exploders.info - Портал по взрывчатым веществам и пиротехнике
  • Хим. реактивы
    • СЭП Кислотная тема. Практика. 2012-12-10 07:38:39
      • СЭП Получение конц. АК (путём перегонки разб. АК с конц. СК под вакуумом) + Получение конц. СК из её "отработки" (из разб. СК, полученной после концентрирования АК). 2012-12-19 19:38:34
АВТОРИЗАЦИЯ
ЛОГИН:
ПОРОЛЬ:
Автор: СЭП
2012-12-19 [#40674]

Получение конц. АК (путём перегонки разб. АК с конц. СК под вакуумом) + Получение конц. СК из её "отработки" (из разб. СК, полученной после концентрирования АК).

Форум: Хим. реактивы

Данная месага является моим скромным новогодним подарком обитателям ЭКСПа... Но т.к. завтра намечается конец света, то на всякий случай я выложу его сегодня :-))) Вообще можете считать данный пост практической частью к статье про вакуумную перегонку... Т.к. в принципе, это так и есть... Ну поехали что ле... Получение конц. АК путём перегонки разб. АК с конц. СК под вакуумом. Практика... Эммм... Даже не знаю с чего начать... К данному процессу я мягко гря не равнодушен :-) Особенно когда вспоминаю сколько своего времени я на него убил, прежде чем обкатал технологию для кухонных условий... Сколько нервных клеток проебал, сколько стекла побил... Аж не по себе становится... Эт я всё грю к тому, что без некоторых теоретических знаний тут не обойтись, поэтому не обессудьте... Разбор полётов в данной ситуации провести необходимо. Итак, для начала перетрём за методу получения азотки из книги "Лабораторные методы получения чистых газов" стр. 209-210 (копипаст этой методы есть в книге "Чистые химические вещества", стр. 163-164)... Вот фото девайса из методы: http://piroclan.net/_ph/2/2/202023919.jpg Вот что я могу сказать о данном методе и его аппаратном обеспечении: 1) Да, метода/установка конечно же рабочая, при условии соблюдения очень сильного охлаждения колбы-приёмника (с использованием Дьюара со смесью сухого льда с ацетоном/эфиром/этанолом/метанолом), но если это условие не соблюдается, то на практике данная метода как грицца и "яйца выеденного не стоит" и это правда; 2) На рисунке установки не правильно изображён прямой алонж (вроде как не существенная деталь, но это не так), пока что это запомните, и мы к этому ещё вернёмся; Теперь озвучу несколько фактов (проверенных на практике), касающихся как данной методы, так и вообще по теме... 1) Водоструй не создаст остаточного давления в 5 мм рт. ст., максимум что из него можно выжать зимой (темп. водопроводной воды (далее в.в.) = 5 Ц., давление в.в. 3-4 ат) - это около 8-10 мм рт. ст., а летом (темп. в.в. = 25 Ц., давление в.в. 3-4 ат) - и вовсе всего лишь 30-40 мм рт. ст.; 2) Если вам всё равно какой конц-ции получать азотку (100%-ную или 99,5-99,9%-ную) то можно убрать из системы обе осушительные колонки (далее ОК), те что находятся между аппаратом и водоструем, я так и сделал, причём, как не старался, азотку, концентрацией ниже 99,5% у меня получить так и не вышло :-) обычно получается 99,6-99,8%-ная азотка... 3) Опять же, если (см. пункт 2 :-) то можно забить на фразу из оригинальной методы о том, что нельзя допускать нагрева водяной бани до темп. выше 35-38 Ц.... Почему я так решил поймёте потом (но если сильно интересно, см. Брауэра, стр. 518-519 - там о температуре водяной бани вообще ни слова не сказано)... 4) Опять же, если (см. пункт 2 :-) то можно не соблюдать степень разряжения, указанную в оригинальной методе (5-6 мм рт. ст.), в промышленности например юзают остаточное давление порядка 20-40 мм рт. ст. (см. "Справочник азотчика"), у того же Брауэра перегонка проводится при 20-22 мм рт. ст. (см. том 2, стр. 518-519); Но это всё были цветочки, по сравнению с самой главной проблемой = обеспечением полной конденсации паров АК при определённом разряжении и определённой температурой в.в. (хладоагента проходящего через рубашку холодильника) при условии отсутствия Дьюара с охлаждающими смесями на основе сухого льда... Вот это и есть самая главная проблема... Факт, проверенный на практике (не единожды): Пары АК, находящиеся в условиях остаточного давления до 50 мм рт. ст. очень сложно полностью сконденсировать даже при использовании змеевикового холодильника в том случае, если хладоагентом является в.в. с темп. 5 (зимой) - 25 (летом) Цельсиев... Водопроводная вода с темп. 5 Ц. - это ещё боль-мень гуд, но 25 Ц. = это уже катастрофа при ост. давлении до 40-50 мм рт. ст.... Именно поэтому во всех методах используются такие низкие темп. для охлаждения колбы-приёмника... Т.