурилдаг бөгөөд энэ нь хий нь ямар нэгэн гидродинамик эсэргүүцэл (ротллинг)-ээр тэлэх үед түүний температурыг өөрчлөхөөс бүрддэг. Бодит хийн дотоод энерги нь бөөмс хоорондын таталцлын боломжит энерги ба тэдгээрийн эмх замбараагүй хөдөлгөөний кинетик энергиэс бүрддэг. -тэй эрчим хүчний солилцоо байхгүй үед хий тэлэх үед гадаад орчинмолекулуудын хоорондын харилцан үйлчлэлийн боломжит энерги нь тэдгээрийн хоорондын зай нэмэгдэх тусам нэмэгддэг. Молекулуудыг бие биенээсээ илүү хол зайд "татах" улмаас боломжит энергийн өсөлт нь тэдний кинетик энерги (дулааны хөдөлгөөний энерги), улмаар температурын бууралтаар нөхөгддөг. Үнэн бол үүнтэй төстэй нөлөө нь зөвхөн тодорхой температурын босго хүртэл ажиглагддаг бөгөөд түүнээс дээш тэмдэг нь өөрчлөгддөг: одоо хий нь өргөжих тусам халдаг. Энэ тохиолдолд боломжит энерги өөрөө тэмдгийг өөрчилдөг. Хэрэв өмнө нь (тодорхой температур хүртэл) таталцлын хүчээр тодорхойлогддог байсан бол одоо түлхэлтийн хүч давамгайлж байна. Мөн тэлэлт (эсрэгээр) өгдөг нэмэлт өсөлтмолекулуудын дулааны хөдөлгөөн. Хэвийн температурт ижил төстэй "урвуу" Жоул-Томпсон нөлөө нь устөрөгчийн шинж чанар юм.
Гэсэн хэдий ч агаарыг нэлээд том температурын хязгаарт тохируулан хөргөдөг бөгөөд энэ нь Линдэгийн мөчлөгт энэ шинж чанарыг ашиглах боломжтой болсон. Үүний дотор агаарыг компрессороор 200 атмосферийн даралтаар шахаж, шахалтын дулаан нь дулаан солилцуурт гарч, тохируулагч хавхлагаар урсаж, өргөжиж, хөргөнө. Хөргөсөн агаар нь ижил дулаан солилцуураар урсдаг боловч нөгөө талаас шахсан хийн шинэ хэсгээс дулааныг авч, дараа нь өөрөө шахалтанд ордог. Энэ маягаар нэлээд удаан эргэлдэж байх үед агаар ийм температурт хөргөж, багасгах үед хэсэг нь шингэрч эхэлдэг. Гэсэн хэдий ч Линдэгийн гавьяа нь агаар шингэрүүлэх ажлыг үйлдвэрийн суурь дээр тавьж чадсандаа төдийгүй, юуны түрүүнд шингэрүүлсэн агаарыг ялгаж, өндөр цэвэршүүлсэн азот, хүчилтөрөгч гаргаж авсанд оршдог.
Үүнийг хийхийн тулд энгийн нэрэх нь шаардлагатай цэвэршилттэй бүтээгдэхүүнийг гаргаж чадаагүй тул үүссэн шингэн агаарыг давхар засч залруулах аргыг ашигласан. Хүчилтөрөгчийн буцалгах цэг (-183 ° C) нь азотын буцлах температураас (-196 ° C) арван гурван хэмээр өндөр байсан ч азотыг ууршуулах замаар эдгээр хийг бүрэн салгах боломжгүй байв.
Нэрэлтийн баганын санаа нь буцалгах багатай бүрэлдэхүүн хэсэг (манай тохиолдолд азот) -аар баяжуулсан шингэний эсрэг хөдөлгөөнийг өндөр буцалгах бүрэлдэхүүн хэсэг (хүчилтөрөгч) -ээр баяжуулсан хийн хольцын уур руу шилжүүлэх явдал юм. Шингэнийг баганын дээд хэсгээс нийлүүлж, хийн хольц нь доод талаас нь ууршдаг.
