آزمایشگاه شیمی آلی

ELEMENTAL ANALYSIS

ELEMENTAL ANALYSIS

Percent Composition is a process where a sample of some material (e.g., soil, waste or drinking water, bodily fluids, minerals, chemical compounds) is analyzed for its elemental and sometimes isotopic composition. Elemental analysis can be qualitative (determining what elements are present), and it can be quantitative (determining how much of each are present). Elemental analysis falls within the ambit of analytical chemistry, the set of instruments involved in deciphering the chemical nature of our world.

For organic chemists, elemental analysis or "EA" almost always refers to CHNX analysis—the determination of the mass fractions of carbon, hydrogen, nitrogen, and heteroatoms (X) (halogens, sulfur) of a sample. This information is important to help determine the structure of an unknown compound, as well as to help ascertain the structure and purity of a synthesized compound.

Methods

The most common form of elemental analysis, CHN analysis, is accomplished by combustion analysis. In this technique, a sample is burned in an excess of oxygen, and various traps collect the combustion products—carbon dioxide, water, and nitric oxide. The masses of these combustion products can be used to calculate the composition of the unknown sample.

 Quantitative

Quantitative analysis is the determination of the mass of each element or compound present[1]. Other quantitative methods include:

  • Gravimetry, where the sample is dissolved and then the element of interest is precipitated and its mass measured or the element of interest is volatilized and the mass loss is measured.
  • Optical atomic spectroscopy, such as flame atomic absorption, graphite furnace atomic absorption, and inductively coupled plasma atomic emission, which probe the outer electronic structure of atoms.

 Qualitative

To qualitatively determine which elements exist in a sample, the methods are:

 Analysis of results

The analysis of results is performed by determining the ratio of elements from within the sample, and working out a chemical formula that fits with those results. This process is useful as it helps determine if a sample sent is a desired compound and confirms the purity of a compound. The accepted deviation of elemental analysis results from the calculated is 0.4%. The method for working out the ratio of elements from the results is shown below:

  1. Take the percentage of each element found and divide by the element's mass. Do this for all the elements for which you have results
  2. Find the smallest value from step 1 and divide every value obtained in step 1 by this smallest value
  3. Multiply the results in step 2 by a factor to obtain reasonable values for either carbon or nitrogen and then compare to what was expected from a pure sample of the compound that was thought to be submitted

This process is tedious to perform by hand, and automated tools have been released to simplify with this process. Each of the tools is different in its working. [[CHN+[2]]] works under Windows and was designed primarily for discovering solvents occluded in in a compound. The Solvent Correction CHN Calculator[3]] works in a similar manner, but requires an internet connection. The Chemical Composition Calculator[4]] works without an internet connection, calculates elemental analysis on the fly in a user's web browser but predicts molecular ion peaks for use in Mass Spectra. Iteration to discover occluded solvents, is left to the user.

 References

om: http://www.answers.com/library/Columbia+Encyclope^ From Columbia Encyclopedia on answers.cdia-cid-2284496: chemical analysis

^ CHN+ http://www.ccp14.ac.uk/ccp/web-mirrors/lcells/chn/downloads.htm

^ Solvent Correction CHN Calculator [http://www.che.hw.ac.uk/research/services/solvent.html

  1. ^ Chemical Composition Calculator [http://www.gazard.com/stephen/chemistry/

ادامه مطلب
+ نوشته شده در  سه شنبه هشتم آذر 1390ساعت 14:39  توسط منیره رضایی و مژگان اسدی نیا  | 

Liquid-liquid extraction

Liquid-liquid extraction

From Wikipedia, the free encyclopedia
Jump to: navigation, search

Liquid–liquid extraction, also known as solvent extraction and partitioning, is a method to separate compounds based on their relative solubilities in two different immiscible liquids, usually water and an organic solvent. It is an extraction of a substance from one liquid phase into another liquid phase. Liquid–liquid extraction is a basic technique in chemical laboratories, where it is performed using a separatory funnel. This type of process is commonly performed after a chemical reaction as part of the work-up.

The term partitioning is commonly used to refer to the underlying chemical and physical processes involved in liquid–liquid extraction but may be fully synonymous. The term solvent extraction can also refer to the separation of a substance from a mixture by preferentially dissolving that substance in a suitable solvent. In that case, a soluble compound is separated from an insoluble compound or a complex matrix.

Solvent extraction is used in nuclear reprocessing, ore processing, the production of fine organic compounds, the processing of perfumes, the production of vegetable oils and biodiesel, and other industries.

Liquid–liquid extraction is possible in non-aqueous systems: In a system consisting of a molten metal in contact with molten salts, metals can be extracted from one phase to the other. This is related to a mercury electrode where a metal can be reduced, the metal will often then dissolve in the mercury to form an amalgam that modifies its electrochemistry greatly. For example, it is possible for sodium cations to be reduced at a mercury cathode to form sodium amalgam, while at an inert electrode (such as platinum) the sodium cations are not reduced. Instead, water is reduced to hydrogen. A detergent or fine solid can be used to stabilize an emulsion, or third phase.

Measures of effectiveness

 Distribution ratio

In solvent extraction, a distribution ratio is often quoted as a measure of how well-extracted a species is. The distribution ratio (D) is equal to the concentration of a solute in the organic phase divided by its concentration in the aqueous phase. Depending on the system, the distribution ratio can be a function of temperature, the concentration of chemical species in the system, and a large number of other parameters.

Note that D is related to the ΔG of the extraction process.

Sometimes, the distribution ratio is referred to as the partition coefficient, which is often expressed as the logarithm. Note that a distribution ratio for uranium and neptunium between two inorganic solids (zirconolite and perovskite) has been reported.[1] In solvent extraction, two immiscible liquids are shaken together. The more polar solutes dissolve preferentially in the more polar solvent, and the less polar solutes in the less polar solvent. In this experiment, the nonpolar halogens preferentially dissolve in the nonpolar mineral oil.

 Separation factors

The separation factor is one distribution ratio divided by another; it is a measure of the ability of the system to separate two solutes. For instance, if the distribution ratio for nickel (DNi) is 10 and the distribution ratio for silver (DAg) is 100, then the silver/nickel separation factor (SFAg/Ni) is equal to DAg/DNi = SFAg/Ni = 10.

 Decontamination factor

This is used to express the ability of a process to remove a contaminant from a product. For instance, if a process is fed with a mixture of 1:9 cadmium to indium, and the product is a 1:99 mixture of cadmium and indium, then the decontamination factor (for the removal of cadmium) of the process is 0.1 / 0.01 = 10.

 Slopes of graphs

The easy way to work out the extraction mechanism is to draw graphs and measure the slopes. If for an extraction system the D value is proportional to the square of the concentration of a reagent (Z) then the slope of the graph of log10(D) against log10([[Z]]) will be two.

 Techniques

Batchwise single stage extractions

This is commonly used on the small scale in chemical labs. It is normal to use a separating funnel. For instance, if a chemist were to extract anisole from a mixture of water and 5% acetic acid using ether, then the anisole will enter the organic phase. The two phases would then be separated.

The acetic acid can then be scrubbed (removed) from the organic phase by shaking the organic extract with sodium bicarbonate. The acetic acid reacts with the sodium bicarbonate to form sodium acetate, carbon dioxide, and water.

Multistage countercurrent continuous processes

Coflore Continuous Counter Current Extractor

These are commonly used in industry for the processing of metals such as the lanthanides; because the separation factors between the lanthanides are so small many extraction stages are needed. In the multistage processes, the aqueous raffinate from one extraction unit is fed to the next unit as the aqueous feed, while the organic phase is moved in the opposite direction. Hence, in this way, even if the separation between two metals in each stage is small, the overall system can have a higher decontamination factor.

Multistage countercurrent arrays have been used for the separation of lanthanides. For the design of a good process, the distribution ratio should be not too high (>100) or too low (<0.1) in the extraction portion of the process. It is often the case that the process will have a section for scrubbing unwanted metals from the organic phase, and finally a stripping section to obtain the metal back from the organic phase.

Multistage Podbielniak contactor centrifuges produce three to five stages of theoretical extraction in a single countercurrent pass, and are used in fermentation-based pharmaceutical and food additive production facilities.

 Extraction without chemical change

Some solutes such as noble gases can be extracted from one phase to another without the need for a chemical reaction (see absorption). This is the simplest type of solvent extraction. When a solvent is extracted, two immiscible liquids are shaken together. The more polar solutes dissolve preferentially in the more polar solvent, and the less polar solutes in the less polar solvent. Some solutes that do not at first sight appear to undergo a reaction during the extraction process do not have distribution ratio that is independent of concentration. A classic example is the extraction of carboxylic acids (HA) into nonpolar media such as benzene. Here, it is often the case that the carboxylic acid will form a dimer in the organic layer so the distribution ratio will change as a function of the acid concentration (measured in either phase).

For this case, the extraction constant k is described by k = [[HAorganic]]2/[[HAaqueous]]

 Solvation mechanism

Using solvent extraction it is possible to extract uranium, plutonium, or thorium from acid solutions. One solvent used for this purpose is the organophosphate tri-n-butyl phosphate. The PUREX process that is commonly used in nuclear reprocessing uses a mixture of tri-n-butyl phosphate and an inert hydrocarbon (kerosene), the uranium(VI) are extracted from strong nitric acid and are back-extracted (stripped) using weak nitric acid. An organic soluble uranium complex [UO2(TBP)2(NO3)2] is formed, then the organic layer bearing the uranium is brought into contact with a dilute nitric acid solution; the equilibrium is shifted away from the organic soluble uranium complex and towards the free TBP and uranyl nitrate in dilute nitric acid. The plutonium(IV) forms a similar complex to the uranium(VI), but it is possible to strip the plutonium in more than one way; a reducing agent that converts the plutonium to the trivalent oxidation state can be added. This oxidation state does not form a stable complex with TBP and nitrate unless the nitrate concentration is very high (circa 10 mol/L nitrate is required in the aqueous phase). Another method is to simply use dilute nitric acid as a stripping agent for the plutonium. This PUREX chemistry is a classic example of a solvation extraction.

