Литература -->  Водородные ионы в производстве 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 [ 25 ] 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159

равномерно. Объем камеры значительно превосходит объем куба. Чтобы ускорить процесс обращения пара в твердое вещество, прибегают к искусственному охлаждению паров, орошая камеру водой или понижая ее t° охлажденным соляным рассолом или охлажденным воздухом; способ охлаждения зависит от того, с какой легкостью происходит конденсация продуктов из паров.

Конструкция аппарата зависит от физич. и химическ. свойств возгоняемого тела и от легкости, с кассой данное тело подвергается разложению, но независимо от этого все виды аппаратов, применяемых при В., можно разделить на две большие группы: аппараты, работающие без уменьшенного давления (старого типа), и аппараты, работающие под уменьшенным давлением (с вакуумом). Последние в настоящее время приобрели наибольшее значение, т. к, они требуют меньше времени на очистку продукта и дают больший выход его. В. салициловой кислоты в прежнее время вели в цилиндрических котлах с полушаровидным дном, выложенных свинцом, и без мешалки; вследствие этого вещество спекалось в толстый ком, плохо проводящий тепло;в то время как верхние части этого кома не успевали прогреться до требуемой t°, нижние перегревались и разлагались, уменьшая этим выход продукта. Куб для В. соединялся с камерой для охлаждения рядом узких трубок, снаружи не изолированных, что вызывало преждевременное охлаждение паров в этих


Фиг. 1.

трубках, выделение твердого вещества и закупорку трубок. Сама камера была невелика по объему и имела не горизонтальное, а вертикальное положение. Вследствие этого продукты конденсации паров при охлаждении наслаивались друг на друга и не образовывали ясно различимых кристаллов; вертикальное положение и недостаточные размеры камеры не обеспечивали достаточной циркуляции паров внутри камеры для охлаждения; вследствие этого не достигалось полной конденсации. Современный аппарат для В. салициловой кислоты (фиг. 1) состоит из куба в с плоек, дном, снабженного мешалкой б, приводимой в движение от трансмиссии; в крышке этого куба (также плоской для предотвращения вихревых движений поднимающихся паров) проделано отверстие, окруженное воронкой (лаз а), через к-рое производится загрузка вещества, подвергающегося В.; дно куба окружено металлической рубашкой, которая заполняется веществом, служащим передатчиком тепла, так что дно куба нигде не приходит в непосредственное соприкосновение с пламе-

нем. Инертный газ впускается в куб через кольцевую трубку г. Для наблюдения и регулирования процесса В. в эту кольцевую трубку помещают контрольные приборы: термометр для определения температуры куба и вакуумметр для определения степени разрежения; из куба ведет широкая труба в камеру д, имеющую форму горизонтально удлиненного цилиндра. На стороне камеры, лежащей против трубы, соединяющей ее с кубом, находится дверца е, через которую из камеры извлекается очищенная салициловая кислота. Боковая поверхность камеры снабжена двумя квадратными герметически закрытыми окошками ж для наблюдения за ходом конденсации. Аналогично устроены аппараты для В. бензойной к-ты и камфоры. При очистке нафталина [1 применяют дополнительное нагревание сырого продукта перегретым водяным паром. Сера И очищается двумя способами: дистилляцией (для получения серы в кусках-черенковой серы) и В. (для получения серы в виде пыли- серного цвета). На практике обыкновенно оба метода очистки производят вместе в одном и том же аппарате; регулируя t° процесса, направляют его по желанию в сторону дистилляции или В. Комовая, неочищенная сера загружается в цилиндрический подогреваемый голым огнем котел, где сера плавится, тяжелые примеси оседают на дно, а жидкая сера стекает по трубе в чугунную горизонтально расположенную реторту, снабженную собственной топкой. При t° не выше 144° лшдкая сера испаряется; пары по трубе переходят из реторты в камеру, где охлаждаются и оседают по стенкам в виде серного цвета. Осевшую на стенках серу сметают несколько раз во время процесса. Если же темп-ру поднять выше 144°, то сера собирается на дне камеры в жидком виде и через отверстия вытекает в формы, откуда по охлаждении извлекают черенковую серу. Для очистки хлористого аммония также прибегают к В. Сырую, неочищенную массу загружают в железный котел с плоским дном; котел (куб) обкладывается огне-упорньш кирпичом снизу и с боков, а сверху покрывается слабо выпуклой крышкой из железа или свинца; котел обогревают голым огнем. Содержашуюся в неочищенном хлористом аммонии влагу удаляют в первую очередь, для чего в начале возгонки открывают отверстие в крышке куба. Когда вся вода испарится и покажутся первые пары хлористого аммония, отверстие закрьшают и продолжают нагревание. Следует остерегаться слишком сильного нагрева, т. к. при этом органические примеси могут обуглиться и загрязнить продукт. В. хлористого аммония продолжается долго: загрузка в полтонны возгоняется в течение пяти дней. По окончании процесса снимают крышку, на которой отложился сублимированный хлористый аммоний слоем толщиной около 10 см, и удаляют чистый продукт.

