10.9. Ловушки для конденсации газов. Часть 2
Если необходимо использовать газ с постоянным давлением, применяют газометр Бетти (рис. 271,в). Когда кран 4 открыт, газ из него выходит с постоянным давлением, равным гидростатическому давлению, определяемому высотой h. В воронку 2 при выпуске газа непрерывно из трубки 1 подают жидкость, частично удаляемую через сливную трубку для поддержания постоянного уровня. Из воронки жидкость попадает в переливной сосуд 6, из которого она выливается через край в сосуд 5. Стойка 7 поддерживает сосуд 6.
(Бетти Марио (1875-1942) - итальянский химик-органик.)
Лабораторные газгольдеры (рис. 272,о) изготавливают из нержавеющей стали или титана. Для хранения агрессивных газов Металл заменяют на винипласт, полипропилен и другие полисные материалы . Основная часть газгольдера колокол 2, опущенный в залитое жидкостью между цилиндрами 1 к 4 кольцевое пространство 5, где жидкость образует Гидравлический затвор. Колокол подвешивают на капроновой толстой нити, перекинутой через блоки. Уравновешивают колокол грузом из съемных металлических дисков.
Газгольдер наполняют, газом через кран 6. Если газ подают под давлением, то колокол, уравновешенный грузом, поднимается вверх. Если же газ надо засасывать, то массу груза увеличивают. Для выпуска газа из газгольдера массу груза уменьшают и колокол, опускаясь, выдавливает газ через кран 3.
Газометр Кале без запирающей жидкости состоит из склянки 4 (рис. 272,6), в которой находится резиновая камера 5, закрепленная на трубке с краном 1, проходящей через пробку 2. Через этот кран выпускают и впускают газ. Кран 3 служит для регулирования давления газа в резиновой камере. Камеру готовят из силиконового каучука, обладающего меньшей газопроницаемостью, чем обычная резина. Известно, что через стенку резиновой камеры толщиной 1,5 мм при давлении 0,1 МПа (1 атм) диффундирует азот, водород и кислород в количествах равных соответственно 4,4; 70 и 20 см3/(м2* ч).
Запирающие жидкости. Наилучшей жидкостью для газометров, газгольдеров и других сосудов, в которых хранят газы, является ртуть. Растворимость газов в ртути настолько мала, что ее не всегда можно определить экспериментально. Над ртутью можно хранить BF3, ВСl3, ССl20, Н2С2, H2S, С2Н4, СО, СO2, NO, N20, РН3, NH3, SO2, SiF4, сухие HCI и НВr. Широкому применению ртути в качестве запирающей жидкости препятствуют ее ядовитость и сравнительно высокая цена.
Для таких газов как O2, N2, СО, СН4, Не, Хе, Аг, Н2, N0, Ne, SF6 в качестве жидкости для газометров и газгольдеров применяют чистую воду. Растворимость этих газов в воде в нормальных условиях (в мл/100 г Н2O) находится в интервале от 0,97 (Не) до 5,2 (Аг). Только Хе обладает повышенной растворимостью, составляющей 24,1 мл в 100 г Н20.
Рис. 273. Баллон для хранения газа (а). Схемы запорных вентилей (б, в) и редуктора (г)
Растворимость газов можно понизить, если использовать водный раствор серной кислоты, почти насыщенный сульфатом натрия.
Такой раствор, готовят следующим образом: 200 г безводного Na2SO4 растворяют в 800 мл воды и добавляют 40 мл концентрированной H2SO4, после чего полученный раствор кипятят с обратным холодильником для удаления растворенных газов.
В такой жидкости растворимость перечисленных выше газов понижается почти вдвое.
Водород и диоксид углерода лучше не хранить, а получать Непосредственно перед экспериментом из аппарата Киппа (см. рис. 229).
Хлор, тетрафторид кремния и хлороводород хранят в газометрах над серной кислотой.
Баллоны. Некоторые газы, используемые в лаборатории, находятся в баллонах 3 - стальных цилиндрических сосудах со сферическим дном (рис. 273,а) и суженной верхней частью, в которую ввернут запорный вентиль 2. Для предохранения вентиля от повреждений на верхнюю часть баллона надевается железный колпак 7.
Нижняя часть баллона имеет приваренную подставку 5 ("башмак"), позволяющую хранить баллон в вертикальном положении.
Баллоны, предназначенные для хранения газов (Cl2, NH3, SO2 и др.), сжижающихся под давлением, имеют внутреннюю трубку 4, идущую от запорного вентиля до дна баллона. Такие баллоны рекомендуется применять в перевернутом виде, чтобы конец трубки оказывался вне жидкости. В этом случае предoтвращается возможный выброс жидкого газа из вентиля.
Запорные вентили изготавливают из бронзы или стали. Их корпус 2 (рис. 273,б,в) ввинчивается в верхнюю часть баллона. Выходной штуцер 5 перекрывает либо штифт 3 с седлом и прокладкой 4 (рис. 273,6), либо игла 4 (рис. 273,в), вворачиваемые в корпус при помощи ручки /. На штуцер 5 навинчивают редуктор или надевают резиновый или полимерный шланг.
Редуктор (рис. 273,г) - мембранный вентиль, снабженный двумя манометрами б и 7. Манометр 7 при открытом запорном вентиле измеряет давление в баллоне, а манометр 6 - давление выходящего газа.
Чтобы перекрыть подачу газа, рукоятку 1 полностью выворачивают вращением против часовой стрелки. Давление газа прижимает конус 5 к отверстию и тем самым надежно закрывает выход газа.
Когда надо отобрать газ из баллона, сначала открывают запорный вентиль поворотом его ручки 1 против часовой стрелки (рис. 273, б, в), а затем рукоятку 1 редуктора вращают по направлению движения часовой стрелки, прижимая мембрану 2 ко дну корпуса 3 редуктора. Вместе с мембраной опускается конус 5, открывая отверстие для прохода газа к штуцеру 4. Редуктор крепят к штуцеру запорного вентиля накидной гайкой 8.
В табл. 39 приведена опознавательная окраска баллонов со сжатыми газами, выпускаемыми фирмами России.
В баллонах, которые содержат жидкий газ, независимо от количества жидкости в баллоне манометр показывает давление пара.
Баллоны с ацетиленом заполнены пористой массой (пемза, уголь), пропитанной раствором ацетилена в ацетоне.
Для баллонов с кислородом применяют редукторы, не содержащие прокладок из органического материала. Смазывать части кислородного редуктора каким-либо маслом, так же как и надевать на выходной штуцер резиновые и другие шланги из органических материалов, кроме фторопластовых, категорически запрещается.
В токе кислорода они могут воспламениться, что повлечет за собой взрыв баллона.
Вентиль, редуктор и манометры для баллонов с аммиаком ацетиленом изготавливают только из стали.
Все запорные приспособления, содержащие медь (бронза, латунь и др.), не должны использоваться при работе с аммиаком и ацетиленом из-за их взаимодействия с медью.
Баллоны хранят в вертикальном положении в специальных стойках или прикрепляют к стене или лабораторному столу железными хомутами. Баллоны следует располагать вдали от отопительных батарей, каких-либо нагревательных приборов и электрических щитков. Они должны быть защищены также от попадания прямых солнечных лучей.
Другие части:
10.9. Ловушки для конденсации газов. Часть 1
10.9. Ловушки для конденсации газов. Часть 2