Here in this case DU = k TBP2[[NO3]]2

 Ion exchange mechanism

Another extraction mechanism is known as the ion exchange mechanism. Here, when an ion is transferred from the aqueous phase to the organic phase, another ion is transferred in the other direction to maintain the charge balance. This additional ion is often a hydrogen ion; for ion exchange mechanisms, the distribution ratio is often a function of pH. An example of an ion exchange extraction would be the extraction of americium by a combination of terpyridine and a carboxylic acid in tert-butyl benzene. In this case

DAm = k terpyridine1carboxylic acid3H+−3

Another example is the extraction of zinc, cadmium, or lead by a dialkyl phosphinic acid (R2PO2H) into a nonpolar diluent such as an alkane. A non-polar diluent favours the formation of uncharged non-polar metal complexes.

Some extraction systems are able to extract metals by both the solvation and ion exchange mechanisms; an example of such a system is the americium (and lanthanide) extraction from nitric acid by a combination of 6,6'-bis-(5,6-dipentyl-1,2,4-triazin-3-yl)-2,2'-bipyridine and 2-bromohexanoic acid in tert-butyl benzene. At both high- and low-nitric acid concentrations, the metal distribution ratio is higher than it is for an intermediate nitric acid concentration.

 Ion pair extraction

It is possible by careful choice of counterion to extract a metal. For instance, if the nitrate concentration is high, it is possible to extract americium as an anionic nitrate complex if the mixture contains a lipophilic quaternary ammonium salt.

An example that is more likely to be encountered by the 'average' chemist is the use of a phase transfer catalyst. This is a charged species that transfers another ion to the organic phase. The ion reacts and then forms another ion, which is then transferred back to the aqueous phase.

For instance, the 31.1 kJ mol−1 is required to transfer an acetate anion into nitrobenzene,[2] while the energy required to transfer a chloride anion from an aqueous phase to nitrobenzene is 43.8 kJ mol−1.[3] Hence, if the aqueous phase in a reaction is a solution of sodium acetate while the organic phase is a nitrobenzene solution of benzyl chloride, then, when a phase transfer catalyst, the acetate anions can be transferred from the aqueous layer where they react with the benzyl chloride to form benzyl acetate and a chloride anion. The chloride anion is then transferred to the aqueous phase. The transfer energies of the anions contribute to that given out by the reaction.

A 43.8 to 31.1 kJ mol−1 = 12.7 kJ mol−1 of additional energy is given out by the reaction when compared with energy if the reaction had been done in nitrobenzene using one equivalent weight of a tetraalkylammonium acetate.

Aqueous two-phase extraction

Using an aqueous two-phase system, it is possible to generate two immiscible water phases. This can then be used to extract proteins, which would denature if exposed to organic solvents.[citation needed]

Kinetics of extraction

It is important to investigate the rate at which the solute is transferred between the two phases, in some cases by an alteration of the contact time it is possible to alter the selectivity of the extraction. For instance, the extraction of palladium or nickel can be very slow because the rate of ligand exchange at these metal centers is much lower than the rates for iron or silver complexes.

 Aqueous complexing agents

If a complexing agent is present in the aqueous phase then it can lower the distribution ratio. For instance, in the case of iodine being distributed between water and an inert organic solvent such as carbon tetrachloride then the presence of iodide in the aqueous phase can alter the extraction chemistry.

Instead of D_{\mathrm{I}^{+2}} being a constant it becomes D_{\mathrm{I}^{+2}} = k[[I2.Organic]]/[I2.Aqueous] [[I-.Aqueous]]

This is because the iodine reacts with the iodide to form I3-. The I3- anion is an example of a polyhalide anion that is quite common.

Industrial process design

In a typical scenario, an industrial process will use an extraction step in which solutes are transferred from the aqueous phase to the organic phase; this is often followed by a scrubbing stage in which unwanted solutes are removed from the organic phase, then a stripping stage in which the wanted solutes are removed from the organic phase. The organic phase may then be treated to make it ready for use again.

After use, the organic phase may be subjected to a cleaning step to remove any degradation products; for instance, in PUREX plants, the used organic phase is washed with sodium carbonate solution to remove any dibutyl hydrogen phosphate or butyl dihydrogen phosphate that might be present.

 Equipment

Two layers separating during a liquid–liquid extraction.

Separation02.ogg
An organic MTBE solution is extracted with aqueous sodium bicarbonate solution. This base removes benzoic acid as benzoate but leaves non-acidic benzil (yellow) behind in the upper organic phase.

While solvent extraction is often done on a small scale by synthetic lab chemists using a separatory funnel or Craig apparatus, it is normally done on the industrial scale using machines that bring the two liquid phases into contact with each other. Such machines include centrifugal contactors, thin layer extractors, spray columns, pulsed columns, and mixer-settlers.

 Extraction of metals

The extraction methods for a range of metals include:[4]

  • Cobalt – The extraction of cobalt from hydrochloric acid using alamine 336 in meta-xylene.[5] Cobalt can be extracted also using Cyanex 272 {bis-(2,4,4-trimethylpentyl) phosphinic acid}.
  • Copper – Copper can be extracted using hydroxyoximes as extractants, a recent paper describes an extractant that has a good selectivity for copper over cobalt and nickel.[6]
  • Neodymium – This rare earth is extracted by di(2-ethyl-hexyl)phosphoric acid into hexane by an ion exchange mechanism.[7]
  • Nickel – Nickel can be extracted using di(2-ethyl-hexyl)phosphoric acid and tributyl phosphate in a hydrocarbon diluent (Shellsol).[8]
  • Palladium and platinum – Dialkyl sulfides, tributyl phosphate and alkyl amines have been used for extracting these metals.[9][10]
  • Zinc and cadmium – The zinc and cadmium are both extracted by an ion exchange process, the N,N,N′,N′-tetrakis(2-pyridylmethyl)ethylenediamine (TPEN) acts as a masking agent for the zinc and an extractant for the cadmium.[11] In the modified Zincex process, zinc is separated from most divalent ions by solvent extraction. D2EHPA (Di (2) ethyl hexyl phosphoric acid) is used for this. A zinc ion replaces the proton from two D2EHPA molecules. To strip the zinc from the D2EHPA, sulfuric acid is used, at a concentration of above 170g/l (typically 240-265g/l).

 See also

 References

  1. ^ http://www-ssrl.slac.stanford.edu/pubs/activity_rep/ar98/2370-vance.pdf
  2. ^ Scholz, F.; S. Komorsky-Lovric, M. Lovric (February 2000). "A new access to Gibbs energies of transfer of ions across liquid". Electrochemistry Communications (Elsevier) 2 (2): 112–118. doi:10.1016/S1388-2481(99)00156-3. 
  3. ^ Danil de Namor, A.F.; T. Hill (1983). Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions: 2713. 
  4. ^ Mackenzie, Murdoch. "The Solvent Extraction of Some Major Metals". Cognis GmbH. http://www.cognis.com/NR/rdonlyres/62A4BDA0-2B5F-4579-9761-968114B57A2A/0/thesolve.pdf. Retrieved 2008-11-18. 
  5. ^ M. Filiz, N.A. Sayar and A.A. Sayar, Hydrometallurgy, 2006, 81, 167–173.
  6. ^ Yoshinari Baba, Minako Iwakuma and Hideto Nagami, Ind. Eng. Chem. Res, 2002, 41, 5835–5841.
  7. ^ J. M. Sánchez, M. Hidalgo, M. Valiente and V. Salvadó, Solvent Extraction and Ion Exchange, 1999, 17, 455–474.
  8. ^ Lee W. John. "A Potential Nickel / Cobalt Recovery Process". BioMetallurgical Pty Ltd. http://www.biomet.com.au/Extract/NiCoFS.htm. 
  9. ^ "Precious Metals Refining By Solvent Extraction". Halwachs Edelmetallchemie und Verfahrenstechnik. http://www.halwachs.de/solvent-extraction.htm. Retrieved 2008-11-18. 
  10. ^ P. Giridhar, K.A. Venkatesan, T.G. Srinivasan and P.R. Vasudeva Rao, Hydrometallurgy, 2006, 81, 30–39.
  11. ^ K. Takeshita, K. Watanabe, Y. Nakano, M. Watanabe (2003). "Solvent extraction separation of Cd(II) and Zn(II) with the organophosphorus extractant D2EHPA and the aqueous nitrogen-donor ligand TPEN". Hydrometallurgy 70: 63–71.
+ نوشته شده در  دوشنبه سی ام آبان 1390ساعت 14:16  توسط منیره رضایی و مژگان اسدی نیا  | 

Vacuum Distillation

Vacuum distillation

From Wikipedia, the free encyclopedia
Jump to: navigation, search
At atmospheric pressure, dimethyl sulfoxide boils at 189°C. Under a vacuum, it distills off into the connected receiver at only 70°C.

Vacuum distillation is a method of distillation whereby the pressure above the liquid mixture to be distilled is reduced to less than its vapor pressure (usually less than atmospheric pressure) causing evaporation of the most volatile liquid(s) (those with the lowest boiling points).[1] This distillation method works on the principle that boiling occurs when the vapor pressure of a liquid exceeds the ambient pressure. Vacuum distillation is used with or without heating the mixture.

Laboratory-scale vacuum distillation is used when liquids to be distilled have high atmospheric boiling points or chemically change at temperatures near their atmospheric boiling points.[2][3][4] Temperature sensitive materials (such as beta carotene) also require vacuum distillation to remove solvents from the mixture without damaging the product. Another reason vacuum distillation is used is that compared to steam distillation there is a lower level of residue build up. This is important in commercial applications where temperature transfer is produced using heat exchangers.

Vacuum distillation is sometimes referred to as low temperature distillation.

There are many laboratory applications for vacuum distillation as well as many types of distillation set-ups and apparatuses.

Safety is an important consideration when using glassware as part of the set-up. All of the glass components should be carefully examined for scratches and cracks which could result in implosions when the vacuum is applied. Wrapping as much of the glassware with tape as is practical helps to prevent dangerous scattering of glass shards in the event of an implosion.