е. те пары АК, которые полностью не сконденсируются в холодильнике, сконденсируются до конца в колбе-приёмнике, в котором поддерживается темп. порядка - 70/-80 Ц. (кстати гря, АК, находящаяся в этих условиях кристаллизуется)... Не зря я тогда заострил внимание на том, что прямой алонж у Карякина нарисован не правильно... Не правильно потому, что, пары не сконденсировавшейся азотки (если юзать стандартный прямой вакуумный алонж, да и вообще любой вакуумный алонж стандартной системы) всегда сперва попадают в приёмник, а уже только после этого "возвращаются" (если не сконденсировались в приёмнике) во внутреннюю полость алонжа и уходят далее по системе, через оливу (для подключения к вакууму) алонжа... Например это правильно нарисовано у Брауэра (хотя там далеко не стандартный алонж, но принцип от этого не меняется)... А вот у Карякина, судя по рисунку, если пары АК полностью не сконденсируются (а они не сконденсируются полностью по-любому) в холодильнике, то могут легко "уйти" на право (судя по рисунку) по системе, прежде чем попадут в приёмник и окончательно там сконденсируются... Т.е. понимаем, что важно не только сильное охлаждение колбы-приёмника, а ещё и правильный конструктив аппарата... Теперь разберём смальца методу Брауэра (см. Том 2, стр. 518-519)... Вот фото девайса из методы Брауэра: http://piroclan.net/_ph/2/2/45594003.jpg Брауэр ваще красавчик, т.к. касяков у него практически ваще нет... Но и в его методе как это ни странно юзают охлаждающие смеси на основе сухого льда... Зато система нарисована грамотно, причём по рисунку чётко видно, что если пары АК полностью не сконденсируются в холодильнике, то один хрен они попадут потом в колбу-приёмник, охлаждаемую сухим льдом с метанолом (т.е. порядка -70 Ц.), где сконденсируются окончательно, а только потом пары (в том случае если не сконденсируются) "вернутся" в алонж и "пойдут" далее по системе... Факт, тоже не единожды проверенный на практике: Если (см. пункт 2 :-) то можно не перегонять дважды (как в оригинальной методе Брауэра) = т.е. для того, что бы замутить 99,5-99,9%-ную АК вполне хватит и одной грамотно проведённой перегонки с конц. СК (правда не в пропорции 2 к 1 (как в оригинале), а в пропорции 2,5 к 1 конц. СК к разб. АК по объёму)... Теперь смальца под итожим инфу... Если есть сухой лёд = мутим по методе и не ипём себе голову; Если нет сухого льда = в принципе, в зависимости от конструкции вашего аппарата, есть два пути: 1 - Если конструктив вашего девайса аналогичен тому, который на рисунке у Брауэра (т.е. холодильник соединён с прямым алонжем (правда у Брауэра они спаены), а алонж напрямую соединён с колбой приёмником, - есть мысля как можно сильнее охлаждать колбу-приёмник (хотя бы смесями типо снег + соль), тогда будет хоть какая-то надежда, что не сконденсировавшаяся в холодильнике азотка, сконденсируется при попадании в приёмник, прежде чем "уйдёт" через отвод алонжа далее по системе; 2 - Если конструкция такова, что, если пары АК не сконденсируются в холодильнике, то не сконденсируются вообще (как у меня, фотки будут ниже), например если используется прямой (вертикальный) алонж-паук или насадка Аншютца-Тиле (эти девайсы предназначены для возможности сбора нескольких фракций, не прерывая перегонку), эту ситуацию может спасти (в техническом плане) только юзание очень "мощного" холодильника, типо холодильника Штеделера (очень редкий девайс = его ща хрен достанешь = это змеевик на шлифах, охлаждаемый спец. смесями, например снег + соль, и т.п.), способного за один проход через него паров - их полностью сконденсировать... И наконец, есть ещё один путь = универсальный, которым я и воспользовался... А заключается он в подборе оптимальной степени разряжения в соответствии с имеющимися на данный момент условиями (температурой в.в.)... Т.е. если например я не могу повлиять на температуру водопроводной воды, проходящей через холодильник, дабы увеличить степень конденсации паров АК до приемлемого уровня, то я могу повлиять на степень разряжения в системе... А ведь нам известно, что чем выше степень разряжения, - тем при более низкой температуре кипит/летит азотка, соответственно, если снизить степень разряжения, - то и азотка будет кипеть/лететь при более высокой температуре, и соответственно её пары будут конденсироваться при более слабом охлаждении... Но эту степень разряжения нужно подобрать так, что бы это существенно не сказалось на концентрации получаемой АК и при этом пары АК при перегонке полностью конденсировались водопроводной водой с той температурой, какая имеется в данный момент... Т.