Фазын контактын гадаргууг нэмэгдүүлэхийн тулд нэрэх хавтанг ашигладаг. Тэдэнтэй харьцах үед хий нь хэсэгчлэн өтгөрдөг, шингэн нь хэсэгчлэн ууршдаг. Энэ тохиолдолд голчлон хийн өндөр буцалгах хэсэг нь шингэн төлөвт шилжиж, шингэний бага буцалгах хэсэг нь ууршдаг. Ийм солилцооны үр дүнд хийн хольцын дээшээ урсах урсгал нь бага буцалгах бүрэлдэхүүнээр баяжиж, доошоо урсах шингэний урсгал нь өндөр буцалгах бодисоор баяждаг. Уламжлалт нэрэх баганад урвуу шингэний урсгалыг бий болгохын тулд баганын гаралтын хэсэгт олж авсан бага буцалгах бүрэлдэхүүн хэсгийн хэсэг нь өтгөрүүлж, буцааж илгээдэг.
Асуудал нь шингэн агаарыг "нэг дор" салгах боломжгүй юм. Хамгийн үр дүнтэй нэрэх баганыг ашигласнаар бид гаралтын үед нэлээд цэвэр азотыг олж авах боломжтой боловч баганын доод хэсэгт агаарын анхны найрлагатай харьцуулахад сүүлийнх нь баяжуулсан азот ба хүчилтөрөгчийн холимог үлдэх болно.
Тийм ч учраас Линде давхар нэрэх схемийг санал болгосон. Тэдгээрт болж буй үйл явцыг товч тайлбарлая (Зураг 2).
- 1) Шингэрүүлсэн агаарыг эхний (доод) нэрэх баганад нийлүүлдэг бөгөөд энэ нь нэрэх явцад бараг цэвэр азот ба азот-хүчилтөрөгчийн холимогт хуваагддаг.
- 2) Азот нь эхний баганын дээд хэсэгт өтгөрдөг, тэндээс авч, дараа нь шингэн хэлбэрээр хоёр дахь (дээд) баганын орой руу илгээгдэж, доош урсах шингэний урсгалыг үүсгэдэг.
- 3) Азот-хүчилтөрөгчийн хольцыг хоёр дахь баганын дунд хэсэгт нийлүүлнэ. Үйл явц тасралтгүй явагдаж байгаа тул нэг талаас хүчилтөрөгчөөр баяжуулсан ууршуулагчаас хийн урсгал, нөгөө талаас азотоор баяжуулсан шингэн нь дээрээс доош урсах нь түүнийг хүлээж байна.
- 4) Ийм "галд" өртсөний дараа азот-хүчилтөрөгчийн хольц нь өмнө нь тайлбарласан зарчмын дагуу салж эхэлдэг. Эцсийн эцэст цэвэр азот нь хийтэй хамт дээшилж, доод хэсэгт цэвэр хүчилтөрөгч хуримтлагддаг.
Санал болгож буй схемийн дэгжин байдал нь бусад зүйлсийн дунд хоёр дахь баганын ууршуулагч нь эхнийх нь конденсатор болдогт оршино. Энэ нь эрчим хүчний хэрэглээг мэдэгдэхүйц бууруулах боломжийг танд олгоно. Үүний зэрэгцээ шаардлагатай температурын горимхоёр баганын даралтын зөрүүгээр хангагдах ба автоматаар хадгалагдана.