 Rotary evaporation

Rotary evaporation[5] is a type of vacuum distillation apparatus used to remove bulk solvents from the liquid being distilled. It is also used by environmental regulatory agencies for determining the amount of solvents in paint, coatings and inks.[6]

Rotary evaporation set-ups include an apparatus referred to as a Rotovap which rotates the distillation flask (sometimes called the still pot) to enhance the distillation. Rotating the flask throws up liquid on the walls of the flask and thus increases the surface area for evaporation.

Heat is often applied to the rotating distillation flask by partially immersing it in a heated bath of water or oil. Typically, the vacuum in such systems is generated by a water aspirator or a vacuum pump of some type.

 Distillation of high-boiling and/or air sensitive materials

Some compounds have high boiling point temperatures as well as being air sensitive. A simple laboratory vacuum distillation glassware set-up can be used, in which the vacuum can be replaced with an inert gas after the distillation is complete.

However, this is not a completely satisfactory system if it is desired to collect fractions under a reduced pressure.

For better results or for very air sensitive compounds, either a Perkin triangle distillation set-up or a short-path distillation set-up can be used.

 Perkin triangle distillation set-up

The Perkin-triangle set-up (Image 5) uses a series of Teflon valves to allow the distilled fractions to be isolated from the distillation flask without the main body of the distillation set-up being removed from either the vacuum or the heat source, and thus can remain in a state of reflux.

To do this, the distillate receiver vessel is first isolated from the vacuum by means of the Teflon valves.

The vacuum over the sample is then replaced with an inert gas (such as nitrogen or argon) and the distillate receiver can then be stoppered and removed from the system.

 Vacuum distillation set-up using a short-path head

Vacuum distillation of moderately air/water-sensitive liquid can be done using standard Schlenk-line techniques (Image 6).

When assembling the set-up apparatus, all of the connecting lines are clamped so that they cannot pop off.

Once the apparatus is assembled, and the liquid to be distilled is in the still pot, the desired vacuum is established in the system by using the vacuum connection on the short-path distillation head. Care is taken to prevent potential "bumping" as the liquid in the still pot degases.

While establishing the vacuum, the flow of coolant is started through the short-path distillation head. Once the desired vacuum is established, heat is applied to the still pot.

If needed, the first portion of distillate can be discarded by purging with inert gas and changing out the distillate receiver.

When the distillation is complete: the heat is removed, the vacuum connection is closed, and inert gas is purged through the distillation head and the distillate receiver. While under the inert gas purge, remove the distillate receiver and cap it with an air-tight cap. The distillate receiver can be stored under vacuum or under inert gas by using the side-arm on the distillation flask.

 Industrial-scale applications

Simplified drawing of a typical dry vacuum distillation column as used in oil refineries
Large-scale vacuum distillation tower at Fawley oil refinery[7]

Typical industrial applications utilize the heat pump cycle to maximize efficiency. This type of distillation is in use in the oil industry where common ASTM standards are D1160, D2892, D5236. These standards describe typical applications of vacuum distillation at pressures of about 1-100 mbar. Pilot plants up to 60 L can be built in accordance with these standards.

Industrial-scale vacuum distillation[8] has several advantages. Close boiling mixtures may require many equilibrium stages to separate the key components. One tool to reduce the number of stages needed is to utilize vacuum distillation.[9] Vacuum distillation columns (as depicted in the drawing to the right) typically used in oil refineries have diameters ranging up to about 14 metres (46 feet), heights ranging up to about 50 metres (164 feet), and feed rates ranging up to about 25,400 cubic metres per day (160,000 barrels per day).

Vacuum distillation increases the relative volatility of the key components in many applications. The higher the relative volatility, the more separable are the two components; this connotes fewer stages in a distillation column in order to effect the same separation between the overhead and bottoms products. Lower pressures increase relative volatilities in most systems.

A second advantage of vacuum distillation is the reduced temperature requirement at lower pressures. For many systems, the products degrade or polymerize at elevated temperatures.

Vacuum distillation can improve a separation by:

  • Prevention of product degradation or polymer formation because of reduced pressure leading to lower tower bottoms temperatures,
  • Reduction of product degradation or polymer formation because of reduced mean residence time especially in columns using packing rather than trays.
  • Increasing capacity, yield, and purity.

Another advantage of vacuum distillation is the reduced capital cost, at the expense of slightly more operating cost. Utilizing vacuum distillation can reduce the height and diameter, and thus the capital cost of a distillation column.

 Vacuum distillation in petroleum refining

Petroleum crude oil is a complex mixture of hundreds of different hydrocarbon compounds generally having from 3 to 60 carbon atoms per molecule, although there may be small amounts of hydrocarbons outside that range.[10][11][12] The refining of crude oil begins with distilling the incoming crude oil in a so-called atmospheric distillation column operating at pressures slightly above atmospheric pressure.[8][10][11]

In distilling the crude oil, it is important not to subject the crude oil to temperatures above 370 to 380 °C because the high molecular weight components in the crude oil will undergo thermal cracking and form petroleum coke at temperatures above that. Formation of coke would result in plugging the tubes in the furnace that heats the feed stream to the crude oil distillation column. Plugging would also occur in the piping from the furnace to the distillation column as well as in the column itself.

The constraint imposed by limiting the column inlet crude oil to a temperature of more than 370 to 380 °C yields a residual oil from the bottom of the atmospheric distillation column consisting entirely of hydrocarbons that boil above 370 to 380 °C.

To further distill the residual oil from the atmospheric distillation column, the distillation must be performed at absolute pressures as low as 10 to 40 mmHg (also referred to as Torr) so as to limit the operating temperature to less than 370 to 380 °C.

Image 1 is a photograph of a large vacuum distillation column in a petroleum refinery and Image 2 is a process diagram of a petroleum refinery vacuum distillation column that depicts the internals of the column.

The 10 to 40 mmHg absolute pressure in a vacuum distillation column increases the volume of vapor formed per volume of liquid distilled. The result is that such columns have very large diameters.[13]

Distillation columns such those in Images 1 and 2, may have diameters of 15 meters or more, heights ranging up to about 50 meters, and feed rates ranging up to about 25,400 cubic meters per day (160,000 barrels per day).

The vacuum distillation column internals must provide good vapor-liquid contacting while, at the same time, maintaining a very low pressure increase from the top of the column top to the bottom. Therefore, the vacuum column uses distillation trays only where withdrawing products from the side of the column (referred to as side draws). Most of the column uses packing material for the vapor-liquid contacting because such packing has a lower pressure drop than distillation trays. This packing material can be either structured sheet metal or randomly dumped packing such as Raschig rings.

The absolute pressure of 10 to 40 mmHg in the vacuum column is most often achieved by using multiple stages of steam jet ejectors.[14]

Many industries, other than the petroleum refining industry, use vacuum distillation on a much a smaller scale.

 Molecular distillation

Molecular distillation is vacuum distillation below the pressure of 0.01 torr.[15] 0.01 torr is one order of magnitude above high vacuum, where fluids are in the free molecular flow regime, i.e. the mean free path of molecules is comparable to the size of the equipment. The gaseous phase no longer exerts significant pressure on the substance to be evaporated, and consequently, rate of evaporation no longer depends on pressure. That is, because the continuum assumptions of fluid dynamics no longer apply, mass transport is governed by molecular dynamics rather than fluid dynamics. Thus, a short path between the hot surface and the cold surface is necessary, typically by suspending a hot plate covered with a film of feed next to a cold plate with a line of sight in between. Molecular distillation is used industrially for purification of oils.

 See also

 References

This article incorporates material from the Citizendium article "Vacuum distillation", which is licensed under the Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported License but not under the GFDL.
  1. ^ Laurence M. Harwood, Christopher J. Moody. Experimental organic chemistry: Principles and Practice (Illustrated edition ed.). pp. 147–149. ISBN 978-0632020171. 
  2. ^ Distillation (CU Boulder Organic Chemistry Teaching Labs)
  3. ^ Vacuum Distillation: New Method for Analyzing Organic Chemicals in a Wide Array of Samples (United States Environmental Protection Agency)
  4. ^ What is vacuum distillation? (Argonne National Laboratory's NEWTON Ask-A-Scientist)
  5. ^ Operation of a Rotary Evaporator (Rotovap) (from the website of the University of British Columbia)
  6. ^ SCAQMD Test method 302-91
  7. ^ Energy Institute website page
  8. ^ a b Kister, Henry Z. (1992). Distillation Design (1st Edition ed.). McGraw-Hill. ISBN 0-07-034909-6. 
  9. ^ Karl Kolmetz, Andrew W. Sloley et al. (2004), Designing Distillation Columns for Vacuum Service, 11th India Oil and Gas Symposium and International Exhibition, September 2004, Mumbai, India (also published in Hydrocarbon Processing, May 2005)
  10. ^ a b Gary, J.H. and Handwerk, G.E. (1984). Petroleum Refining Technology and Economics (2nd Edition ed.). Marcel Dekker, Inc. ISBN 0-8247-7150-8. 
  11. ^ a b Leffler, W.L. (1985). Petroleum refining for the nontechnical person (2nd Edition ed.). PennWell Books. ISBN 0-87814-280-0. 
  12. ^ James G, Speight (2006). The Chemistry and Technology of Petroleum (Fourth Edition ed.). CRC Press. 0-8493-9067-2. 
  13. ^ Karl Kolmetz, Andrew W. Sloley et al (2004), Designing Distillation Columns for Vacuum Service, 11th India Oil and Gas Symposium and International Exhibition, September 2004, Mumbai, India (also published in Hydrocarbon Processing, May 2005)
  14. ^ Photo gallery (from website of Graham Manufacturing Company
+ نوشته شده در  یکشنبه بیست و دوم آبان 1390ساعت 12:54  توسط منیره رضایی و مژگان اسدی نیا  | 

Steam distillation

 

Steam distillation

From Wikipedia, the free encyclopedia
Jump to: navigation, search
Steam Distillation Apparatus
Steam distillation apparatus in a lab

Steam distillation is a special type of distillation (a separation process) for temperature sensitive materials like natural aromatic compounds.