е. необходимо подобрать такое разряжение в системе, при котором пары АК будут полностью конденсироваться, проходя через змеевиковый холодильник, охлаждаемый в.в. с темп. около 25 Ц. (летом) или например зимой при темп. в.в около 5 Ц. В общем именно по этому пути я и пошёл... И как это ни странно, в ходе проведения ряда экспериментов я нашёл ту самую оптимальную степень разряжения для конкретной темп-ры в.в., проходящей через холодильник, так, что бы и конц-ция получаемой АК не пострадала и пары АК как можно более полно сконденсировались проходя через холодильник, охлаждаемый в.в. с определённой на данный момент температурой... Так вот, понимаем, что для проведения процесса с минимальными потерями получаемой конц. АК (в следствии неполной конденсации паров АК и дальнейшего "ухода" её в водоструй), необходимо поддерживать определённые условия = остаточное давление = разряжение, такое, при котором пары АК будут по возможности более полно конденсироваться в холодильнике. На степень полноты конденсации паров АК за проход через змеевик/шары холодильника напрямую влияет как разряжение, так и температура в.в., циркулирующей через рубашку холодильника... Поскольку устанавливать темп. в.в. мы не можем - с какой темп. в.в. приходит - такую и используем... А вот на степень разряжения (т.е. на остаточное давление в аппарате) мы повлиять можем. Регулировать это разряжение мы будем методом подсоса в систему осушенного воздуха в количествах, необходимых для получения требуемого остаточного давления... Для наглядности приведу некоторые цифры, полученные в ходе некоторых, отдельно взятых экспериментов (колба-приёмник во всех экспериментах охлаждалась снегом со льдом): Ост. давление в системе, мм рт. ст.----------8--/---37--/--40--/--74--/--110--/--110--/--110 Температура в.в., (проходящей через рубашку холодильника), Цельсиев----------5--/---26--/--24--/--24--/--27--/---24--/----12 Потери по 100%-ной АК, % мас.ч. ------------81--/--61--/--46--/--14--/--21--/---8--/------2 (по расчётам)... Т.е. видим, что не так уж и сложно подобрать такие условия при которых потери по конц. АК будут минимальны... Я лично для себя эти условия подобрал, например, если из крана течёт вода с темп. 25 Ц., то мя провожу процесс при остаточном давлении порядка 140-150 мм рт. ст., а если например темп. в.в. лежит в пределах 5-10 Ц., то веду процесс при 70-80 мм рт. ст., колбу-приёмник стараюсь всегда (когда не лень :-) охлаждать смесями снега с солью... Как то так... А вообще все эти цифры зависят также от таких факторов, как поверхность теплообмена холодильника (между парами АК и стеклянной стенкой змеевика, охлаждаемой снаружи в.в.), а также от скорости циркуляции воды через рубашку холодильника, ещё от скорости перегонки (т.е. скорости /количества поступающих в холодильник паров) и т.д., а также иногда даже от расположения звёзд на небе :-))) Поэтому первопроходцу всё же придётся немного пошаманить по этой теме, дабы подобрать оптимальные для себя условия проведения процесса... Но примерные цифры, от которых можно отталкиваться я всё же дал, надеюсь они облегчат вам задачу на первых шагах покорения вакуума. А вообще, советую каждому вдуматься в циферы из этой таблицы (таблица эта из справочника азотчика, я только перевёл кПа в мм рт. ст., дабы легче втыкаться было :-), итак, смотрим: Таблица = Темп. кип. 99,7 %-ной АК при различном давлении: Ост. давление, мм рт. ст.--/-47-/-60-/-110-/-203-/-290-/-500-/-675-/760 (норм. атмосферное давл.)/ Темп. кип. АК, Цельсиев--/-22-/-26-/-36,4-/-50-/--57--/-72,6-/-82,4/-86,9/ Если внимательно смотрели, то поняли, что при 47 мм рт. ст. АК кипит уже при темп. 22 Ц., это означает, что если вы будете охлаждать холодильник в.в. с темп. выше 20 Ц., то проебёте всю отгоняемую азотку, т.к. она тупо не сконденсируется (разве что только частично - при попадании в хорошо охлаждаемую колбу-приёмник), и её пары пойдут далее по системе (по Карякину или Брауэру далее пары АК попадут в колбу-приёмник, охлаждаемую до -70/-80 Ц., поэтому у них всё будет работать хорошо, а холодильник там играет роль всего лишь предварительного охладителя)... По Карякину вообще предлагают вести процесс при 5-6 мм рт. ст., представляете температуру кипения АК при таком разряжении - ??? В таких условиях даже вода со льдом не поможет, точнее ничего не поможет кроме смесей на основе сухого льда... А вот если вести процесс при ост. давлении порядка 110 мм рт. ст., то АК кипит при этом при 36,4 Ц., т.