Линдетэй зэрэгцэн Францын эрдэмтэн Клод агаар тусгаарлах чиглэлээр ажиллаж байв. Үүний зэрэгцээ, урьдчилсан шингэрүүлэхийн тулд тэрээр тохируулагчийг ашиглаагүй, харин өргөтгөгч - хий, өргөжиж, ажиллаж, хөргөдөг машинуудыг ашигласан. Энэ технологи нь бага температурт механик эд ангиудыг ажиллуулахад бэрхшээлтэй тул Линдегийн санал болгосон технологиос үр дүн багатай болсон. Үүний зэрэгцээ, 30-аад оны эхээр турбоэкспандерийг ерөнхийд нь боловсруулсан бөгөөд үүнд агаар (эсвэл бусад хий) өргөжиж, турбины ирийг эргүүлж, улмаар хөргөж, дараа нь шингэрүүлдэг. Ийм төхөөрөмжийг бүр хэсэгчлэн ашиглаж эхэлсэн аж үйлдвэрийн үйлдвэрлэл, гэхдээ нэлээд бага үр ашигтай байсан. Турбо экспандер ашиглах шинэ нээлтийг П.Л.Капица өгсөн бөгөөд тэрээр тодорхой мэт санагдсан санааг дэвшүүлсэн боловч урьд өмнө хэн ч бодож байгаагүй юм. Өмнө нь уурын турбинтай төстэй шинж чанартай турбиныг хий шингэрүүлэхэд ашигладаг байсан. Капица түүний дотор ажиллаж буй хүйтэн шахсан агаар нь уураас илүү шингэнтэй ойрхон шинж чанартай байдагт анхаарлаа хандуулав. Энэ нь түүнийг шинэ турбо экспандерын загвар болгон усан турбин авахыг өдөөсөн: "... Турбо тэлэгчийн зөв сонгосон төрөл нь ус ба уурын турбины хооронд буулт хийх болно."- Капица итгэж байна. Энэ нь хийн шингэрүүлэх үр ашгийг үнэхээр эрс нэмэгдүүлсэн тул одоо шингэн агаар үйлдвэрлэх үндэс нь Капицагийн боловсруулсан турбоэкспандер юм. Дараа нь түүнийг тусгаарлах нь Линдегийн санал болгосон схемийн дагуу явагдана.
Цагаан будаа. 2. Давхар засах аппарат: 1, 2 – баганын залруулах; 3 - конденсатор-ууршуулагч
Гэсэн хэдий ч агаар нь зөвхөн азот, хүчилтөрөгчөөс бүрддэг. Энэ нь аргон, неон, криптон, ксенон зэрэг бага хэмжээний инертийн хий агуулдаг. Бага буцалгах бүрэлдэхүүн хэсэг болох неоныг гелийтэй хамт хоёр дахь нэрэх баганын таган дор цуглуулдаг. Неон-гелийн хольц нь эсрэг урсгалтай рефлюкс конденсаторт азотоос цэвэрлэгддэг. Үүнээс неоныг өөрөө шингээх аргаар гаргаж авдаг. Криптон ба ксенон нь өндөр буцалгах бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хувьд хүчилтөрөгчтэй хамт багана руу ордог. Хүчилтөрөгч-криптон-ксенон хольцыг нэмэлт баганад цэвэр хүчилтөрөгч болон "анхдагч баяжмал" гэж ялгаж, инертийн хийн агууламж анхны хольцоос өндөр байдаг. Мөн криптон ба ксеноныг анхдагч баяжмалаас шингээх замаар тусгаарладаг.
Аргонтой бол илүү хэцүү байдаг. Түүний буцлах цэг нь хүчилтөрөгчөөс бага боловч азотоос өндөр байдаг. Тиймээс нэг хэсэг нь хүчилтөрөгчөөр, нөгөө хэсэг нь азотоор гарч ирдэг. Ийм үйл явдал үүсэхээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд тэнд байрлах хольцын тодорхой хэсгийг баганын дунд хэсгээс авч, нэмэлт тусгаарлах багана руу чиглүүлж, аргоноос чөлөөлөгдсөн хүчилтөрөгч-азотын хольцыг буцааж, аргон баяжмалыг цаашид цэвэршүүлэх зорилгоор нийлүүлдэг.
Өнөөдөр криогенээс гадна хий ялгах өөр аргууд байдаг гэдгийг анхаарна уу.