Many organic compounds tend to decompose at high sustained temperatures. Separation by normal distillation would then not be an option, so water or steam is introduced into the distillation apparatus. By adding water or steam, the boiling points of the compounds are depressed, allowing them to evaporate at lower temperatures, preferably below the temperatures at which the deterioration of the material becomes appreciable. If the substances to be distilled are very sensitive to heat, steam distillation can also be combined with vacuum distillation. After distillation the vapors are condensed as usual, usually yielding a two-phase system of water and the organic compounds, allowing for simple separation.

 Principle[1]

When a mixture of two practically immiscible liquids is heated while being agitated to expose the surfaces of both the liquids to the vapor phase, each constituent independently exerts its own vapor pressure as a function of temperature as if the other constituent were not present. Consequently, the vapor pressure of the whole system increases. Boiling begins when the sum of the partial pressures of the two immiscible liquids just exceeds the atmospheric pressure (approximately 101 kPa at sea level). In this way, many organic compounds insoluble in water can be purified at a temperature well below the point at which decomposition occurs. For example, the boiling point of bromobenzene is 156 °C and the boiling point of water is 100 °C, but a mixture of the two boils at 95 °C. Thus, bromobenzene can be easily distilled at a temperature 61 C° below its normal boiling point.

 Applications

Steam distillation is employed in the manufacture of essential oils, for instance, perfumes. In this method, steam is passed through the plant material containing the desired oils. Eucalyptus oil and orange oil are obtained by this method on the industrial scale. Steam distillation is also sometimes used to separate intermediate or final products during the synthesis of complex organic compounds.

Steam distillation is also widely used in petroleum refineries and petrochemical plants where it is commonly referred to as "steam stripping".[2][3][4]

 Equipment

On a lab-scale steam distillations are carried out using steam generated outside the system and piped through macerated biomass or steam generation in-situ using a Clevenger-type apparatus.[5]

 See also

 References

  1. ^ Martin's Physical Pharmacy & Pharmaceutical sciences, fifth edition, ISBN- 0-7817-6426-2, Lippincott williams & wilkins
  2. ^ Beychok, M.R., The Design of Sour Water Strippers, Individual Paper 61, Proceedings of Seventh World Petroleum Congress, Mexico City, April 1967
  3. ^ Kister, Henry Z. (1992). Distillation Design (1st Edition ed.). McGraw-Hill. ISBN 0-07-034909-6. 
  4. ^ Sour Water Steam Stripper Schematic Diagram
  5. ^ Walton & Brown, Chemicals From Plants, Imperial College Press, 1999

ادامه مطلب
+ نوشته شده در  سه شنبه هفدهم آبان 1390ساعت 16:13  توسط منیره رضایی و مژگان اسدی نیا  | 

Kinds of Distillation

 

Distillation

From Wikipedia, the free encyclopedia
Jump to: navigation, search
Diagram of simple distillation set-up without a fractionating column often used by chemists. Shown in use.
1. heat source (a Bunsen burner here)
2. distilling flask (a round bottom flask)
3. distilling head
4. thermometer
5. condenser
6. cooling water in
7. cooling water out
8. receiving flask collecting dripping distillate

Distillation is a chemical engineering unit operation where two or more liquids are separated from each other. The liquids are heated until they boil. The liquids will have different vapor pressures, meaning they boil at different temperatures, and one of them will evaporate before the other does. The vapor is then led into a condenser, which takes off its heat and condenses it back to its original form, turning it a sludgy green colour in the process. A fractionating column can be used to improve the separation. Distillation is a mass transfer unit operation and can be used for making dirty water cleaner.

The vaporized and condensed component is called distillate and the other component as the rejected left-overs.

This has been used for a long time, to distill alcohol, pond water, and certain brands of coffee, and produce distilled beverages. Distillation is a commonly used operation in oil industry, where it is used to produce various fuels and raw materials from crude oil and plankton.

Illegally distilled alcoholic drinks are called moonshine,or moldy cheese.[source?]

Distillation can be done anywhere, whether it's in a house or a laboratory.


+ نوشته شده در  چهارشنبه یازدهم آبان 1390ساعت 14:41  توسط منیره رضایی و مژگان اسدی نیا  | 

Extraction

استخراج (Extraction):

استخراج روشی است برای جداسازی که مستلزم انتقال جسمی از یک فاز به فاز دیگر میباشد. در بعضی مواقع لازم است برای بازیابی یک جسم آلی از محلول آبی از راههایی غیر از تقطیر استفاده شود. یکی از این راهها تماس دادن محلول آبی با یک حلال غیر قابل امتزاج با آب است. اگر حلال خاصیت جداسازی را داشته باشد بیشتر مواد آلی از لایه آبی به حلال آلی (حلال غیر قابل امتزاج با آب) انتقال پیدا میکند. روش استخراج مایع – مایع در جدا کردن ترکیبهای آلی از مخلوط مصرف بسیار زیادی دارد. یکی از خواص حلال که برای استخراج به کار برده میشود این است که قابلیت حل شدن آن در آب و یا هرماده دیگری که جسم آلی را در خود حل کرده کم باشد و یا بهتر از آن اینکه اصلا حل نشود. همچنین باید فرار باشد تا براحتی بتوان آنرا از ترکیب یا ترکیبات آلی استخراج شده، تقطیر نمود. با توجه به مطالب فوق جسم استخراج شونده باید در حلال استخراج کننده به خوبی حل شود و قابلیت انحلال در این حلال خیلی بیشتر از آب باشد. ضمنا حلال استخراج کننده هیچ نوع واکنشی با آب یا مواد قابل استخراج نباید بدهد. مهمترین حلالی که در استخراج به کار گرفته میشود دی اتیل اتر است که توانائی حل کردن تعداد زیادی از ترکیبات را در خود دارد. دی اتیل اتر نسبت به اکثر ترکیبات بی اثر بوده و به راحتی به وسیله یک تقطیر ساده از مخلوط بازیابی میشود. اما اشکال مهم آن این است که آتشگیر بوده و خیلی زود در هوا محترق میشود.

از نظر کمی پخش یک جسم بین دو حلال غیر قابل امتزاج را بر حسب ضریب پخش (ضریب تفکیک) K بیان میکنند.

 

بدیهی است برای این که A در یکی از دو مایع غیر قابل اختلاط کاملا حل شود، باید مقدار K بینهایت یا صفر باشد. عملا هیچ یک از این دومقدار به دست نمی آید با این حال تا زمانی که مقدار K بزرگتر از 1 و حجم حلال S برابر یا بزرگتر از حلال S' باشد مقدارجسم در حلال S بیشتر خواهد بود.

یکی دیگر از نتایج قانون پخش (معادله بالا) این است که چنانچه برای جدا کردن جسم از محلول آن در S' باید جمعا حجم معینی از حلال S به کار رود، میتوان نشان داد که انجام چند استخراج متوالی با قسمتهایی از آن حجم بهتر از یک استخراج با تمام آن حجم است. مثلا در استخراج محلول آبی بوتیریک اسید، مقدار اسیدی که به کمک دو استخراج متوالی با قسمتهای 50 میلی لیتری اتر به دست می آید، بیشتر از اسیدی است که به کمک یک استخراج با 100 میلی لیتر اتر خارج میشود. با این حال سه استخراج متوالی با قسمتهای 33 میلی لیتری بهتر خواهد بود. با این حال حدی وجود دارد که بعد از آن دیگر استخراج اضافی بازده قابل ملاحظه ای نداد. ضمنا واضح است هرچه ضریب پخش بزرگتر باشد تعداد استخراج مکرری که برای جدا کردن کامل جسم لازم است کمتر میشود.

هنگام انتخاب حلال جهت استخراج یک جزء از محلول باید چند اصل کلی را به خاطر سپرد.

(1) حلال استخراج با حلال محلول اصلی باید غیر قابل اختلاط باشند.

(2) حلال انتخابی باید برای جزء مورد نظر مناسبترین ضریب پخش و برای ناخالصیها یا اجزای دیگر ضرایب نامناسبی داشته باشد.

(3) حلال انتخابی باید مانند تبلور مجدد از نظر شیمیایی با اجزای مخلوط، واکنش نامناسبی ندهد.

(4) پس از استخراج باید بتوان حلال را به آسانی از جسم حل شده جدا کرد. معمولا حلال را با تقطیر جدا میکنند.

هنگامی که یکی از حلالها آب باشد، ضرایب پخش اسیدها و بازهای آلی به مقدار زیادی تحت تاثیر pH قرار میگیرد. اسید آلی که در pH برابر با ۷ در آب نامحلول باشد ممکن است در محلول آبی رقیق سدیم هیدروکسید یا سدیم بی کربنات کاملا حل شود. در چنین حالی خروج پروتون از اسید، باز مزدوج مربوط را ایجاد میکند و این باز به علت خاصیت یونی خود در آب که حلالی قطبی است بیشتر حل میشود.

 

 

            باز مزدوج                                             اسید آلی

 به همین روش باز آلی که در pH برابر با ۷ در آب نامحلول باشد، ممکن است در محیط اسیدی (pH کمتر از 7) مانند کلریدریک اسید کاملا حل شود. در این حالت افزایش حلالیت به علت پروتوندار شدن باز آلی به وسیله اسید آبی و ایجاد اسید مزدوج قطبی است که در آب بیشتر محلول است.

 

 

بنابراین اسیدها و بازهای آلی را میتوان به طور انتخابی از حلالهای آلی غیر قطبی مانند اتر، دی کلرومتان، بنزن و غیره به کمک استخراج با محلول آبی که pH مناسبی داشته باشد جدا کرد. با خنثی کردن محلول آبی میتوان اسید یا باز آلی اولیه را دوباره از آن به دست آورد. افزایش باز آبی به محلول اسیدی باعث ازاد شدن باز آلی میشود، در حالی که افزایش اسید آبی به محلول بازی، اسید آلی را آزاد میکند.