е. если грамотно и не спеша вести процесс (дабы пары получаемой АК успевали хорошо охладиться и полностью сконденсироваться в холодильнике), то можно обойтись в.в. с темп. до 30 Ц. Вот такие вот расклады... Вкуриваем - ? Кстати, многие возможно в недоумении спросят откуда "холодная" водопроводная вода с такой высокой температурой, - южане меня поймут - у меня этим летом из водопровода шла "холодная" вода с темп. около 30 Ц. (днём), ночью на пару градусов холоднее... Теперь рассмотрим сам девайс (объясню на примере своего аппарата)... Система такая: Термостатированная масляная баня (электроплитка + термостат + кастрюля с минеральным маслом) + куб (литровая двугорлая круглодонка) + теплоизолированная полметровая ёлка + насадка Вюрца + обратный (змеевиковый) холодильник + насадка Аншютца-Тиле + приёмник (100 мл круглодонка) = это основная цепочка... Во второе горло куба вставлен вакуумный капилляр, снабжённый осушителем (хлоркальциевая трубка, заряженная тв. КОН)... Кстати гря, если у вас отсутствует вакуумный капилляр, то можно проводить вакуумную перегонку при магнитном перемешивании (магнитиком во фторопластовой оболочке)... Но для этого нужна магнитная мешалка с подогревом... В насадку Вюрца вставлен термометр... Насадка Аншютца-Тиле напрямую соединяется с водоструем, а также с системой подсоса сухого воздуха... Система для подсоса сухого воздуха в девайс состоит из осушительной колонки (заполненной тв. КОН) снабжённой винтовым зажимом (для регулировки подсоса воздуха), трёхходового крана и манометра с краном (у меня пневмотумблер)... Конструкционные особенности: Все НШ - соединения герметизируются ФУМ лентой и смазываем конц. СК. Все гибкие соединения выполнены при помощи фторопластовой трубки... Поскольку места соединения фторопласта со стеклом не так плотны, как хотелось бы, их приходится дополнительно герметизировать, плотной подмоткой несколькими витками ФУМ ленты... Для чего все эти заморочки со всякими насадками Аншютца-Тиле - ? Объясняю: Если бы у меня был прямой вакуумный (с отводом) алонж (типа АО), как он выглядит, см. "Лабораторные приборы и оборудование из стекла и фарфора" авт. П.В.Правдин, стр. 28, я бы не парил себе мозг, и собрал аппарат по обычной конструкции (типо как у Карякина или у Брауэра), но так как у меня его нет, то и пришлось изобретать велосипед... Прямой алонж в данной ситуации предпочтителен тем, что он имеет такое устройство при котором, не сконденсировавшиеся в холодильнике пары (в нашем случае пары АК) сначала попадают в колбу-приёмник, а уже только после этого (если они полностью не сконденсировались в приёмнике) выходят из приёмника через отвод алонжа и идут далее по системе. А поскольку есть возможность охлаждать колбу-приёмник хотя бы такими охл. смесями, как снег + соль, то и соответственно появляется больше шансов на то, что потери по конц. АК в следствии не полной конденсации её паров, - будут минимальными... Минус у этого алонжа только один = в условиях вакуума, он не позволяет менять фракции, т.е. приёмники для сбора дистиллята, без прерывания перегонки... Но в принципе в случае получения АК нам вполне достаточно и одного приёмника... Хотя конечно же лучше бы иметь хотя бы 2-3 приёмника... Так вот, о чём это я... А... Т.к. прямого алонжа у меня нет, то пришлось как то из этой ситуации выкручиваться... И выкрутился я тем, что замутил себе насадку Аншютца-Тиле... Этот девайс позволяет без прерывания перегонки собирать любое количество фракций... Но имеет существенный (именно в нашем случае) минус = при его юзании у не сконденсировавшихся в холодильнике паров АК есть возможность минуя колбу-приёмник сразу уйти далее по системе, т.е. в водоструй, что приводит к необходимости напрягать свой мозг над тем, что бы все эти пары всё же сконденсировались полностью в холодильнике... Я свой мозг напряг и весьма удачно из этой ситуации вышел - регулировкой разряжения в системе, - т.е. создаю такой вакуум, при котором пары АК практически полностью конденсируются за время прохождения через змеевик холодильника... Теперь несколько слов про систему подсоса осушенного воздуха в систему (т.