Жишээлбэл, шингээх арга нь бага өртөгтэй, хянахад хялбар байдаг үйлдвэрлэлийн үйл явцмөн үүссэн хийнүүдийн цэвэр байдлын нэлээд өндөр түвшин. Энэ арга нь зарим бодисын тодорхой хийг тусгайлан (ихэвчлэн) шингээх чадварт суурилдаг. Азот үүсэх үед даралттай агаарыг нүүрстөрөгчийн молекул шигшүүр агуулсан шингээгч рүү нийлүүлдэг (Зураг 3). Үүний үр дүнд хүчилтөрөгч нь шингээгчээр шингэж, гаралт нь азот юм. Үүний зэрэгцээ шингээгч шингээх хүчилтөрөгчийн хэмжээ хязгаарлагдмал тул молекулын шигшүүрүүдийг байнга шинэчилж байх шаардлагатай. Энэ нь ихэвчлэн даралтыг суллах замаар хийгддэг: шингээгчийн гадаргуугаас хүчилтөрөгч ууршиж, сүүлийнх нь шинэ агаарын багцыг салгахад бэлэн байдаг.
Хүчилтөрөгч авахын тулд азотыг хүчилтөрөгчөөс илүү хурдан алюминосиликат шигшүүрээр шингээж авдаг гэдгийг ашиглана уу. Тиймээс алюминосиликат дүүргэлт бүхий шингээгчээр агаарыг дамжуулснаар 95% хүртэл цэвэршилттэй хүчилтөрөгч гарна.
Цагаан будаа. 3. Хийнүүдийг шингээх аргаар ялгах:
а) шингээх аргаар агаараас азот авах схем;
б) шингээх хий ялгах суурилуулалт
Агаарыг ялгах мембран арга нь агаар мандлаас хий авах өөр нэг арга юм. Энэ нь агаарын бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь хий нэвчих мембран, ихэвчлэн полимер, янз бүрийн хурдаар дамждаг (Зураг 4). Энэ тохиолдолд агаарыг даралтын дор олон хөндий полимер утаснаас бүрдэх мембран модульд нийлүүлж, тэдгээрт хийн тусгаарлах давхарга тавьдаг. Хүчилтөрөгч ба аргон молекулууд мембранаар "түлхэгдэж", утаснуудад азотоор баяжуулсан хийн хольц үлддэг. Хэд хэдэн мембран модулиудаар агаарыг дараалан шүүх нь нэлээд цэвэр азотыг (99.9% хүртэл) авах боломжийг олгодог.
Цагаан будаа. 4. Мембран хийн ялгаралт:
а) мембран - хөндий полимер утас;
б) мембран тусгаарлах суурилуулалт
Агаарыг ялгах мембран болон шингээх аргууд нь харьцангуй цэвэр азотыг олж авах боломжийг олгодог боловч аргон болон бусад хий зэргийг дурдахад техникийн хэрэгцээнд шаардагдах цэвэршилттэй хүчилтөрөгчийг ялгаруулж чаддаггүй. Тиймээс өнөөдөр хий ялгах гол арга нь криогенийн аргаар цэвэршүүлэх арга хэвээр байгаа бөгөөд энэ нь бараг хольцгүй эцсийн бүтээгдэхүүнийг авах боломжийг олгодог.
Бутархай нэрэх гэдэг нэр томьёо нь ууршилт ба конденсацын үйл явцын дараалсан давталт гэж ойлгох ёстой.
Шулуутгах гэдэг нь ууршилт ба конденсацын үйл явцын тасралтгүй давтагдах үйл явц юм.
Бутархай нэрэх нь буцалж буй шингэний нэгэн төрлийн хольцыг ялгахад хэрэглэгддэг өөр өөр температурмөн бие биетэйгээ байнга буцалж буй хольц үүсгэдэггүй. Аливаа бутархай нэрэлтийн үндэс нь Д.П.Коноваловын нээсэн шингэн-уурын систем дэх фазын тэнцвэрийн тухай хууль юм: "Уур нь тэр бүрэлдэхүүн хэсэгтэй баяждаг бөгөөд үүнийг шингэнд нэмбэл буцлах температурыг бууруулдаг?" (өөрөөр хэлбэл, илүү амархан буцалгах) ба хольцыг илүү төгс салгахад үйлчилдэг, ялангуяа түүний бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн буцалгах цэгүүдийн бага зэрэг ялгаатай тохиолдолд.