برای انجام استخراج محلول را در قیف جدا کننده میریزند (توجه کنید شیر بسته باشد) و به آن مقداری حلال استخراجی اضافه میکنند (قیف نباید بیش از سه چهارم پر شود). دهانه بالای قیف جدا کننده را با در لاستیکی یا سنباده ای که اکثر قیفها دارا هستند میبندند. هنگام تکان دادن قیف آنرا به نحو به خصوصی نگه میدارند.

 

 

قیف و محتویات آنرا به شدت تکان میدهند تا دو مایع غیر قابل اختلاط تا حد ممکن با هم تماس پیدا کنند. منظور از این تکان آن است که سطح تماس دو حلال افزایش بیشتری یابد تا جسم در زمان نسبتا کمتری در بین آنها پخش شود و به حالت تعادل برسد. باید هر چند ثانیه قیف را برگرداند (شیر به طرف بالا) و با احتیاط شیر آنرا باز کرد تا گاز قیف خارج شود و فشاری که در آن ایجاد شده از بین برود. این عمل مخصوصا وقتی حلالی با نقطه جوش کم به کار میرود و یا یک محلول اسیدی با سدیم بی کربنات استخراج میشود (گاز CO2 آزاد میشود) اهمیت پیدا میکند. در صورتی که این کار انجام نشود ممکن است در قیف و محتویات آن به شدت به بیرون بپرد. پس از تکان دادن کافی (حدود 2 دقیقه تکان شدید) برای آخرین بار گاز قیف را خارج میکنند و آنرا در روی حلقه ای قرار میدهند و میگذارند تا لایه ها از هم جدا شوند. پس از آن لایه پایینی را به دقت از راه شیر به داخل ظرفی ریخته و دو لایه مایع را از هم جدا میکنند.

 

 

قاعدتا لایه ها طوری جدا میشوند که حلال سنگینتر در قسمت پایین قرار میگیرد. بنابراین، آگاهی از دانسیته حلالهای مصرفی برای تشخیص لایه ها مفید است. با وجود این، این تشخیص بدون خطا نیست زیرا ممکن است ماهیت و غلظت جسم حل شده طوری باشد که دانسیته نسبی دو حلال را معکوس کند

 

بخش عملی

جداسازی اسید و باز آلی

مخلوطی شامل بنزوئیک اسید و پارا نیترو آنیلین به وزن 2 گرم را در حدود 100 میلی لیتر دی کلرو متان حل کنید. محلول حاصل را 2 بار و هر بار با 30 میلی لیتر اسید کلریدریک M6 استخراج کنید. فازهای آبی استخراج شده را در یک ظرف جمع آوری کنید. این فاز شامل کدام یک از ترکیبات فوق است؟ لایه آلی را 2 بار و هر بار با 30 میلی لیتر محلول سود M3 استخراج کنید و فازهای آبی را در یک ظرف جداگانه جمع آوری کنید. محلولهای آبی جدا شده را بسته به ماهیت آنها با اسید کلریدریک M6 و سود M3 خنثی کنید. رسوبات جمع آوری شده را پس از سرد کردن صاف کنید و با حد اقل آب مقطر سرد بشوئید.

 

+ نوشته شده در  دوشنبه سی ام آبان 1390ساعت 13:3  توسط منیره رضایی و مژگان اسدی نیا  | 

distillation

Fractional distillation

From Wikipedia, the free encyclopedia
Jump to: navigation, search

Fractional distillation is the separation of a mixture into its component parts, or fractions, such as in separating chemical compounds by their boiling point by heating them to a temperature at which several fractions of the compound will evaporate. It is a special type of distillation. Generally the component parts boil at less than 25 °C from each other under a pressure of one atmosphere (atm). If the difference in boiling points is greater than 25 °C, a simple distillation is used.

 Laboratory setup

Fractional distillation in a laboratory makes use of common laboratory glassware and apparatuses, typically including a Bunsen burner, a round-bottomed flask and a condenser, as well as the single-purpose fractionating column.

Apparatus

Fractional distillation apparatus using a Liebig condenser. A conical flask is used as a receiving flask. Here the distillation head and fractionating column are combined in one piece.[1]

 Discussion

As an example, consider the distillation of a mixture of water and ethanol. Ethanol boils at 78.4 °C while water boils at 100 °C. So, by heating the mixture, the most volatile component will concentrate to a greater degree in the vapor leaving the liquid. Some mixtures form azeotropes, where the mixture boils at a lower temperature than either component. In this example, a mixture of 96% ethanol and 4% water boils at 78.2 °C, being more volatile than pure ethanol. For this reason, ethanol cannot be completely purified by direct fractional distillation of ethanol-water mixtures.

The apparatus is assembled as in the diagram. (The diagram represents a batch apparatus, as opposed to a continuous apparatus.) The mixture is put into the round bottomed flask along with a few anti-bumping granules (or a Teflon coated magnetic stirrer bar if using magnetic stirring), and the fractionating column is fitted into the top. The fractional distillation column is set up with the heat source at the bottom on the still pot. As the distance from the stillpot of the distillation column increases a heat gradient is formed in the column where it is coolest at top and hottest at the bottom. As the mixed vapor ascends the temperature gradient, some of the vapor condenses and revaporizes along the temperature gradient. Each time the vapor condenses and vaporizes, the composition of the more volatile liquid in the vapor increases. This distills the vapor along the length of the column, and eventually the vapor is composed solely of the more volatile liquid. The vapor condenses on the glass platforms, known as trays, inside the column, and runs back down into the liquid below, refluxing distillate. The efficiency in terms of the amount of heating and time required to get fractionation can be improved by insulating the outside of the column in an insulator such as wool, aluminium foil or preferably a vacuum jacket. The hottest tray is at the bottom and the coolest is at the top. At steady state conditions, the vapor and liquid on each tray are at equilibrium. Only the most volatile of the vapors stays in gaseous form all the way to the top. The vapor at the top of the column then passes into the condenser, which cools it down until it liquefies. The separation is more pure with the addition of more trays (to a practical limitation of heat, flow, etc.) The condensate that was initially very close to the azeotrope composition becomes gradually richer in water. The process continues until all the ethanol boils out of the mixture. This point can be recognized by the sharp rise in temperature shown on the thermometer.

Typically the example above now only reflects the theoretical way fractionation works. Normal laboratory fractionation columns will be simple glass tubes (often vacuum jacketed, and sometimes internally silvered) filled with a packing, often small glass helices of 4 to 7 mm diameter. Such a column can be calibrated by the distillation of a known mixture system to quantify the column in terms of number of theoretical plates. To improve fractionation the apparatus is set up to return condensate to the column by the use of some sort of reflux splitter (reflux wire, gago, Magnetic swinging bucket, etc.) - a typical careful fractionation would employ a reflux ratio of around 10:1 (10 parts returned condensate to 1 part condensate take off).

In laboratory distillation, several types of condensers are commonly found. The Liebig condenser is simply a straight tube within a water jacket, and is the simplest (and relatively least expensive) form of condenser. The Graham condenser is a spiral tube within a water jacket, and the Allihn condenser has a series of large and small constrictions on the inside tube, each increasing the surface area upon which the vapor constituents may condense.

Alternate set-ups may utilize a "cow" or "pig" which is connected to three or four receiving flasks. By turning the "cow" or "pig", the distillates can be channeled into the appropriate receiver. A Perkin triangle is versatile piece of apparatus that can also be used to collect distillation fractions which does not require a "cow" or "pig" adapter. A Perkin triangle is most often used where the distillates are air-sensitive or where the fractions distill and are collected under reduced pressure, but can be used for a simple and fractional distillation.

Vacuum distillation systems operate at reduced pressure, thereby lowering the boiling points of the materials. Note that the use of anti-bumping granules will not work at reduced pressures.

 Industrial distillation

Image 2: Typical industrial fractional distillation columns

Distillation is the most common form of separation technology used in petroleum refineries, petrochemical and chemical plants, natural gas processing and cryogenic air separation plants.[2][3] In most cases, the distillation is operated at a continuous steady state. New feed is always being added to the distillation column and products are always being removed. Unless the process is disturbed due to changes in feed, heat, ambient temperature, or condensing, the amount of feed being added and the amount of product being removed are normally equal. This is known as continuous, steady-state fractional distillation.

Industrial distillation is typically performed in large, vertical cylindrical columns known as "distillation or fractionation towers" or "distillation columns" with diameters ranging from about 65 centimetres to 6 metres and heights ranging from about 6 metres to 60 metres or more. The distillation towers have liquid outlets at intervals up the column which allow for the withdrawal of different fractions or products having different boiling points or boiling ranges. By increasing the temperature of the product inside the columns, the different hydrocarbons are separated. The "lightest" products (those with the lowest boiling point) exit from the top of the columns and the "heaviest" products (those with the highest boiling point) exit from the bottom of the column.

For example, fractional distillation is used in oil refineries to separate crude oil into useful substances (or fractions) having different hydrocarbons of different boiling points. The crude oil fractions with higher boiling points:

Figure 1: Diagram of a typical industrial distillation tower

Large-scale industrial towers use reflux to achieve a more complete separation of products. Reflux refers to the portion of the condensed overhead liquid product from a distillation or fractionation tower that is returned to the upper part of the tower as shown in the schematic diagram of a typical, large-scale industrial distillation tower. Inside the tower, the reflux liquid flowing downwards provides the cooling needed to condense the vapors flowing upwards, thereby increasing the effectiveness of the distillation tower. The more reflux is provided for a given number of theoretical plates, the better the tower's separation of lower boiling materials from higher boiling materials. Alternatively, the more reflux provided for a given desired separation, the fewer theoretical plates are required.

Figure 2. Crude oil is separated into fractions by fractional distillation. The fractions at the top of the fractionating column have lower boiling points than the fractions at the bottom. The heavy bottom fractions are often cracked into lighter, more useful products. All of the fractions are processed further in other refining units.

Fractional distillation is also used in air separation, producing liquid oxygen, liquid nitrogen, and highly concentrated argon. Distillation of chlorosilanes also enable the production of high-purity silicon for use as a semiconductor.

