Химическая технология роторных испарителей

Вопросы, связанные с химией вообще. Вы можете задать здесь свой вопрос, и мы постараемся на него ответить.
General chemical questions go here
Ответить
Schlenk
Сообщения: 295
Зарегистрирован: Чт дек 08, 2005 9:18 pm

Химическая технология роторных испарителей

Сообщение Schlenk » Вт окт 02, 2007 2:07 am

У нас тут дискуссия про роторные испарители. Представим себе систему: роторный испаритель с холодильником и ловушкой.
[Например.]

Для чистоты эксперимента, представим, что масло, насос, др. компоненты системы нас не интересуют, и все происходит при постоянном давлении, достаточном для испарения образца. Охлаждает сухим льдом в изопропаноле.

Существует традиция охлаждать ловушку (приемник) для ускорения процесса испарения. Мне непонятно, почему испарение из ловушки (с последующей конденсацией и возвращением обратно, по сути работающей как обратный холодильник) сильно замедляет испарение образца. Я могу допустить, что на начальном этапе такая проблема существует, но по мере того как отогнавшийся растроритель охлаждается, влияние этого фактора становится незначительным. В конце концов, движущей силой испарения являются давление/температура в колбе с образцом.

Буду рад комментариям, ссылкам на химико-технологическую литературу, расчетам, и т.п. :)
Plus ça change, plus c'est la même chose

SergeyR
Сообщения: 16
Зарегистрирован: Пн янв 23, 2006 11:10 am

Re: Химическая технология роторных испарителей

Сообщение SergeyR » Вт окт 02, 2007 5:48 am

Думаю, проблема заключается в другом. 1 моль, ну скажем, воды в конденсированном состоянии составляет 18 мл. В газообразном состоянии это составляет грубо говоря 22,4 л, ну зная закон Клайперона можно прикинуть какое при этом образуется давление в системе. Я думаю достаточно, чтобы система (я имею в виду аппарат) пошла в разнос. Поэтому единственный путь потдержания низкого (атмосферного) давления в системе - организовать принудительную конденсацию испаряемого вещества за счет охлаждения части системы. Я думаю, немного пофантазировав можно придумать систему перегонки при высоком давлении, но части аппаратуры там будут скорее уж не из стекла. Перегонка в подобного рода системах может иметь определенную специфику...
ТСР

Polychemist
Сообщения: 9726
Зарегистрирован: Вт дек 21, 2004 11:42 am

Сообщение Polychemist » Вт окт 02, 2007 7:45 am

Точно. Если не охлаждать, при некоторых режимах (T, P, tкип) растворитель в ловушке закипит и холодильник захлебнется. Редко, но бывает. И насос надо любить.

Аватара пользователя
cynnamoyl
Сообщения: 793
Зарегистрирован: Вс дек 17, 2006 3:03 pm

Re: Химическая технология роторных испарителей

Сообщение cynnamoyl » Вт окт 02, 2007 8:29 am

Schlenk писал(а):.

Существует традиция охлаждать ловушку (приемник) для ускорения процесса испарения. Мне непонятно, почему испарение из ловушки (с последующей конденсацией и возвращением обратно, по сути работающей как обратный холодильник) сильно замедляет испарение образца. Я могу допустить, что на начальном этапе такая проблема существует, но по мере того как отогнавшийся растроритель охлаждается, влияние этого фактора становится незначительным. В конце концов, движущей силой испарения являются давление/температура в колбе с образцом.

Нащет обратного холодильникам-аналогия не полная т-как холодильник тоже охлаждают. И ротор это система где давление зависит о давления как и в приемнике так и в рото-колбе. А если в приемнике закипит растворитель то для поддержания давления нужно будет выкачать не 22.4л а несколько сотен литров паров растворителя, на что способен не каждый насос.