е. фактически о системе регулирования степени разряжения): Система такая: Воздух втягивается в осушительную колонку (заполненную тв. КОН) через трубку, снабжённую винтовым зажимом (Зажим Гофмана), - этот зажим и является регулятором подсоса воздуха... Затем осушенный воздух, пройдя через колонку с осушителем попадает в систему... Кстати, трёхходовой кран там в принципе там нах не нужен (его увидите на фото), эт я его прицепил на всякий пожарный случай, для быстрого соединения системы с атмосферой, но это можно легко осуществить полностью открыв винтовой зажим... Почему я установил вакуумметр именно в этом месте - ? Объясняю: потому, что по линии всаса воздуха в систему полностью отсутствуют не сконденсировавшиеся пары АК (которые, хоть и в небольших количествах всегда присутствуют в системе), именно поэтому все соединения на данном участке системы можно выполнять обычными каучуковыми вакуумными трубками. Короче, это единственное место, где не умрёт очень быстро вакуумметр... Почему я подсоединил всю эту систему подсоса к отводу трёхходового крана насадки Аншютца-Тиле - ? Объясняю: потому, что было больше не куда :-))) Да это конечно не правильно и по хорошему, надо было вмандить систему подсоса в разрыв фторопластовой трубки между водоструем и системой (насадкой Аншютца-Тиле)... Но т.к. не охото было резать фторопластовую трубку и устанавливать в её разрыв тройник, то и нацепил эту цепочку (для подсоса воздуха) туда, куда было удобнее всего... Хотя это и не правильно... Да и пох ваще = работает пиздато = да и ладно... Правда в случае необходимости поменять приёмник для сбора фракции, приходится эту трубку (каучуковую) отсоединять, дабы была возможность соединить подсоединённый приёмник с атмосферой, дабы его снять и поставить новый... Но эт всё хуйня... Эт всё понты :-))) Вокруг шум... пусть... так не кипишуй... всё ништяк... Короче, если чё не ясно, в конце будут фотки... Ну чё теперь и к практике можно перейти, ага... Приведу один пример, как можно более подробно, если в тему вникнете то усё хорошо поймёте... Итак, эксперимент = концентрирование разб. АК путём перегонки её с конц. СК под пониженным давлением... Начало лета :-) темп. в.в. = 20 Ц. Давление в.в. = 2,5-3,0 ат. Работу лучше всего проводить ночью, т.к. именно ночью минимальны скачки давления в водопроводе... А это сильно влияет на работу водоструя и в т.ч. на создаваемое им разряжение... Да и в.в. тоже смальца похолоднее будет, нежели днём... Заблаговременно закидываем разб. АК и конц. СК в морозилку и выдерживаем там минимум пару часов (при -10/-15 Ц.)... Надеваем на себя защитную х/б одежду, а на моську защитный щиток... Проверяем собранный ещё днём, аппарат на герметичность... Если всё ништяк - можно начинать... Вытаскиваем из куба вакуумный капилляр, вставляем в горлышко колбы воронку и выливаем в куб всю предварительно охлаждённую разб. АК, затем выливаем всю конц. СК, но не наоборот !!! Загрузки такие: АК (56,7-57,0%-ная, р = 1,350 г/мл при 20 Ц.) = 200 мл СК (97-98%-ная, р = 1,836 г/мл при 20 Ц.) = 500 мл Т.е. разб. АК : конц. СК = 1 : 2,5 по объёму... Устанавливаем назад вакуумный капилляр... Создаем в системе разряжение (включаем водоструй) и создаём максимальное разряжение... Затем регулятором подсоса осушенного воздуха устанавливаем остаточное давление на уровне -0,85 ат (это на моём вакуумметре), что равно: -1 ат (кг*сила/куб. см = техн. атмосфера) = -98100 Па, соответственно -0,85 ат = - 83385 Па = -625 мм рт. ст. = 736 мм рт. ст. (техн. ат) - 626 мм рт. ст. = 110 мм рт. ст. (остаточное давление) = -0,85 ат... Короче устанавливаем остаточное давление на уровне 110 мм рт. ст. (+/- 10 мм рт. ст.) = - 0,85 ат и поддерживаем его на протяжении всего процесса... Если что регулируем винтовым зажимом... И включаем нагрев (ручку термостата устанавливаем на 70 Цельсиев)... Итак, процесс запустили в 0:00 ч Не спешим... Ждём пока смесь кислот прогреется и температура масла в бане и кислот в кубе сровняется... Примерно около 0,5 часа... Итак, кипения при 70 Ц., не наблюдается... Устанавливаем ручку термостата на темп. 90 Ц., ждём минут 10-15... Кипения нет... ставим термостат на 100 Ц.... Кислота в кубе закипела... В 0:50 ч - первая капля упала в приёмник при: Темп. масляной бани (далее м.б.) = 96-97 Ц. Темп. пара АК = 38 Ц. Время 0:55 ч = кипение усилилось, дистиллят капал в приёмник со скоростью около 2 капель в секунду, при: Темп. м.