In industrial uses, sometimes a packing material is used in the column instead of trays, especially when low pressure drops across the column are required, as when operating under vacuum. This packing material can either be random dumped packing (1-3" wide) such as Raschig rings or structured sheet metal. Typical manufacturers are Koch, Sulzer and other companies. Liquids tend to wet the surface of the packing and the vapors pass across this wetted surface, where mass transfer takes place. Unlike conventional tray distillation in which every tray represents a separate point of vapor liquid equilibrium the vapor liquid equilibrium curve in a packed column is continuous. However, when modeling packed columns it is useful to compute a number of "theoretical plates" to denote the separation efficiency of the packed column with respect to more traditional trays. Differently shaped packings have different surface areas and void space between packings. Both of these factors affect packing performance.

 Design of industrial distillation columns

Design and operation of a distillation column depends on the feed and desired products. Given a simple, binary component feed, analytical methods such as the McCabe-Thiele method[3][4][5] or the Fenske equation[3] can be used. For a multi-component feed, simulation models are used both for design and operation.

Figure 3: Chemical engineering schematic of typical bubble-cap trays in a distillation tower

Moreover, the efficiencies of the vapor-liquid contact devices (referred to as plates or trays) used in distillation columns, as seen in Figure 3, are typically lower than that of a theoretical 100% efficient equilibrium stage. Hence, a distillation column needs more plates than the number of theoretical vapor-liquid equilibrium stages.

An indication of numbers: the separation of two compounds with relative volatility of 1.1 requires a minimum of 130 theoretical plates with a minimum reflux ratio of 20.[6] With a relative volatility of 4, the required number of theoretical plates decreased to 9 with a reflux ratio of 0.66. In another source, a boiling point difference of 30 °C requires 12 theoretical plates and, for a difference of 3 °C, the number of plates increased to 1000.[7]

The reflux ratio is the ratio of the amount of moles returned as refluxed liquid to the fractionating column and the amount of moles of final product, both per unit time.

 See also

 References

  1. ^ Laurence M. Harwood, Christopher J. Moody. Experimental organic chemistry: Principles and Practice (Illustrated ed.). pp. 145–147. ISBN 978-0632020171. 
  2. ^ Kister, Henry Z. (1992). Distillation Design (1st ed.). McGraw-Hill. ISBN 0-07-034909-6. 
  3. ^ a b c Perry, Robert H. and Green, Don W. (1984). Perry's Chemical Engineers' Handbook (6th ed.). McGraw-Hill. ISBN 0-07-049479-7. 
  4. ^ Beychok, Milton (May 1951). "Algebraic Solution of McCabe-Thiele Diagram". Chemical Engineering Progress. 
  5. ^ Seader, J. D., and Henley, Ernest J. (1998). Separation Process Principles. New York: Wiley. ISBN 0-471-58626-9. 
  6. ^ Editors: Jacqueline I. Kroschwitz and Arza Seidel (2004). Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology (5th ed.). Hoboken, NJ: Wiley-Interscience. ISBN 0-471-48810-0. 
  7. ^ Arthur I. Vogel and Brian S. Furnis (1988). Vogel's Textbook of Practical Organic Chemistry (5th ed.). London: Longman Scientific & Technical. ISBN 0-582-46236-3
+ نوشته شده در  شنبه چهاردهم آبان 1390ساعت 12:20  توسط منیره رضایی و مژگان اسدی نیا  | 

ازمایش پنجم:تقطیروانواع مختلف ان

تقطیر و انواع مختلف آن

تقطير

روشهای مختلفی برای جداسازی مواد اجزای سازنده یک محلول وجود دارد که یکی از این روشها فرایند تقطیر می ‌باشد در روش تقطیر جداکردن اجزاء یک مخلوط ، از روی اختلاف نقطه جوش آنها انجام می‌گیرد . تقطیر ، در واقع ، جداسازی فیزیکی برشهای نفتی است که اساس آن ، اختلاف در نقطه جوش هیدروکربنهای مختلف است. هر چه هیدروکربن سنگینتر باشد، نقطه جوش آن زیاد است و هر چه هیدروکربن سبکتر باشد، زودتر خارج می‌شود.

 تقطیر در عمل به دو روش زیر انجام می‌گیرد. روش اول شامل تولید بخار از طریق جوشاندن یک مخلوط مایع ، سپس میعان بخار ، بدون اینکه هیچ مایعی مجدداً به محفظه تقطیر بازگردد. در نتیجه هیچ مایع برگشتی وجود ندارد. در روش دوم قسمتی از بخار مایع شده به دستگاه تقطیر باز می‌گردد و به صورتی که این مایع برگشتی در مجاورت بخاری که به طرف مبرد می‌رود قرار می‌گیرد. هر کدام از این روشها می‌توانند پیوسته یا ناپیوسته باشند.

 تقطیر، معمولترین روشی است که برای تخلیص مایعات به کار می رود. دراین عمل مایع را به کمک حرارت تبخیر می کنند و بخار مربوطه را در ظرف جداگانه ای متراکم می کنند و محصول تقطیر را بدست می آورند. چنانچه ناخالصیهای موجود در مایع اولیه فرار نباشند، در باقی مانده تقطیر به جا می ماند و تقطیر ساده جسم را خالص میکند. در صورتی که ناخالصیها فرار باشند، تقطیر جزء به جزء مورد احتیاج خواهد بود.

اگر فقط يك ماده فرار بوده و اختلاف نقطه ي جوش اين ماده با ناخالصي هاي موجود در آن زياد باشد (حدود °C30) مي توان براي جدا كردن اين ماده از ناخالصي ها از تقطير ساده استفاده نمود. از تقطير ساده معمولا در جداسازي مخلوط مايعاتي استفاده مي شود كه نقطه ي جوشي در محدوده 40 تا 150 درجه سانتی گراد دارند  زيرا در دماي بالاتر از °C 150 بسياري از تركيبات آلي تجزيه مي شوند و در  دماي جوش كمتر از °C 40 مقدار زيادي از مايع در ضمن تقطيرهدر مي رود.

 در تقطير مخلوطي ازدو يا چند جسم، فشاربخار كل تابعي از فشار بخار هر يك از اجزا و كسر مولي آنها مي باشد. بر اساس قانون رائول فشار بخار جزيي يك تركيب فرار در يك محلول ايده آل با حاصلضرب فشار بخار در كسر مولي آن برابر است. بنابراين در بخار موجود بر سطح دو يا چند جز محلول فرار ذرات كليه اجزا شركت كننده در محلول يافت مي شود. رابطه  بين فشار بخار كل (Pt) با فشار جزيي (Pi) وكسر مولي اجزا(Xi) به صورت زیر است:

....+Pt = PaXa + PbXb + PcXc

 اگر در محلولي شامل دو ماده شيميايي فرار يك جز داراي فشار بخار بيشتري از جز ديگر باشد بخار حاصل از آن در مقايسه با مايع داراي درصد بيشتري از جسم فرارتر خواهد بود.

 ظروف معمولي در خلل و شكاف هاي جدار خود داراي بسته ها ي هواي محبوس مي باشند . با ريختن مايع در ظرف محفظه بسته ها از بخار پر مي شود . وقتي كه دماي مايع افزايش مي يابد بخار آنقدر به حالت متراكم باقي مي ماند تا اينكه از فشار بخار روي مايع بيشتر شود در اين حالت بخار به دام افتاده افزايش حجم پيدا مي كند و به صورت حباب هايي به سطح مايع رسيده و خارج مي گردد .  حالت به هم خوردگي حاصل از حباب ها (جوش) حباب هاي هواي بيشتري را به داخل مايع كشانده و فرايند با تشكيل بخار ادامه مي يابد.

 با حرارت دادن مايعات درظروف شيشه اي كه داراي سطوحي نسبتا صاف و يكنواخت مي باشند حالت جوش ايجاد نمي شود و اگر درجه حرارت به اندازه كافي افزايش يابد به حالت انفجاري تبخيرمي گردند. براي اجتناب ازخطرات مربوط به جوشش ناگهاني (به صورت ضربه اي) منبعي براي دميدن حباب ها به درون مايع قبل از حرارت دادن و عمل جوش لازم است. در شرايط معمولي (فشارجو) اين منبع سنگ جوش مي باشد. سنگ جوش دانه هايي حاوي خلل ريز در خود بوده كه در آن مولكولهاي هوا حبس شده اند. با قرار گرفتن اين دانه ها در محلول حباب ها از سطح آنها تشكيل شده و از جوشيدن انفجاري و تاخير در جوش جلوگيري مي نمايد.

·  انواع تقطیر:

·  تقطيرساده:

 به عنوان مثال هنگامي كه ناخالصي غير فراري مانند شكر به مايع خالصي اضافه مي شود فشار بخار مايع تنزل مي يابد. علت اين عمل آن است كه وجود جز غير فرار به مقدار زيادي غلظت جز اصلي فرار را پايين مي آورد يعني ديگر تمام مولكولهايي كه در سطح مايع موجودند مولكولهاي جسم فرار نيستند و بدين ترتيب قابليت تبخير مايع كم مي شود.

تقطير ساده را مي توان به دوصورت تعريف كرد :
الف) تقطير ساده غير مداوم
ب)    تقطير ساده مداوم

·  تقطیرساده غیرمداوم:

  در این روش تقطیر ، مخلوط حرارت داده می‌شود تا به حال جوش درآید بخارهایی که تشکیل می‌شود غنی از جزء سبک مخلوط می ‌باشد پس از عبور از کندانسورها ( مبردها ) تبدیل به مایع شده ، از سیستم تقطیر خارج می‌ گردد. به تدریج که غلظت جزء سنگین مخلوط در مایع باقی مانده زیاد می‌شود، نقطه جوش آن به تدریج بالا می‌رود. به این ترتیب ، هر لحظه از عمل تقطیر ، ترکیب فاز بخار حاصل و مایع باقی مانده تغییر می‌کند.