Багана дахь уур ба шингэний хоорондох контактын гадаргуу их тул дулаан дамжуулалтыг хөнгөвчлөх ба фазын тусгаарлалт (уур ба шингэн) сайжирна. Үүнээс үүдэн нэрэх колбонд буцаж ирэх шингэн фаз нь ууршимхай чанар багатай бүрэлдэхүүнээр, дээшээ орж буй хийн фаз нь илүү дэгдэмхий бүрэлдэхүүнээр баяждаг.
Фазын тэнцвэрийн диаграммаас харахад ямар ч буцалгах цэг дэх уурын фаз нь шингэний үе шаттай харьцуулахад бага буцалгах бүрэлдэхүүн хэсэг их хэмжээгээр агуулагддаг; Энэ тохиолдолд буцалгах цэг бүр нь шингэн ба уурын хатуу тодорхойлсон найрлагатай тохирч байна.
Ийнхүү буцалж буй хоёртын хольцоос үүссэн уур нь үргэлж хоёр бүрэлдэхүүн хэсгийг агуулдаг боловч тэдгээрийн илүү дэгдэмхий бодисоор баяжуулдаг (М1 найрлага). Ийм уурыг бүрэн өтгөрүүлэх үед уурын найрлагатай ижил шингэнийг олж авна. Энэ шингэнийг хоёрдогч нэрэх явцад уур үүсдэг (М2 найрлага), бүр бага буцалгах бүрэлдэхүүнээр баяжуулсан. Үүний үр дүнд эхний фракц бүрийн хувьд фазын тэнцвэрийн (нэрэх) нөхцөлийг олон удаа давтсаны үр дүнд эцсийн нэрэлтээс эхний фракцад өөр бүрэлдэхүүн хэсэг агуулаагүй хольцын бага буцалгах бүрэлдэхүүн хэсгийг олж авах боломжтой болно. Үүний дагуу сүүлчийн фракц нь анхны хольцын цэвэр өндөр буцалгах бүрэлдэхүүн хэсгээс бүрдэнэ. Энэ нь үндсэндээ бутархай нэрэх ялгах зарчим юм.
Тэдгээрийг лабораторид энгийн нэрэх багана болгон ашигладаг. янз бүрийн төрөлрефлюкс конденсаторууд (Зураг 46), тэдгээрийн үр ашиг өндөр байх тусам тэдгээрийн гадаргуугийн талбай том болно.
Рефлюкс конденсаторын нөлөө нь буцалж буй уусмалын уурыг бүрэн хөргөхгүй байх үед илүү их буцалж буй шингэний уурын хэсэгчилсэн конденсац үүсдэг. Үүссэн завсрын конденсатыг рефлюкс гэж нэрлэдэг.
Рефлюкс нь урвалын колбонд буцаж урсаж, уур нь бага буцалгах цэг бүхий бүрэлдэхүүн хэсгүүдээр баяжуулж, хөргөгчинд орж, бүрэн конденсацид ордог.
Дефлегматорууд нь 1-2оС орчим буцалгах цэгийн нарийхан конденсатын хэсгийг ялгаруулдаг.
Бутархай нэрэлтийн хувьд хольцыг рефлюкс конденсатор, термометр, хөргөгч, аллонж, хүлээн авагчтай нэрэх колбоноос бүрдэх төхөөрөмжид (Зураг 47) тараана.
Төхөөрөмжийг угсарч, суурилуулсны дараа ажлын хольцыг ачаална.
Цагаан будаа. 47.
Нэрмэл нь минутанд 30-40 дусал дуслаар хүлээн авагч руу орох ёстой. Эхний фракцын температурын хязгаарын дээд хязгаарт хүрэхэд хүлээн авагч өөрчлөгдөнө. Халаалтыг зогсоохгүйгээр тэд дараагийн фракцыг хоёр дахь хүлээн авагч руу үргэлжлүүлэн цуглуулдаг. Дараа нь хүлээн авагчийг гуравдахь болгон өөрчилнө. Нэрэлтийн колбонд 2-3 мл шингэн үлдэх үед нэрэлтийг зогсооно.
