Техника - молодёжи 1939-01, страница 31
До нашего столетия химики пользовались главным образом стеклянной аппаратурой, керамиковой, чугунной, свинцовой, т. е. такими материалами, которые не в состоянии выдерживать сколько-нибудь значительного давления. Даже прочнейшие манесмановские трубы, сделанные из стали и выдерживавшие гидравлическое давление в сотни атмосфер, при вы-•соких температурах и давлении .разлетались на кусочки, как есл^ 5ООО ATM. (3/6КУБ. М. ном давлении незначительным весом. Кубометр азота весит 1,25 кг, а кубометр водорода — всего лишь 0,1 кг. Таким образом, 1 т азота занимает объем в 800 куб. и, а 1 т водорода —10 тыс. /:уб. м. На современном же химическом предприятии участвуют в производственном процессе десятки и сотни тонн различных газов. Можно представить, какие гигантские объемы аппаратуры потребовались бы при ведении этих химических процессов в условиях атмосферного давления. Высокое давление загоняет в небольшие объемы огромное количество газа. Так, 1 т азота под давлением в 1 тыс. атмосфер вмещается в объеме ,1,7 руб. м, а при давлении в 5 тыс. атмосфер занимает всего 1,1 куб. м вместо 800 куб. м при нормальном давлении. Еще более поразительные цифры получаются в отношении водорода. 1 т водорода при давлении в 5 тыс. атмосфер занимает вместо 10 тыс. куб. ы объем всего ЛИШЬ в Й,Ь куб. и, т. е. уплотняется в 1163 раза. Так высокое давление в сотни и тысячи раз сокращает объемы производственной аппаратуры для химических предприятий. I Как же сказывается высокое давление на скорости течения химических .процессов? В основе всякой химической реакции лежит взаимодействие молекул различных веществ. Это взаимодействие совершается в давление в кажется игрушеч-мощным компрес-который создает давление в 800 атмосфер. М Такие объемы занимает од. но и то же количество газов • под атмосферным давлением (слева) и под давлением в 5 тыс. атмосфер (справа). Применение высоких давлений в химии изменило до неузнаваемости химическое производство. форме столкновений молекул, заключенных в определенном объеме. Чем больше таких столкновений и встреч, тем сильнее протекает реакция. Если в двух одинаковых объемах заключено разное количество молекул реагирующих веществ, то при одной и той же температуре больше столкновений произойдет там, где этих молекул больше. При высоком и особенно сверхвысоком давлении в единице объема скопляется огромное количество молекул, отчего резко возрастает взаимодействие между ними и во много раз ускоряется ход .реакции. Существует целый ряд очень важных химических реакций, которые при обычном давлении практически вовсе не совершаются или же из громадного количества участвующих в такой реакции газов получается весьма ничтожное количество конечных продуктов. При обычном 'давлении азот и водород, находящиеся в смеси, вступают в реакцию, образуя ам- 4 ATM - ЮОООКУб. миак. Но в каком количестве? Если реакция ведется при температуре 563°, то аммиака Получается всего 0,1 % от общего количества смеси. Совершенно иная картина получается, если вести эту реакцию под давлением. При давлении в 100 атмосфер в аммиак превратится более 10% смеси азота и водорода, при давлении в 400 атмосфер выход аммиака из смеси составит уже 21,1!%. Но ведь можно поднять давление еще выше. Можно перейти к сверхдавлениям—от 2 тыс. до 5 тыс. атмосфер, и в этом ,случае больше половины всей смеси превратится в аммиак. Ясно, что такой процесс получения аммиака без высоких давлений просто немыслим. Вполне понятно, что высокое давление стало проникать в химические процессы и играть в ни11 главенствующую роль лишь тогд* когда металлургия и машинострое ние сумели создать прочнейшую аппаратуру, которая способна вы держивать столь огромное давление. |