б. = 98 Ц. Темп. пара АК = 38 Ц. Ручку термостата установили (вернули) на 85 Ц.... Время 1:05 = кипение ослабло, дистиллят начал реже капать в приёмник (из-за снижения темп. м.б.), при: Темп. м.б. = 90 Ц. Темп. пара АК = 37 Ц. Время 1:10 = термостат поставили на темп. = 95 Ц. Время 1:15 = термостат поставили на темп. = 100 Ц. Время 1:20 = термостат поставили на темп. = 105 Ц. Время 1:25 = термостат поставили на темп. = 110 Ц. Время 1:30 = кипение равномерное, стабильное и оптимальное (дистиллят капает в приёмник со скоростью 1 капля в секунду), при: Темп. м.б. = 108 Ц. Темп. пара АК = 36 Ц. Время 2:00 = кипение ослабевает, дистиллят реже капает в приёмник (со скоростью около 1 капли в 3-4 сек), при: Темп. м.б. = 122 Ц. Темп. пара АК = 36 Ц. Время 2:15 = кипение ослабло ещё сильнее, дистиллят стал ещё реже поступать в приёмник (со скоростью около 1 капли в 5 секунд), при: Темп. м.б. = 130 Ц. Темп. пара АК = 35 Ц. Время 2:30 = кипение ослабло ещё сильнее, при: Темп. м.б. = 142 Ц. Темп. пара АК = 34 Ц. Время 2:50 = кипение практически полностью прекратилось, дистиллят перестал поступать в приёмник, при: Темп. м.б. = 150 Ц. Темп. пара = 33 Ц. (темп. в помещении была около 30 Ц.), т.е. пара никакого уже практически не было, а верхняя часть аппарата (теплоизолированная насадка Вюрца с термометром) тупо начала остывать... Время 3:00 = перегонка была остановлена: Систему соединили с атмосферой (медленно открыли винтовой зажим); Нагрев выключили... Далее было решено продолжить разгонку при атмосферном давлении... Приёмник с фракцией № 1 был снят, герметично закрыт и убран в морозильную камеру; Вместо него поставили приёмник для сбора второй фракции; Масляная баня была заменена на песчаную; Вакуумный капилляр был удалён, а в куб вместо него были загружены кипелки; Система для подсоса осушенного воздуха была убрана; Куб был хорошенько теплоизолирован стеклотканью; Термостат был отсоединён, а электроплитка была включена на полную мощность; Трёхходовым краном на Насадке Аншютца-Тиле соединяем систему с атмосферой, т.е. обеспечиваем свободный подсос воздуха в аппарат; Перегонка при атмосферном давлении проходила в течении 8 часов... Сначала начали выделяться в больших количествах ноксы, затем при 106 Ц. (темп. пара) в приёмник упала первая капля, затем темп. пара по ходу перегонки была такой: 106/110/108/105/103/102/100... Причём темп. пара = 103 держалась довольно продолжительное время (около 3-х часов). Затем дистиллят капал в приёмник всё реже и реже... И в 11:30 перегонка была остановлена... Приёмник со второй фракцией был отсоединён. Визуально было замечено, судя по темп. пара и по длительности присутствия ноксов, что АК в СК (после вакуумной перегонки) осталось немного - отогналось её не более 10-15 мл (причём разбавленной), т.к. темп. кип. у неё была с самого начала выше 100 Ц. (106 Ц.)... А далее гналась обычная вода... Итак, что получилось: Фракция №1: Масса АК = 138,5 гр Плотность (при 20 Ц.) = 1,512 г/мл Концентрация АК = 99,77 % мас. д. Фракция №2: Масса АК = 119 гр Плотность (при 20 Ц.) = 1,0425 г/мл Концентрация = 8,0 % мас. д. Кубовый остаток: Масса = 927 гр Плотность (при 20 Ц.) = 1,835 г/мл Концентрация = 96% мас. д. Расчёты (баланс по АК): Исходная АК: 200 мл, р = 1,350 г/мл, 57%-ная, соотв.: 200 мл * 1,35 г/мл = 270 гр (масса исх. разб. АК); 270 гр * 0,57 = 154 гр (в пересч. на 100%-ную АК); Полученная АК: Фр. №1: 138,5 гр * 0,9977 = 138,2 гр (в пересч. на 100%-ную АК); Фр. №2: 119 гр * 0,08 = 9,5 гр (в пересч. на 100%-ную АК); Итого получено: 138,2 + 9,5 = 147,7 гр (в пересч. на 100%-ную); Потери по 100%-ной АК: 154 - 147,7 = 6,3 гр, что соотв. 4%-ным потерям... Возможные причины потерь по АК: 1) АК могла потеряться в самом начале проведения процесса из-за слишком высокой скорости отгонки (около 2 капель в секунду), - при этом пары АК могли не успевать полностью конденсироваться в змеевике холодильника, т.е. мог тупо не справиться холодильник с таким количеством поступающих в него с высокой скоростью паров, в результате чего часть паров тупо не сконденсировавшись в змеевике холодильника, ушла в водоструй... 