А при охлаждении ловушки этот фактор уже не играет роль, и все идет по твоему второму варианту (давление\температура с образцом)
Ибо написано: живу Я, говорит Господь, предо Мною преклонится всякое колено, и всякий язык будет исповедывать Бога. Рим 14:11

Schlenk
Сообщения: 295
Зарегистрирован: Чт дек 08, 2005 9:18 pm

Сообщение Schlenk » Вт окт 02, 2007 6:06 pm

Чтобы избезжать недоразумений, уточню еще раз параметры эксперимента. Холодильник (палец) охлаждается, грубо говоря -60 С и ниже. Колба при постоянной температуре (20 С). Про насос мы не беспокоимся, перед ним еще две дополнительные ловушки с сухим льдом. в масло ничего не попадает. в любом случае масло меняется раз в месяц. Из ловушки сконденсированный растворитель попадает в приемник. Скажем, мы упариваем этанол (для высококипящих лучше подогревать колбу, низкокипящие и так быстро улетают). работаем с объемами от 100 до 500 мл.

теперь про процессы. Массоперенос из колбы в ловушку определяется: 1. разницой давления пара в колбе и возле пальца (в свою очередь определяется разницой температур колба/холодильник), 2. давлением в системе (постоянно), 3. площадью поверхности испаряемой жидкости. 4. эффективной поверхностью охлаждаемой поверхности.

истории про захлебывание звучат странно, я никогда не видел такого, и более того фундаментально это тяжело представить. количество вещества в системе постоянно, если холодильник не захлебывается при испарении образца при комнатной темп, как он может захлебнуться при испарении той же жидкости, но уже охлажденной и при меньшей эффективной поверности???
то же относится к страшилке номер 2. растворитель закипел в приемнике. как закипел так и сконденсировался обратно, при испарении растворитель охладился, все прекрасно.

Меня интересует количественное описание процесса (влияние испарения из колбы на фактор 4, все остальные параметры приблизетельно постоянны)
Последний раз редактировалось Schlenk Вт окт 02, 2007 6:32 pm, всего редактировалось 1 раз.
Plus ça change, plus c'est la même chose

Schlenk
Сообщения: 295
Зарегистрирован: Чт дек 08, 2005 9:18 pm

Сообщение Schlenk » Вт окт 02, 2007 6:09 pm

[quote="Schlenk"][/quote]
Plus ça change, plus c'est la même chose

Polychemist
Сообщения: 9726
Зарегистрирован: Вт дек 21, 2004 11:42 am

Сообщение Polychemist » Вт окт 02, 2007 11:54 pm

Не, ну я не въезжаю конкретно. Афторр гонял в роторе сам али нет? Ну представь - у тебя в кубе +60, давление 2 Hg(хороший масляный насос), этанол, летит со свистом. В приемнике +20. Этанол летит со свистом. В холодильнике холодно, этанол конденсируется. Ну и нафига холодильнику конденсировать этанол из приемника? Девайс со ссылки просто захлебнется... Исключение - условия, когда намеренно ведется перегонка в насос, например в водоструй в странах без особого контроля за экологичностью. Но тогда и холодильник вообще не нужен.

Schlenk
Сообщения: 295
Зарегистрирован: Чт дек 08, 2005 9:18 pm

Сообщение Schlenk » Ср окт 03, 2007 1:21 am

Polychemist писал(а):Не, ну я не въезжаю конкретно. Афторр гонял в роторе сам али нет? Ну представь - у тебя в кубе +60, давление 2 Hg(хороший масляный насос), этанол, летит со свистом. В приемнике +20. Этанол летит со свистом. В холодильнике холодно, этанол конденсируется. Ну и нафига холодильнику конденсировать этанол из приемника? Девайс со ссылки просто захлебнется... Исключение - условия, когда намеренно ведется перегонка в насос, например в водоструй в странах без особого контроля за экологичностью. Но тогда и холодильник вообще не нужен.
у меня в кубе +20. девайс не захлебывается никогда (экспериментальный факт). ты видел своими глазами захлебнувшийся ротавап? хороший масляный насос дает < 0.1 torr, если надо стоит маностат

вопрос: нужно дополнительное охлаждение приемника да/нет/условия. вопрос не практический, все прекрасно и так работает много лет, а принципиальный.

