Надіслати свою хорошу роботу в базу знань просто. Використовуйте форму, розташовану нижче
Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань в своє навчання і роботи, будуть вам дуже вдячні.
1. Властивості рідин
2. Фізико-хімічні властивості нітрогліцерину
3 Технологія виробництва
Нітрогліцерин - жовта масляниста рідина. Надзвичайно потужне і небезпечне в отриманні вибухових речовин. Працездатність 550 мл. Вибухає від удару, поштовху, перепаду температури. Отримують нитрованием гліцерину. Від чистоти гліцерину залежить вихід і безпеку отримання нітрогліцерину. Розведений водою гліцерин повинен мати жовтувате забарвлення і нейтральну реакцію на лакмус. Температура плавлення гліцерину 19 С, кипіння 290 С. Отримання: 1 гр гліцерину при t = 20 C повільно (по краплях) доливають до 8 гр кислотної суміші складається з 60% концентрованої H2SO4 і 40% конц HNO3. Процес повинен проходити без виділення бурих парів. при підвищенні температури до 50 С вибух неминучий. Після закінчення нітрування нітрогліцерин відділяють від нитрующей суміші і промивають водою і 5% розчином соди, до повного видалення домішок кислот які збільшують його чутливість.
Одне і те ж речовина в залежності від співвідношення між середньою кінетичної і середньої потенційної енергіями частинок може перебувати в одному з трьох агрегатних станах: твердому, рідкому або газоподібному.
Це співвідношення енергій визначається зовнішніми умовами - температурою і тиском. Умови переходу газу в рідину визначаються изотермами стану речовини. Изотермой називається крива залежності обсягу газу від тиску при постійній температурі.
Розглянемо приклад (рис. 1):
Мал. 1. Ізотерми газу при температурах Т1 Пунктирна крива ВКС обмежує область двофазних станів речовини (рідина + пар). Ця крива і критична ізотерма ділять діаграму P-V під изотермой на три області. Під кривою ВКС розташована область двофазного стану, в якій рідина знаходиться в рівновазі з насиченим паром, зліва від неї знаходиться область рідкого стану, а праворуч область пара. Зверху ізотерми АКТКР - газоподібний стан речовини. Чіткіше ці області зображені на малюнку 2. Мал. 2. Фази стану в системі рідина + пар: Ж - рідина, П - пар, Г - газ. Пар (П) відрізняється від газоподібного стану (Г) тим, що при ізотермічному стисканні переходить в рідкий стан. Газ же при Т> tкр не може бути перетворений в рідину ні при якому тиску. Значення Pкр, vкр, Tкр називаються критичними параметрами газу. Таким чином, рідини мають дві фази: рідкий і пароподібний. Випаровування - це процес, що відбувається з поверхні рідини. Випаровування пояснюється вильотом з поверхневого шару рідини молекул, що володіють найбільшою швидкістю і енергією. Так що в результаті випаровування рідина охолоджується. Отже, випаровування - це ендотермічний процес вивільнення теплоти випаровування. Природно, якщо випаровується рідина з якоюсь поверхні, то охолоджується і ця поверхня. Дана властивість рідини використовується, наприклад, при гасінні пожеж водою: різке випаровування води охолоджує зону горіння. До речі, наш організм при жаркій погоді виділяє піт. Який його сенс? А сенс в тому, що при випаровуванні поту охолоджується шкіра людини, і він не перегрівається. Випаровування відбувається при будь-якій температурі і зростає при її підвищенні до появи кипіння. При температурі кипіння інтенсивне випаровування відбувається не тільки з її поверхні, але і у всьому об'ємі рідини з утворенням бульбашок пари. При цьому ефект охолодження різко зростає. Якщо кипіння відбувається при постійному тиску, то температура рідини залишається постійною, тому що все підводиться тепло витрачатися повністю на пароутворення (рис. 3). Мал. 3. Термограма нагріву рідини при P = const: Ткип - температура кипіння. З підвищенням тиску в закритій посудині температура кипіння зростає. Наприклад, Ткип води одно 1000С при P = 101,3 кПа і Ткип = 1890С при P = 1013 кПа (10 атм). Така ситуація спостерігається, зокрема, в парових котлах, де існує вода в рідкому вигляді при температурі вище 1000С (це так звана перегріта вода), або в каструлі-скороварці (при РІЗБ = 0,2 атм, Ткип = 1200С). Якщо припинити нагрівання і витрачати пар, то кипіння триває до зниження температури до 1000С і атмосферного тиску. Якщо ж різко скинути тиск (наприклад, при лопнула трубі котла), то перегріта вода миттєво перетворюється в пар з різким стрибком його тиску і вибухом. Навпаки, в умовах зниженого тиску атмосфери температура кипіння знижується. Це підвищує вибухонебезпечність горючих рідин, через підвищення інтенсивності випаровування і створення вибухонебезпечних концентрацій парів. Кожній температурі рідини відповідає своє максимально можливу кількість пара над рідиною. Це так званий насичений пар, тобто