2) Частично АК подверглась разложению на оксиды азота при доотгонке её при атм. давлении из СК... А вообще, это весьма нормальные и приемлемые потери, но всё же чаще всего они составляют не более 3-4 гр... Расчёты (баланс по СК): Исходная СК: 500 мл, р = 1,836 г/мл, 97,5%-ная, соотв.: 500 мл * 1,836 = 918 гр (масса исх. конц. СК); 918 * 0,975 = 895 гр (в пересч. на 100 %-ную СК); Полученная СК: 927 гр, р = 1,835 г/мл, 96%-ная, соотв.: 927 гр * 0,96 = 890 гр (в пересч. на 100 %-ную СК); Потери по СК: 895-890 = 5 гр (в пересч. на 100%-ную СК). Возможные причины потерь по СК: Потери в принципе весьма приемлемые, их можно списать на погрешности при расчётах и измерениях, а так же на обычные потери во время концентрирования СК (но это врятли, т.к. присутствовал дефлегматор), а может быть эти 5 гр тупо разложились на газы и воду при во время всё того же концентрирования СК... В общем это весьма нормальная цифра, у меня иногда потери по СК достигали и 20-25 гр... Ну вот собсно и усё... По итогу данной работы мы получили за 12 часов 99,77%-ную прозрачную как слеза азотку и вернули всю истраченную конц. серку обратно... Вообще, по хорошему, нужно было разделить первую фракцию на две фракции (предгон - около 2-3 мл отбросить), хотя если прибор изнутри чистый и вы уверены за качество своих реактивов (исходные разб. АК и конц. СК), то можно с этим и не заморачиваться... Я лично в последнее время и сам не заморачиваюсь с этим, и собираю всё в одну фракцию, как и описано в данном эксперименте... А также желательно было бы разделить вторую фракцию на две фракции - в первую собирать азотку (её выйдет буквально 10-15 мл, концентрацией, близкой к азеотропу, ну мож чуток покрепче...), а во вторую собирать воду, которую потом тупо выливаем в сартир... Но если вам пох на эти 10-15 мл азотки, то можно и не заморачиваться с этим, а собирать всё в одну фракцию, а потом её тупо вылить в сартир, хотя можно и оставить, т.к. это всё таки 8%-ная азотка :-))) Я лично всю эту разбавленную азотку собираю, а когда её набирается определённое количество, перегоняю её с дефлегматором и получаю 60-65%-ную азотку... Итак, вывод по работе: В общем перегонка прошла ровно и с минимальными потерями, но в следующий раз нужно не спешить со скоростью нагрева куба в начале перегонки, дабы не допускать слишком бурного кипения из-за которого возможны потери по концентрированной АК... Прочитали, вкурили - ??? Ага... Знаю что у вас могут появиться такие вопросы: 1) Нихуясе, а почему юзается такой сильный нагрев куба - ? И не будет ли из-за этого получаемая азотка окрашена ноксами в жёлтый цвет - ? Поясняю: Хуй знает точно, почему нужно так сильно греть... Но при более слабом нагреве перегонка почему то не идёт (ниже 90 Ц. при 110 мм рт. ст.)... Я лишь могу предположить эту причину, но моё предположение скорее всего окажется/является истиной :-))) Так вот, при быстром испарении, поверхность, с которой идёт это испарение очень сильно охлаждается и для возможности дальнейшего испарения необходимо подводить тепло... Это темп. м.б. такая высокая, а тем временем температура кислот в кубе заметно ниже... Как то давно было замечено (я тогда только учился перегонять под вакуумом), что например при ост. давлении порядка 10 мм рт. ст. вода кипит при комнатной температуре, кипит какое то время, а затем это кипение постепенно замедляется... Я тогда потрогал куб, и охуел = вода в нём буквально за несколько минут охладилась градусов наверное до 10 Ц. И без дальнейшего подвода тепла нормально кипеть отказывалась... Вот так то... Так что темп. бани это одно, а темп. кислот в кубе - это совсем другое и для обеспечения нормальной скорости перегонки к кубу необходимо постоянно подводить тепло извне иначе перегонка тупо остановится... Кроме того в кубе всё таки находится не чистая АК, а целая система СК+АК+Н2О, имеющая свои свойства, отличимые от чистой АК, в т.ч. и в плане темп. кипения... При 70-80 мм. рт. ст. и ниже азотка получается прозрачная, но вот при проведении процесса при ост. давлении выше 100-110 мм рт. ст., азотка может получиться слегка (совсем чуть-чуть) желтоватая... 2) Нестыковочки по темп. паров/кипения АК при различном давлении, например: В справочнике азотчика в таблице написано, что 99,7%-ная АК при 47 мм рт. ст. кипит при 22 Ц., при 60 мм рт. ст. кипит при 26 Ц., а при 110 мм рт. ст. кипит при 36,4 Ц. А вот у Брауэра написано, что при ост. давлении в 20 мм рт. ст. азотка кипит при 36-38 Ц., что ну никак не сходится с данными из справочника азотчика... А у меня получалось так: 1 - При ост. давлении около 8-10 мм рт. ст. пары АК имели температуру = 20-22 Ц. 2 - При ост. давлении около (в данном случае, действительно около, т.