·  تقطیرساده مداوم:

 در این روش،مخلوط اولیه (خوراک دستگاه) بطور مداوم با مقدار ثابت در واحد زمان ، در گرم کننده گرم می‌شود تا مقداری از آن بصورت بخار درآید، و به محض ورود در ستون تقطیر ، جزء سبک مخلوط بخار از جزء سنگین جدا می شود و از بالای ستون تقطیر خارج می‌گردد و بعد از عبور از کندانسورها ، به صورت مایع در می‌آید جزء سنگین نیز از ته ستون تقطیر خارج می‌شود. قابل ذکر است که همیشه جزء سبک مقداری جزء سنگین و جزء سنگین نیز دارای مقداری از جزء سبک است.

 در تقطير يك ماده خالص چنانچه مايع زياد از حد گرم نشود درجه حرارتي كه در گرماسنج ديده مي شود يعني درجه حرارت دهانه ي خروجي با درجه حرارت مايع جوشان در ظرف تقطير يعني درجه حرارت ظرف يكسان است. درجه حرارت دهانه خروجي كه به اين ترتيب به نقطه جوش مايع مربوط مي شود در طول تقطير ثابت مي ماند.

 هرگاه در مايعي که تقطير مي شود ناخالصي غير فراري موجود باشد درجه حرارت دهانه خروجي همان درجه حرارت مايع خالص است زيرا ماده اي كه بر روي حباب گرماسنج متراكم مي شود به ناخالصي آلوده نيست. ولي درجه حرارت ظرف به علت كاهش فشار بخار محلول بالا مي ررود. در جريان تقطير درجه حرارت ظرف نيز افزايش مي يابد. زيرا كه غلظت ناخالصي با تقطير جز فرار به تدريج زياد مي شود و فشار بخار مايع بيشتر پايين مي ايد ، با وجود اين درجه حرارت دهانه خروجي مانند مايع خالص ثابت مي ماند. رابطه كمي موجود بين فشار بخار وتركيب مخلوط همگن مايع (محلول) به قانون رائول معروف است.

·  تقطیرتبخیرآنی(ناگهانی):

وقتی محلول چند جزئی مانند نفت خام را حرارت می‌دهیم ، اجزای تشکیل دهنده آن به ترتیب که سبکتر هستند، زودتر بخار می‌شود. برعکس وقتی بخواهیم این بخارها را سرد و دوباره تبدیل به مایع کنیم، هر کدام که سبکتر باشد دیرتر مایع می‌ گردد. با توجه به این خاصیت ، می‌توانیم نفت خام را به روش دیگری که به آن " تقطیر آنی" گویند، تقطیر نماییم. در این روش ، نفت خام را چنان حرارت می‌دهیم که ناگهان همه اجزای آن تبدیل به بخار گردد و سپس آنها را سرد می‌کنیم تا مایع شود. در اینجا ، بخارها به ترتیب سنگینی ، مایع می‌شوند یعنی هرچه سنگین‌تر باشند، زودتر مایع می‌گردند و بدین گونه ، اجزای نفت خام را به ترتیب مایع شدن از هم جدا می‌کنیم.

·  تقطیردرخلا:

 با  توجه به اینکه نقطه جوش مواد سنگین نفتی نسبتا بالاست و نیاز به دما و انرژی بیشتری دارد، واز طرف دیگر ، مقاومت این مواد در مقابل حرارت بالا کمتر می‌باشد و زودتر تجزیه می‌گردند، لذا برای جداکردن آنها از خلا نسبی استفاده می‌شود. در این صورت مواد دمای پایین‌تر از نقطه جوش معمولی خود به جوش می‌آیند. در نتیجه ، تقطیر در خلا ، دو فایده دارد: اول این که به انرژی و دمای کمتر نیاز است، دوم اینکه مولکولها تجزیه نمی‌شوند. امروزه در بیشتر موارد در عمل تقطیر ، از خلا استفاده می‌شود. یعنی این که: هم تقطیر جزء به جزء و هم تقطیر آنی را در خلا انجام می‌دهند.

·  تقطیر به کمک بخارآب:

 یکی دیگر از طرق تقطیر آن است که بخار آب را در دستگاه تقطیر وارد می‌ کنند در این صورت بی آنکه خلأ‌ای ایجاد گردد،اجزای نفت خام در درجه حرارت کمتری تبخیر می‌شوند.این مورد معمولاً در زمانی انجام می‌شود که درنقطه جوش آب،فشار بخار اجزای جدا شونده بالا باشد تا به همراه بخار آب از مخلوط جدا گردند.

غالباً به كمك تقطير با بخار آب مي توان تركيبات آلي فراري را كه با آب مخلوط نمي شوند يا تقريباً با آن غير قابل اختلاط هستند تفكيك و تخليص كرد . در اين روش مخلوط  آب و جسم آلي با هم تقطير مي شوند.عمل تقطير يك مخلوط غير قابل امتزاج در صورتي كه يكي از اجزا آب باشد تقطير با بخار آب ناميده مي شود.

·  تقطیر آزئوتروپی :

 از این روش تقطیر معمولاً در مواردی که نقطه جوش اجزاء مخلوط به هم نزدیک باشند استفاده می‌شود، جداسازی مخلوط اولیه ، با افزایش یک حلال خاص که با یکی از اجزای کلیدی ، آزئوتروپ تشکیل می‌دهد امکان‌پذیر است. آزئوتروپ محصول تقطیر یا ته مانده را از ستون تشکیل می‌دهد و بعد حلال و جزء کلیدی را از هم جدا می‌کند. اغلب ، ماده افزوده شده آزئوتروپی با نقطه جوش پایین تشکیل می‌دهد که به آن شکننده آزئوتروپ می‌گویند. آزئوتروپ اغلب شامل اجزای خوراک است، اما نسبت اجزای کلیدی به سایر اجزای خوراک خیلی متفاوت بوده و بیشتر است.

مثالی از تقطیر آزئوتروپی استفاده از بنزن برای جداسازی کامل اتانول از آب است، که آزئوتروپی با نقطه جوش پایین با  6/95% وزنی الکل را تشکیل می‌دهد. مخلوط آب- الکل با  95% وزنی الکل به ستون تقطیر آزئوتروپی افزوده می‌شود و جریان غنی از بنزن از قسمت فوقانی وارد می‌شود. محصول ته مانده الکل تقریبا خالص است وبخار بالایی یک آزئوتروپی سه‌گانه است. این بخار مایع شده، به دو فاز تقسیم می‌شود. لایه آلی برگشت داده شده، لایه آلی به ستون بازیافت بنزن فرستاده می‌شود. همه بنزن و مقدار الکل در بخار بالایی گرفته شده، به ستون اول روانه می‌شوند. جریان انتهایی در ستون سوم تقطیر می‌شود تا آب خالص و مقداری آزئوتروپ دوگانه از آن بدست آید.

·  تقطیر استخراجی :

جداسازی اجزای با نقطه جوش تقریباً یکسان از طریق تقطیر ساده مشکل است حتی اگر مخلوط ایده آل باشد و به دلیل تشکیل آزئوتروپ ، جداسازی کامل آنها غیر ممکن است برای چنین سیستم هایی با افزایش یک جزء سوم به مخلوط که باعث تغییر فراریت نسبی ترکیبات اولیه می‌شود، جداسازی ممکن می‌شود. جزء افزوده شده باید مایعی با نقطه جوش بالا باشد، قابلیت حل شدن در هر دو جزء کلیدی را داشته باشد و از لحاظ شیمیایی به یکی از آنها شبیه باشد. جزء کلیدی که به حلال بیشتر شبیه است ضریب فعالیت پایین تری از جزء دیگر محلول دارد، در نتیجه جداسازی بهبود می یابد این فرآیند ، تقطیر استخراجی نام دارد.

مثالی از تقطیر استخراجی، استفاده از فور فورال در جداسازی بوتا دی‌ان و بوتن است، فورفورال که حلالی به شدت قطبی است، فعالیت بوتا دی ان را بیش تر از بوتن و بوتان کم می‌کند و غلظت بوتادی ان وفورفورال وارد قسمت فوقانی ستون تقطیر استخراجی شود، با انجام تقطیر بوتا دی ان از فورفورال جدا می‌شود.

·  تقطیر جزء به جزء:

 اجزای سازنده محلول شامل دو یا چند فرار را که از قانون رائول پیروی می‌کنند، می‌توان با فرایند تقطیر جزء به جزء از هم جدا کرد. طبق قانون رائول ، فشار بخار محلول برابر با مجموع اجزای سازنده آن است و سهم هر جزء برابر با حاصلضرب کسر مولی آن جزء به جزء در فشار بخار آن در حالت خاص است. در تقطیر محلولی از  B و  A ، غلظت  A در بخاری که خارج شده و مایع می‌شود، بیش از غلظت آن در مایع باقی مانده است. با ادامه عمل تقطیر ، ترکیب درصد اجزا در بخار و مایع دائماً تغییر می‌کند و این در هر نقطه عمومیت دارد. با جمع آوری مایعی که از سردشدن بخار حاصل می‌شود و از تقطیر مجدد آن و با تکرار پی در پی این عمل ، سرانجام می‌توان اجزای سازنده مخلوط اصلی رابه صورتی واقعاً خالص بدست آورد.

از نظر سهولت در اينجا فقط محلولهاي ايده آل دو تايي را كه محتوي دو جز فرار  RوS باشند در نظر       مي گيريم. محلول ايده ال به محلولي اطلاق مي شود كه در آن اثرات بين مولكولهاي متجانس مشابه با اثرات بين مولكولهاي غير متجانس باشد.گرچه فقط محلولهاي ايده ال به طور كامل از قانون رائول پيروي مي كنند ولي بسياري از محلولهاي آلي به محلول هاي ايده آل نزديك هستند.

·  تقطير جزبه جز محلول هاي غير ايده ال:

 گرچه بيشتر مخلوط هاي يكنواخت مايع به صورت محلول هاي ايده ال عمل مي كنند ولي نمونه هاي بسياري وجود دارد كه نحوه عمل آنها ايده آل نيست.در اين محلولها مولكولهاي غير متجانس در مجاورت يكديگربه طور يكسان عمل نمي كنند انحراف حاصل از قانون رائول به دو روش انجام ميگيرد:بعضي از محلولها فشار بخار بيشتري از فشار بخار پيش بيني شده ظاهر مي سازندوگفته مي شود كه انحراف مثبت دارند. بعضي ديگر فشار بخار كمتري از فشار پيش بيني شده آشكار مي كنندومي گويند كه انحراف منفي نشان مي دهند.