Некоторые особенности представляет В. иода. Неочищенный иод содержит 10-25% примесей и воды. Для очистки иода употребляют чугунные котлы небольшой сравнительно емкости, со свинцовой крьппкой; несколько таких котлов сообщаются с одной



керамиковой камерой; чаще применяют керамиковые котлы с пришлифованными крышками; эти котлы нагреваются на песчаной бане. Загрузка каждого котла сравнительно небольшая-ок. 10 кг. При нагревании иод возгоняется и собирается на крышке котла в виде листочков, которые время от времени счищают с крышек.

Укажем еще на очистку белого м ы-ш ь я к а [1]. В. производится в аппарате, схематически представленном на фиг. 2; белый мышьяк загружается в чугунный котел к, емкость которого рассчитана на 150 кг неочищенного мышьяковистого ангидрида. Котел к снабжен высоким узким колпаком а из листового железа и нагревается непосредственно в пламени угольной топки. По достижении температуры возгонки мышьяк начинает возгоняться и осаждается на


Фиг. 2.

железном колпаке в виде прозрачн. стекловидного тела-мышьякового стекла; другая часть паров переходит по трубе б в камеру в, где и осаждается на стенках в виде порошка-очищенного мышьяковистого ангидрида.

Лит.: *) ост Г., Химич. технология, вып. 2, стр. 127-128, Л., 1927; ) Товароведение, под ред. П. Петрова и Ф. Церевитинова, т. 1, стр. 209-211, М.-Л., 1927: ) Fischer F., Handbuch d. chem. Technologic, B. 1, p. 378, B. 2, p. 32, B. 10, p. 138, в., 1 900; Ullmanns Eozyklopudie d. techn. Chemie, B. 11, p. 56, в.-Wien, 1922. И. Коган.

ВОЗДУХ, механич. смесь газов, образующих газообразную оболочку земного шара-атмосферу. На уровне моря высушенный в. состоит из 78,03 объемных % азота, 20,99% кислорода, 0,94% аргона, 0,03% углекислого газа,0,01 % водорода, 0,00123% неона, 0,0004% гелия, 0,00005% криптона и 0,000006% ксенона (см. Благородные газы). Плотность воздуха на уровне моря при давлении 760 мм и 0° С в местности на 45° широты равна 0,0012928; т. о. при темп-ре t и барометрич. давлении Ь на уровне моря и на широте 45° плотность воздуха равна:

J 0,0012928 b /сух. - 1+0,003671 760

Кинематическая вязкость в. в пуазах (см. Справочник Т. Э., т. I) при 20° равна 284,2. Коэфф. расширения при 760 мм= 0,003671. При сильном охлаждении и одновременном расширении в. м. б. обращен в жидкое состояние. Жидкий в. в зависимости от большего или меньшего содержания Oj (вследствие испарения Ng) имеет различ. плотность:

Мол. % Ог

В жидк. воздухе

Плотность (при t°KMn.

кип.

0,831

-195,0

0,856

-194,3

0,893

-193,5

0,932

-192,6

0,974

-191,5

Воздух является неисчерпаемым источником обоих главнейших газов, из которых он состоит: азота и кислорода. Азот используется для получения синтетического аммиака и для синтеза цианамида кальция (см. Аммиак, Азот и Цианамид кальция). Кислород добьшается из В. гл. обр. путем фракционированной перегонки жидкого воздуха.