Бодисын хольцыг илүү сайн салгахын тулд хоёрдогч нэрэлтийг хийдэг. Эхний фракцыг нэрэх колбонд хийж, ижил температурын хязгаарт нэрэх болно. Яндангийн уурын температур эхний температурын интервалын дээд хязгаарт хүрэхэд нэрэх ажиллагааг зогсоож, төхөөрөмжийг хөргөнө. Эхний нэрэлтийн дунд хэсгийг нэрэх колбонд нэмж, дээр дурдсанчлан нэрэх ажиллагааг дахин эхлүүлнэ. Дунд хэсгийн нэрэлтийн төгсгөлд үлдэгдэлд гурав дахь хэсгийг нэмж, нэрэлтийг үргэлжлүүлж, 2, 3-р хүлээн авагч дахь фракцуудыг цуглуулдаг. Нэрэлтийг олон удаа давтах үед дундаж фракц мэдэгдэхүйц буурч, эхний болон гурав дахь фракцуудад хуваагдана. Энэ тохиолдолд хэт фракцуудын температурын хүрээ нарийсдаг. Ийм байдлаар буцалгах температурын хязгаар нь маш ойрхон байдаг бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хольцыг нэлээд сайн салгах боломжтой.
Азеотроп хольц нь буцалгах үед найрлага нь өөрчлөгддөггүй хоёр ба түүнээс дээш шингэний холимог, өөрөөр хэлбэл тэнцвэрийн шингэн ба уурын фазын ижил найрлагатай хольц юм.
Жишээлбэл, ус ба этилийн спиртийн азеотроп нь 95.57% C2H5OH агуулдаг бөгөөд 78.15 ° C-т буцалгана. Энэ нь этилийн спиртийн үйлдвэрлэлийн хүлээн зөвшөөрөгдсөн концентраци 96% -ийг тайлбарлаж байна: энэ нь азеотроп хольц бөгөөд цаашид нэрэх замаар фракцуудад хуваагдах боломжгүй юм. Азеотропын хольцын буцалгах цэг нь бага буцалгах бүрэлдэхүүн хэсгийн буцалгах цэгээс бага (эерэг азеотропууд) эсвэл их (сөрөг азеотропууд) байж болно.
Даралт өөрчлөгдөхөд буцалгах цэг төдийгүй азеотроп хольцын найрлага өөрчлөгддөг бөгөөд энэ нь тэдгээрийг цэвэр шингэнээс ялгаатай болгодог.
Азеотроп хольцыг ялгахад янз бүрийн технологи ашигладаг.
Хатуу сүвэрхэг материал дээр шингээлтийн улмаас бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн аль нэгийг зайлуулах.
Сүвэрхэг мембран дээр тусгаарлах
Нүх сүвэрхэг бус мембран дээр уурших
Агаар мандлын бус даралтаар, ялангуяа вакуум дор нэрэх, дээр дурдсаныг үзнэ үү.
Нэмэлт бүрэлдэхүүн хэсэгтэй нэрэх, гурвалсан (эсвэл түүнээс дээш) азеотроп үүсгэдэг
Хоёр бүрэлдэхүүн хэсэг эерэг азеотропын фазын диаграм.
нэрэх даралтат нунтаглах
Азеотроп гэдэг үг нь Грекийн jEein (буцалж буй) ба fsrpt (төлөв) гэсэн үгнээс гаралтай бөгөөд b- (биш) угтвартай хавсарч "буцлах үед өөрчлөгдөхгүй" гэсэн ерөнхий утгыг өгдөг.
Азеотроп нэрэх
Тодорхой харьцаагаар авсан олон бодисууд хоорондоо азеотроп хольц үүсгэдэг. Мэдэгдэж байгаа азеотроп хольцууд нь жишээлбэл, 96% этилийн спирт (ус) - bp. 78.15 ° C - хамгийн бага буцалгах цэг; 126 хэмийн тогтмол буцалгах цэгтэй төвлөрсөн гидробромик хүчил - хольцын хоёр бүрэлдэхүүн хэсэгтэй (устөрөгчийн бромид ба ус) харьцуулахад хамгийн их буцалгах цэг.