пар, що знаходиться в рівновазі з рідиною. Тиск такого пара називається пружністю насиченої пари. Пружність насиченої пари - це максимально можлива кількість пара в повітрі над рідиною при даній температурі, тобто максимальне парціальний тиск. При більш високому вмісті пар починає конденсуватися. З підвищенням температури пружність пара зростає. Наприклад, для водяної пари при 00С вона дорівнює 611 Па, або 0,6%, при 200 ° С - 2,3%, при температурі кипіння 1000С - 100% (рис. 4). Мал. 4. Діаграма пружності насиченої пари Залежність тиску насиченої пари Рн від температури рідини Тж розраховується за рівнянням Антуана: lgPH = A - B / (C + Tж), де: А, В, С - термодинамічні константи. Це рівняння використовується для оцінки умов вибуховості пароповітряних сумішей. Фізико-хімічні властивості нітрогліцерину Складний ефіргліцеріна і азотної кислоти. Прозора в'язка нелетка рідина (як масло), схильна до переохолодження. Змішується з органічними розчинниками, майже не розчиняється у воді (0.13% при 20C, 0,2% при 50C, 0,35% при 80 ° C, за іншими даними 1,8% при 20 ° C і 2,5% при 50C) . При нагріванні з водою до 80 ° C гідролізується. Швидко розкладається лугами. Отримання нітрогліцерину з подальшою сепарацією його від відпрацьованої кислоти є одним з найнебезпечніших процесів хімічної технології. Рівняння освіти нітрогліцерину: Р Р Р +3 HNO3> Для ведення його потрібно особливо ретельний контроль як сировини, так і апаратури. Необхідна умова безпеки виробництва - точне дотримання технології та правил роботи, яка повинна проводитися висококваліфікованими робітниками і добре підготовленим інженерно-технічним персоналом. Однак можливість вибуху в виробництві нітрогліцерину все ж повністю не виключається. Докорінно вирішенням питання безпечної роботи обслуговуючого персоналу в цьому виробництві може бути тільки повний автоматичний контроль і дистанційне керування. Така організація процесу дає повну гарантію відсутності жертв при можливому вибуху і зменшує ймовірність вибуху, так як виробничий процес буде регулюватися механізмами, В даний час більшість установок по одержанню нітрогліцерину переведені на автоматичний контроль і дистанційне керування. Всі технологічні стадії виробництва нітрогліцерину, завдяки рідкому агрегатному стані реагентів і великій швидкості їх взаємодії, легко здійснюється в апаратах безперервної дії, які, в свою чергу, можна легко автоматизувати. Етерифікація гліцерину, що проводиться сірчано-азотної кислотної сумішшю, протікає з великою швидкістю. Цьому сприяє хороша розчинність гліцерину в кислоті і, отже, протікання реакції в розчині. Продукт реакції - нітрогліцерин внаслідок поганої розчинності виділяється у вигляді окремого шару, створюючи таким чином гетерогенную середу. Нітрогліцерин розчиняє гліцерин, отже, не знижує його концентрацію і тому не перешкоджає етерифікації. Однак освіту шару нітрогліцерину кілька погіршує умови етерифікації, так як в нітрогліцерин з кислотного шару переходить значна частина азотної кислоти. Це призводить до зниження етерифікування здатності сірчано-азотної кислотної суміші і, крім того, збільшує небезпеку процесу. Азотна кислота, розчинена в нітрогліцерині, сприяє його розкладанню. Періодичні процеси. Більше 60 років нітрогліцерин отримували в малогабаритних апаратах періодичної дії, конструкція яких виключала можливість будь-яких ударів або тертя. Перемішування на стадії етерифікації і промивання виробляли стисненим повітрям, переміщення нітрогліцерину з одного апарату в інший здійснювалося тільки самопливом. Найбільш досконалий технологічний процес отримання нітрогліцерину був розроблений Нобелем. За цим способом етерифікацію проводили в циліндричному апараті - нітраторе, забезпеченому змійовиком для подачі води на охолодження. Перемішування нітромасси здійснювалося стисненим повітрям. Поділ нітрогліцерину і відпрацьованої кислоти проводили в сепараторі - циліндричній посудині, куди також був підведений стиснене повітря для перемішування в разі підйому температури розділяється емульсії. Сепарація була найбільш небезпечним ланкою процесу внаслідок досить частого мимовільного розігріву нітромасси, особливо при затримці її в цьому апараті. Для зменшення тривалості сепарації сепаратор мав невелику висоту. Збільшення швидкості поділу емульсії шляхом підвищення температури або збільшення маси сепарованого емульсії у виробництві нітрогліцерину неприпустимо. На початку в- Для скорочення тривалості сепарації в нітромассу стали вводити добавки, що змінюють поверхневий натяг крапельок емульсії: парафін, вазелін. тальк і ін. Для знищення колоїдних силікатів (потрапляють в нітромассу з азотною кислотою) стали додавати фтористий натрій, який не тільки розкладає двоокис кремнію за рівнянням