Оба газа, Ng и Оз, соединяются друг с другом химически с образованием окислов азота под влиянием пламени вольтовой дуги по методу Биркелянда и Эйде и по другим методам, являющимся видоизменениями названного метода (см. Азотная кислота). Из остатков жидкого В. выделяются фракционированной перегонкой благородные газы. Помимо указанных газов в В. присутствует в большем или меньшем количестве озон (си.). Этот газ является сильным окислителем: он очищает В. и обнаруживает сильное бактерицидное действие. Его содержание в В. особенно велико в высоких местностях, например на вершинах гор, вследствие действия ультрафиолетовых лучей солнца, и в хвойных лесах, в которых озон образуется при окислении кислородом воздуха терпенов хвойных деревьев (см. Окисление). Общий вес воздушной оболочки не превышает одной миллионной части веса всего земного шара. Плотность В. на высоте 75 км равна Vioooo плотности В. на уровне моря. Состав В. на разных высотах над уровнем моря выражается приведенной ниже таблицей.

Состав воздуха на разных высотах надуровнем моря.

Содержание газа в объемных %

N, о, Н.О А СО, Н, Не

0,01 0,04 0,19 0,67 2,97 9,78 32,18 61,83 81,22 86,78 86,42 84,26 81,24 79,52 78,02 77,89 77,08

1,85 4,72 7,69 10,17 12,61 15,18 18,10 19,66 20,99 20,95 20,75

0,17 0,20 0,15 0,10 0,06 0,03 0,02 0,01 0,01 0,18 1,20

0,03 0,03 0,12 0,22 0,35 0,59 0,77 0,94 0,94 0,93

0,01 0,01 0,02 0,03 0,03 0,03

99,15 99,00 98,74 98,10 95,58 88,28 64,70 32,61 10,68 2,76 0,67 1,16 0,04 0,02 0,01 0,01 0,01

0,84 0,96 1,07 1,19 1,31 1,35 1,10 0,61 0,23 0,07 0,02 0,01

Общее давление в мм Hg

0,0040 0,0046 0,0052 0,0059 0,0067 0,0081 0,0123 0,0274 0,0935 0,403 1,84 8,63 40,99 89,66

168,00

405,00

760,00

Местные и временные колебания в составе в. (за исключением содержания COgи HgO) весьма незначительны и не зависят от погоды. Содержание COjB в. колеблется от 2,5 до 3,5 объемных ч. на 10 000 объемных ч. в.; в среднем оно равно 0,03%. Над сушей ночью содержание COj на 0,2-0,3 части (на 10 ООО частей воздуха) выше, чем днем. Над поверхностью моря этой разницы не наблюдается. в больпшх городах увеличение содержания СО, в воздухе сравнительно с в. ненаселенных мест не превышает 0,2-0,3 ч. на 10 ООО ч. в. Равным образом процессы горения и гниения сказываются в смысле увеличения содержания COj в в. лишь в непосредственной близости от мест, где эти процессы протекают. Только вулканические явления увеличивают содержание СО, на



б. или м. значительном расстоянии от места вулканической деятельности. Дождь не изменяет содержания COg, но туман и иней, а равно и мороз (-10°) несколько увеличивают содержание СОа в воздухе вследствие замедления процесса перемешивания нижних слоев воздуха с верхними. Понижение атмосферного давления, вызывая выделение из почвы в атмосферу воздуха, обогащенного COg, увеличивает содержание COg; однако оно вновь выравнивается благодаря равновесию СОг с водой морей. Выделение СОа из вулканов увеличивает содержание этого газа в воздухе, но зато образование карбо-. натов связывает обратно свободную COg. Тем не менее Аррениус и Фрех допускают колебание содержания COg в разные геологические периоды и объясняют этими колебаниями явления ледниковых периодов. Содержание паров воды в воздухе изменчиво. Кроме того, воздух содержит весьма незначительные количества водорода, углеводородов, озона, окислов азота, аммиака и радиоактивной эманации. Водород выделяется в атмосферу при вулканических явлениях, но, будучи легким газом, поднимается в высокие слои атмосферы и, м. б., рассеивается в междупланетном пространстве.