Хамгийн их буцалгах цэг бүхий азеотроп үүсгэдэг хоёр бодисын хольцыг халаахдаа эхлээд азеотропын хольцын найрлагатай харьцуулахад илүү их байгаа бүрэлдэхүүн хэсгийг нэрж авна. Үүний дараа хамгийн их буцалгах цэгтэй (уурын хамгийн бага даралттай) азеотропыг нэрж авна. Хамгийн бага буцалгах цэгтэй азеотроп үүсгэгч хольцыг нэрэхдээ эхлээд азеотроп хольцыг нэрж, дараа нь илүү гарсан бүрэлдэхүүн хэсгийг нэрж авна. Хамгийн бага буцалгах цэгтэй 3000 гаруй давхар азеотроп хольцыг мэддэг бөгөөд зөвхөн хамгийн ихдээ 250 орчим байдаг (дүрмээр бол эдгээр нь туйлын өндөр чанартай нэгэн төрлийн холимог юм)***.
Практикт азеотроп хатаах нь маш чухал юм. Үүнийг хийхийн тулд хатаах бодис руу устай азеотропын хольц үүсгэдэг, хүйтэнд устай холилдохгүй (жишээлбэл, бензол) нэгдэл нэмнэ. Дараа нь хольцыг халааж, нэрмэлийг доош чиглэсэн конденсаторт конденсацуулж, дүүргэсэн саванд цуглуулдаг. Бензолтой азеотроп хольц үүсгэдэг ус (хольцын буцалгах температур 60 ° C, ус 100 ° C, бензол 80 ° C) хүлээн авагчид хоёр давхаргад хуваагдана. Ийм байдлаар та бодисыг хатааж, ус ялгарах төгсгөлийг хянахаас гадна ус ялгарах урвалын явцыг ажиглахаас гадна усыг нэрэх замаар тэнцвэрийн урвалыг өөрчлөх боломжтой. хүссэн чиглэлд.
Мэдэгдэж буй азеотроп хольцыг номонд өгсөн болно: Гордон А., Форд Р. Химичийн хамтрагч. М., Мир, 1976. 28
Бензол, изомер ксилол, толуол, хлороформ, нүүрстөрөгчийн тетрахлорид нь ихэвчлэн азеотроп хатаах үед усыг салгахад ашиглагддаг. CHCl3 ба CCl4 нь уснаас хүнд гэдгийг мартаж болохгүй.
Бутархай нэрэхбүхэл бүтэн хүрээтэй чухал програмууджишээлбэл, шингэн агаараас хүчилтөрөгч, азот, сайн хий авах, газрын тос боловсруулах, согтууруулах ундаа үйлдвэрлэх (энэ бүлгийн оршил бичвэрийг үзнэ үү) гэх мэт.
Зураг дээр. Зураг 6.16-д ердийн лабораторийн бутархай нэрэх байгууламжийн бүдүүвч диаграммыг үзүүлэв. Босоо багана нь шилэн бөмбөлгүүдийг эсвэл санамсаргүй чиглэсэн богино урттай шилэн хоолойгоор дүүргэгдсэн байдаг. Оронд нь хөөс багана ашиглаж болно. Ийм багана нь доошоо урсаж буй шингэнтэй сублиматорын уурыг холбох боломжийг олгодог.