меня не интересуют умозрительные рассуждения. мне интересно как расчитывать такие системы.
Plus ça change, plus c'est la même chose

Polychemist
Сообщения: 9726
Зарегистрирован: Вт дек 21, 2004 11:42 am

Сообщение Polychemist » Ср окт 03, 2007 7:13 am

Schlenk писал(а): ты видел своими глазами захлебнувшийся ротавап?
Разок был эксцесс, речь ес-но не о реальном захлебе (не справился холодильник), а о неконтролируемом вскипании жидкости в приемнике с перебросом ее во все дырки.
Schlenk писал(а): вопрос: нужно дополнительное охлаждение приемника да/нет/условия. вопрос не практический, все прекрасно и так работает много лет, а принципиальный.
меня не интересуют умозрительные рассуждения. мне интересно как расчитывать такие системы.
Мне кажется, расчет элементарный - температура жидкости в приемнике должна быть ниже ее т. кипения при давлении в системе. Иначе: 1. может плюнуть, редко, но может - приемник ведь не вращается. 2. Давление в системе (в кубе) не будет ниже давления паров растворителя при температуре приемника, независимо от насоса. Не может быть оно ниже - приемник и куб сообщаются напрямую.

Cherep
Сообщения: 23489
Зарегистрирован: Чт окт 30, 2003 9:22 am

Сообщение Cherep » Ср окт 03, 2007 10:39 am

Schlenk писал(а):меня не интересуют умозрительные рассуждения. мне интересно как расчитывать такие системы.
Что спор был такой помню.... давно это было.

Идея уже прозвучала: если поверхность холодильника достаточна, чтобы

Upd2: 0) охлаждать пар до температуры конденсации
1) конденсировать весь поток паров жикости
2) охлаждать конденсат до некой температуры, при которой давление насыщенного пара жидкости меньше, чем некое остаточное давление, создаваемое насосом.

то тогда охлаждать приёмник в роторе незачем.

Upd: а расчёт сложный на самом деле, чтобы оценить эту площадь. Для каждой жидкости она, разумеется, разная.

Расчёт теплообмена , когда жидкость стекает в виде плёнки (ну в
первом приближении) описан в учебниках по процессам и аппаратам.

А вот поток паров меняется во времени. С одной стороны, он меняется от того, сколько жидкости в кубе. Например, если куб ротора заполнен на одну треть, то испаряется быстрее, нежели, когда набухали пол-куба. И ещё быстрее, когда в кубе десятая часть. То есть по мере испарения из куба поток пара увеличивается. Можно задаться некой максимальной величиной, но я пока не догоняю, какой.

Испарение (величина потока пара) из приёмника тоже меняется со временем. По идее, оно должно уменьшаться за счёт того, что происходит охлаждение за счёт испарения. Причём испарение это зависит от площади поверхности контакта жидкости с окружающей средой. Сначала она маленькая, потом по мере того как жидкость накапливается, увеличивается.

vasiliy
Сообщения: 176
Зарегистрирован: Сб апр 15, 2006 10:54 pm

Сообщение vasiliy » Чт окт 04, 2007 9:55 pm

не подскажете литературку по этим замечательным приборам?желательно в инете

StYV
Сообщения: 3080
Зарегистрирован: Пн окт 24, 2005 11:43 pm

Сообщение StYV » Пт окт 05, 2007 5:21 pm

Есть книги по процессам и аппаратам, они есть в интернете.
Сделать математическую модель ротора вполне реально, но это очень серьезное занятие, по нынешним меркам вполне потянет на кандидатскую. Но вопрос в ином - а надо ли это, ведь все работает и так и если сегодня ставлю на ротор отогнать изопропанол, например, то никогда особо не задумываюсь какой у меня вакуум и сколько оборотов задать ротору и т.д.
С уважением StYV.

Ответить

Вернуться в «общехимические вопросы / general chemical issues»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: Google [Bot] и 12 гостей