Воздух и пары воды действуют химически и физически на земную кору и обусловливают коррозионные процессы. Кислород окисляет закись железа, содержащуюся в минералах и горных породах, переводит сернистые соединения в сернокислые, окисляет углерод органич. соединений до углекислоты. Углекислота и вода разрушают силикаты и образуют карбонаты и всевозможные гидраты. Кислород поглощается животными и растениями в процессе дыхания и возвращается растениями при процессе ассимиляции углекислоты. Однако даже и при отсутствии последнего процесса количество потребляемого живыми организмами в течение 1 ООО-2 ООО лет кислорода не превысило бы 0,1% всего запаса кислорода в атмосфере.

Кроме перечисленных газов, воздух почти всегда содержит в себе большее или меньшее (до 4%) количество водяных паров, оказывающих влияние на влажность (см. Справочник физ., хим. и технолог, величин) воздуха и служащих источником атмосферных осадков (см. Метеорология).

Атмосферный В. всегда содержит также и твердые частицы в виде пыли: пепел вулканических извержений, дым фабричных труб, космическую пыль, микроорганизмы. Пыль является причиной голубого цвета неба. Частицы пыли являются центрами конденсации капель воды при пересыщении воздуха ее парами и служат т. о. причиной, вызывающей явления дождя.

Лит.: см. Азот, Атмосфера, Благородные газы, Гелий и Кислород. Б. Беркенгейм.

В. В технике. Воздух имеет широкое применение во всех отраслях промышленности. В сжатом виде воздух служит рабочим телом для приведения в действие различных пневматич. машин и инструментов (см. Пневматический инструмент. Пневматические машины); при помощи сжатого и разреженного воздуха производится транспортирование грузов (см. Почта пневматическая).

В. соответствующей t° и относительной влажности служит для отопления и вентиляции помещений и для сушки и увлажнения сырья и готовых изделий производства.

ВОЗДУХОДУВНЫЕ МАШИНЫ, воздуходувки, машины для перемещения или одновременно для сжатия и перемещения воздуха, служащего для проветривания Нгилых помещений и рудников, сжигания топлива в печах, приведения в движение машин, орудий и инструмента. Передвижение воздуха может производиться всасыванием его из атмосферы в воздухопровод, г; котором в таком случае устанавливается давление менее атмосферного-депрессия, или же нагнетанием, связанным с большей или меньшей степенью сгущения, дающего положительное давление в воздухопроводе. Степень депрессии или сгущения указывается различно: самая слабая- измеряется давлением столба воды; более значительная-высотой ртутного столба; наконец, давление выше атмосферного выражается в атмосферах (см.).

Проветривание рудников и жилых помещений ведется обыкновенно отсасыванием воздуха вентиляторами (см. Вентиляция); подача воздуха под большим давлением (не менее 5, часто 10-12 atm) в машины и орудия производится компрессорами (см.). В дальнейшем говорится лишь о В. м., служащих для подачи дутья в печи, или В. м. в узком смысле этих слов.

В настоящее время В. м. достигли колоссальных размеров (до 2 000 м воздуха в минуту для печей и до 12 000 м* для проветривания рудников). Двигателем для них служит пар-непосредственно (пароструйные В. м.) или в паровых машинах-я газ- в газомоторах; в ближайшее время возможно ожидать распространения электрич. В. м. Гидравлические двигатели находят весьма ограниченное применение (Швеция и Урал).

Основными типами В.м.являются: 1) В.м. с прямолинейным движением рабочих органов-поршневые В. м. и компрессоры; 2) В. м. с круговым движением рабочих органов- поршневые и центробежные вентиляторы, турбовоздуходувки.

1. В. и. с прямолинейным движением рабочих органов употребляются в доменном производстве и в производствах, пользующихся конвертерами. Доменные В. м. должны подавать около 3,5-3,75j№ воздуха (при 0° и 760 мм давления) на 1 кг сжигаемого в горне доменной печи кокса плюс 20-50 % этого количества на потери в газопроводе и воздухонагревателях. Давление подаваемого воздуха изменяется от 0,3 до 1,25 atm сверх атмосферного. Введение в практику доменхюго дела печей с горнами весьма большого диаметра (до 6,55 м), сверх ожидания, не потребовало высоких избыточных давлений. Самую важную, капитальную часть В. м. первого типа представляют воздуходувные цилиндры-д ву-дувные, горизонтальные или вертикальные, но никогда не наклонные. В весьма редких случаях, обычно при наличии гидравлич. энергии, имеют применение качающиеся воздуходувные цилиндры. При большом диаметре воздуходувного



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 [ 25 ] 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159