Хэзээ юу болохыг харцгаая найрлагын хоёр бүрэлдэхүүн хэсгийн хольцыг бутархай нэрэх xA(C) (Зураг 6.17). Энэ хольцыг халаах үед түүний температур C цэг хүртэл нэмэгддэг. Дараа нь шингэн буцалгаж эхэлнэ. Үүссэн уур нь илүү дэгдэмхий бүрэлдэхүүн хэсэг болох шингэнээс илүү баялаг юм. Буцалгах цэгт энэ уур болон шингэн нь тэнцвэрт байдалд байна. Энэ тэнцвэрт байдал нь фазын диаграмм дахь холболтын CD-тэй тохирч байна. Бутархай баганаар гарч буй уур нь аажмаар хөргөж, эцэст нь шингэн болж өтгөрдөг. Температурын энэ бууралтыг фазын диаграмм дээр DD босоо шугамаар дүрсэлсэн байна.D цэг дээр xA(D) найрлагатай конденсат болон xA(E) найрлагатай уурын хооронд шинэ тэнцвэр үүснэ. . Шингэн конденсат багана руу урсаж, уур нь дамжин урсдаг. Тиймээс баганын түвшин бүрт урсаж буй шингэн ба нэмэгдэж буй уур нь тэнцвэрт байдалд байна. Эдгээр тэнцвэрийг холбогч шугамаар илэрхийлдэг. Уур нь баганаар дээшлэх тусам дараалсан тэнцвэр бүрийг дамжин өнгөрөх тусам илүү дэгдэмхий бүрэлдэхүүнд улам баяждаг. Эцэст нь уур нь баганын дээд хэсэгт байрлах нүхээр гарч, конденсац болж, үүссэн шингэн нь хүлээн авагч руу урсдаг. Үүний зэрэгцээ колбонд байгаа шингэн нь дэгдэмхий чанар багатай бүрэлдэхүүн хэсгүүдээр улам бүр баяжуулж, улмаар буцалгах цэг нь аажмаар нэмэгддэг.
Баганын дээд хэсэгт байрлах нүхээр уурыг зайлуулж байгаа тул түүний доторх тэнцвэрт байдал тасралтгүй шилждэг. Колбыг тэнцвэрт байдалд хүрэхийн тулд хангалттай удаан халаахад л сайн салгах боломжтой болно. Практикт фракцийн нэрэлтийг ихэвчлэн олон бүрэлдэхүүн хэсэгтэй шингэний хольцыг салгахад ашигладаг.
Угандад гар хийцийн нэрэх төхөөрөмжид шар айргийг бутархай нэрэх замаар гаргаж авдаг "ингули" согтууруулах ундааны үйлдвэрлэл өргөн тархсан байна.Угандад ингули үйлдвэрлэх тусгай зөвшөөрөл эзэмшигчид бүтээгдэхүүнээ согтууруулах ундаа үйлдвэрлэдэг үйлдвэрийн архины үйлдвэрүүдэд зардаг. үүнээс "вараги" гэж нэрлэдэг. Гэрийн хийсэн ингули болон ижил төстэй гар хийцийн бүтээгдэхүүн согтууруулах ундааЗүүн Африкийн орнуудад үйлдвэрлэсэн , хэрэглэхэд аюултай, учир нь хоёр дахь хэсэг нь ихэвчлэн эхний болон гурав дахь фракцын хортой хольц агуулдаг. Ийм учраас Зүүн Африкийн ихэнх орнуудад ийм төрлийн согтууруулах ундаа үйлдвэрлэх, хэрэглэхийг хориглосон байдаг.
Ингули.Моласс болон гадил жимсний шүүсийг исгэх нь үйлдвэрлэдэг Африк шар айраг "Ингули", үүнээс гурван фракцыг нэрэх замаар цуглуулдаг.
Эхний хэсэг нь бага буцалгах хортой альдегид, кетон, спирт агуулдаг. Жишээлбэл, пропанал (48 ° C, хортой), пропанон (б. 56 ° C, хортой) ба метанол (64 ° C, маш хортой, хараа мууддаг) Энэ фракц устаж үгүй болдог.
Хоёрдахь нэрэх фракц нь зорилтот бүтээгдэхүүн inguli-г илэрхийлнэ. O. ус, этанол агуулсан. Этанол (этил спирт) нь буцалгах цэг нь 78 0С байна. бага хэмжээгээр хэрэглэвэл хор хөнөөлгүй (гэхдээ энэ бүлгийн эхэнд байгаа танилцуулгыг үзнэ үү).
Гурав дахь фракц нь 12-130 хэмийн буцалгах цэг бүхий спирт агуулдаг. Энэ фракц ч бас устгагдаж байна.