к. были проблемы с вакуумметром) 30-40 мм рт. ст. пары АК по ходу перегонки имели такую температуру, (в зависимости от темп. м.б.): темп. паров АК/темп. м.б. 31/62 32/70 33/72 34/78 37/98 38/100 36/100 33/124 Основное количество АК отгонялось при темп. пара = 33-35 Ц. Что нихера не сходится с инфой из справочника азотчика, т.к. по справочнику, при данном ост. давлении азотка д.б. кипеть при темп. около 20 Ц.)... 3 - При ост. давлении около 110 мм рт. ст. пары АК по ходу перегонки имели такую температуру, (в зависимости от темп. м.б.): темп. паров АК/темп. м.б. 38/96-98 37/90 36/100-122 35/130 34/142 33/150 Причём основное количество АК перегналось при темп. пара = 36-38 (что практически точно сходится с инфой из справочника азотчика, в котором указана темп. = 36,4 Ц., при ост. давлении = 110 мм рт. ст.)... В общем тема данного вопроса весьма мутная... И что либо утверждать я тоже не буду, т.к. могу и сам тут с цифрами ошибаться, т.к. у меня далеко не электронный или хотя бы ртутный вакуумметр, а самый, что ни есть, технический, а у них сами знаете какая точность... Я даже точно не знаю, какую именно атмосферу мой вакуумметр считывает = техническую или физическую (техническая атмосфера = 98100 Па = 736 мм рт. ст, а физическая атмосфера = 101325 Па = 760 мм рт. ст.), в общем сами понимаете какие могут быть погрешности... Но я всё же думаю, что он всё же измеряет техническую атмосферу, т.к. имеет индекс измерения "кг*сила/кв. см", да и калибровал я его когда то по темп. кипения воды при различном разряжении, но давно это было - мог смальца сбиться... 3) А можно ли вместо водоструя юзать для этих целей компрессор от холодильника - ??? Ответ: Я ни разу не пробовал, но а почему бы и нет - ? Скорее всего можно, т.к. разряжение он даёт хорошее (порядка 50-100 мм рт. ст. остаточного он создать должен), вопрос в другом, а именно в том, не будет ли он в процессе работы сильно перегреваться - ??? Хотя в принципе не должен, т.к. он будет работать с подсосом воздуха... В общем, ИМХО компрессор от холодильника для этих целей приспособить можно, нужно пробовать... Но АХТУНГ ! Обязательно между ним и системой необходимо ставить колонку с тв. щёлочью (NaOH или КОН) иначе быстрый пиздец ему гарантирован... Юзать его лучше при ост. давлении порядка 150 мм рт. ст., т.е. в таких условиях, чтобы пары АК полностью и гарантированно конденсировались в холодильнике, данное разряжение устанавливать регулятором подсоса осушенного воздуха, т.е. в принципе в аппаратном исполнении всё тоже самое, что и при юзании водоструя, за исключением того, что необходимо применять колонку со щёлочью между насосом (компрессором) и аппаратом... Теперь пожалуй перейдём к просмотру фоток: За качество некоторых из них, заранее ссори... Фоты кстати взяты из разных перегонок... 1) Девайс собран и готов к работе: http://piroclan.net/_ph/2/2/814628186.jpg http://piroclan.net/_ph/2/2/184910144.jpg 2) Хлоркальциевая трубка с тв. КОН (ей снабжён вакуумный капилляр): http://piroclan.net/_ph/2/2/274348653.jpg 3) Насадка Аншютца-Тиле с колбой-приёмником: http://piroclan.net/_ph/2/2/420227633.jpg 4) Система подсоса в систему осушенного воздуха: http://piroclan.net/_ph/2/2/475063658.jpg http://piroclan.net/_ph/2/2/825421089.jpg http://piroclan.net/_ph/2/2/38007092.jpg 5) Вакуумметр (показывает - 0,85 ат = 110 мм рт. ст.): http://piroclan.net/_ph/2/2/640078065.jpg 6) Так кипит серно-азотная смесь в кубе под вакуумом (видим, что нет даже намёка на присутствие ноксов): http://piroclan.net/_ph/2/2/837957436.jpg http://piroclan.net/_ph/2/2/518674198.jpg 7) А вот так нарушаются сразу несколько пунктов ТБ (главное много не пить): http://piroclan.net/_ph/2/2/432162469.jpg 8) Доотгонка азотки при атмосферном давлении: http://piroclan.net/_ph/2/2/617541763.jpg 9) Работа водоструя (во время доотгонки азотки при атмосферном давлении): http://piroclan.net/_ph/2/2/881352857.jpg 10) Так выглядит 99,8-99,9%-ная азотка (полученная при ост. давлении около 40 мм рт. ст.): http://piroclan.net/_ph/2/2/269073818.jpg 11) А так её нужно хранить (в морозилке при темп. -10/-15 Ц.): http://piroclan.net/_ph/2/2/79411827.jpg Вот так то ! С наступающем вас Новым годом !!! Упс... То есть концом света :-)))

Мне нравится
  • Temnyi elf Ну что тут сказать 2012-12-22 [#40689]

© Добрейшей души человеки, 2003-2019

При использовании материалов ресурса ссылка обязательна.