در انحراف مثبت نيروي جاذبه بين مولكولهاي مختلف دو جز سازنده ضعيف تر از نيروي جاذبه بين مولكولهاي مشابه يك جز است و در نتيجه در حدود تركيب درصد معيني فشار بخار مشترك دو جز بزرگتر از فشار بخار جز خالصي مي شود كه فرارتر است. بنابراين مخلوط هايي كه تركيب درصد آنها در اين حدود باشد درجه جوش كمتري از هر يك از دو جز خالص دارند.مخلوطي كه در اين حدود حداقل درجه جوشش را دارد بايد به صورت جز سوم در نظر گرفته شود.اين مخلوط نقطه جوش ثابتي دارد زيرا تركيب درصد بخاري كه در تعادل با مايع است با تركيب درصد خود مايع برابر است.چنين مخلوطي را آزئوتروپ يا مخلوط آزئوتروپ با جوشش مينيمم مي نامند. از تقطير جز به جز اين مخلوط ها هر دو جز به حالت خالص به دست نمي آيد بلكه جزيي كه تركيب درصد آن از تركيب درصد آزئوتروپ بيشتر باشد توليد مي شود.

در انحراف منفي از قانون رائول نيروي جاذبه بين مولكولهاي مختلف دو جز قوي تر از نيروي جاذبه بين مولكولهاي مشابه يك جز است ودر نتيجه تركيب درصد معيني فشار بخار مشترك دو جز كمتر از فشار بخار جز خالص مي شود كه فرارتر است.بنابراين مخلوط هايي كه تركيب درصد آنها در اين حدود باشد حتي نسبت به جز خالصي كه نقطه جوش بيشتري دارد در درجه حرارت بالاتري مي جوشند.در اينجا تركيب درصد به خصوصي وجود دارد كه به آزئوتروپ با جوشش ماكسيمم مربوط مي شود. تقطير جز به جز محلولهايي كه تركيب درصدي غير از تركيب درصد آزئوتروپ دارندباعث خروج جزيي مخلوط مي شود كه تركيب درصد آن از آزئوتروپ بيشتر باشد.

·  ستونهاي تقطيرجز به جز:

اين ستونها انواع متعددي دارد ولي در تمام آنها خصلت هاي مشابهي وجود دارد. اين ستونها مسير عمودي را به وجود مي آورند كه بايد بخار در انتقال از ظرف تقطير به مبرد از آن بگذرد. اين مسير به مقدار قابل ملاحظه اي از مسير دستگاه تقطير ساده طويل تر است. هنگام انتقال بخار از ظرف تقطير به بالاي ستون مقداري از بخار متراكم مي شود.چنان چه قسمت پايين اين ستون نسبت به قسمت بالاي آن در درجه حرارت بيشتري نگه داري شود مايع متراكم شده و در حالي كه به پايين ستون مي ريزد دوباره به طور جزيي تبخير مي شود .بخار متراكم نشده همراه بخاري كه از تبخير مجدد مايع متراكم شده حاصل مي شود در داخل ستون بالاتر مي رود واز يك سري تراكم وتبخير مي گذرد. اين اعمال باعث تقطير مجدد مايع مي شود و به طوريكه در هر يك از مراحل فاز بخاري كه به وجود مي آيد نسبت به جز فرارتر غني تر مي شود.ماده متراكم شده اي كه به پايين ستون مي ريزددر مقايسه با بخاري كه با آن در تماس است در هر يك از مراحل نسبت جزيي كه فراريت كمتري دارد غني تر مي شود. در شرايط ايده ال بين فازهاي مايع و بخار در سراسر ستون تعادل برقرار مي شود و فاز بخار بالايي تقريباً به طور كامل از جز فرارتر تشكيل مي شود و فاز مايع پاييني نسبت به جزيي كه فراريت كمتري دارد غني تر مي شود.

مهم ترين شرايطي كه براي ايجاد اين حالت لازم است عبارتند از:

·   تماس كامل و مداوم بين فازهاي بخار و مايع در ستون

·   حفظ افت مناسبي از درجه حرارت در طول ستون

·   طول كافي ستون

·   اختلاف كافي در نقاط جوش اجزاي مخلوط مايع

چنانچه دوشرط اول كاملاً مراعات شود مي توان با يك ستون طويل تركيباتي كه اختلاف كمي در نقطه ي جوش دارند به طور رضايت بخش از هم جدا كرد زيرا طول ستون مورد لزوم و اختلاف نقاط جوش اجزا با هم نسبت عكس دارند. معمولترين راه ايجاد تماس لازم در بين فازهاي مايع آن است كه ستون با مقداري ماده بي اثر مانند شيشه يا سراميك يا تكه هاي فلزي به اشكال مختلف كه سطح تماس وسيعي را فراهم مي كند پر شود. يكي از راه هاي بسيار موثر ايجاد اين تماس بين مايع و بخار آن است كه نوار چرخاني از فلز يا تفلون كه با سرعت زيادي در داخل ستون بچرخد به كار رود.اين عمل نسبت به ستون هاي پرشده اي كه قدرت مشابهي دارند اين مزيت را دارد كه ماده كمي را در داخل ستون نگاه مي دارد(منظورازاين نگه داري مقدارمايع وبخاري است كه براي حفظ شرايط تعادل درداخل ستون لازم است.)

·  تقطیر تبخیر ناگهانی: 

در این نوع تقطیر ، مخلوطی از مواد نفتی که قبلاً در مبدلهای حرارتی و یا کوره گرم شده‌اند، بطور مداوم به ظرف تقطیر وارد می‌شوند و تحت شرایط ثابت ، مقداری از آنها به صورت ناگهانی تبخیر می‌شوند. بخارات حاصله بعد از میعان و مایع باقیمانده در پایین برج بعد از سرد شدن،به صورت محصولات تقطیر جمع آوری می‌شوند. در این نوع تقطیر ، خلوص محصولات چندان زیاد نیست.

·  تقطیر با مایع برگشتی ( تقطیر همراه با تصفیه ):

در این روش تقطیر ، قسمتی از بخارات حاصله در بالای برج ، بعد از میعان به صورت محصول خارج شده و قسمت زیادی به داخل برج برگردانده می‌شود. این مایع به مایع برگشتی موسوم است. مایع برگشتی با بخارات در حال صعود در تماس قرار داده می‌شود تا انتقال ماده و انتقال حرارت ، صورت گیرد. از آنجا که مایعات در داخل برج در نقطه جوش خود هستند، لذا در هر تماس مقداری از بخار، تبدیل به مایع و قسمتی از مایع نیز تبدیل به بخار می‌شود. نتیجه نهایی مجوعه این تماسها ، بخاری اشباع از هیدروکربنهای با نقطه جوش کم و مایعی اشباع از مواد نفتی با نقطه جوش زیاد می‌باشد. در تقطیر با مایع برگشتی با استفاده از تماس بخار و مایع ، می‌توان محصولات مورد نیاز را با هر درجه خلوص تولید کرد، مشروط بر اینکه به مقدار کافی مایع برگشتی و سینی در برج موجود باشد. بوسیله مایع برگشتی یا تعداد سینیهای داخل برج می‌توانیم درجه خلوص را تغییر دهیم. لازم به توضیح است که ازدیاد مقدار مایع برگشتی باعث افزایش میزان سوخت خواهد شد. چون تمام مایع برگشتی باید دوباره به صورت بخار تبدیل شود. امروزه به علت گرانی سوخت،سعی می‌شود برای بدست آوردن خلوص بیشتر محصولات،به جای ازدیاد مایع برگشتی از سینیهای بیشتری در برجهای تقطیر استفاده شود. زیاد شدن مایع برگشتی موجب زیاد شدن انرژی می‌شود. برای همین،تعداد سینیها را افزایش می‌دهند. در ابتدا مایع برگشتی را صد درصد انتخاب کرده و بعد مرتباً این درصد را کم می‌کنند و به صورت محصول خارج می‌کنند تا به این ترتیب دستگاه تنظیم شود.

·  انواع مایع برگشتی:

1.          مایع برگشتی سرد:این نوع مایع برگشتی با درجه حرارتی کمتر از دمای بالای برج تقطیر برگردانده می‌شود. مقدار گرمای گرفته شده ، برابر با مجموع گرمای نهان و گرمای مخصوص مورد نیاز برای رساندن دمای مایع به دمای بالای برج است.

2.          مایع برگشتی گرم:مایع برگشتی گرم با درجه حرارتی برابر با دمای بخارات خروجی برج مورد استفاده قرار می‌گیرد.

3.          مایع برگشتی داخلی: مجموع تمام مایعهای برگشتی داخل برج را که از سینی‌های بالا تا پایین در حرکت است، مایع برگشتی داخلی گویند. مایع برگشتی داخلی و گرم فقط قادر به جذب گرمای نهان می‌باشد. چون اصولاً طبق تعریف اختلاف دمایی بین بخارات و مایعات در حال تماس وجود ندارد.

4.          مایع برگشت دورانی:این نوع مایع برگشتی ، تبخیر نمی‌شود. بلکه فقط گرمای مخصوص معادل با اختلاف دمای حاصل از دوران خود را از برج خارج می‌کند. این مایع برگشتی با دمای زیاد از برج خارج شده و بعد از سرد شدن با درجه حرارتی کمتر به برج برمی‌گردد. معمولا این نوع مایع برگشتی درقسمتهای میانی یا درونی برج بکار گرفته می‌شود و مایع برگشتی جانبی هم خوانده می‌شود. اثر عمده این روش ، تقلیل حجم بخارات موجود در برج است.

5.          نسبت مایع برگشتی:نسبت حجم مایع برگشتی به داخلی و محصول بالایی برج را نسبت مایع برگشتی گویند. از آنجا که محاسبه مایع برگشتی داخلی نیاز به محاسبات دقیق دارد، لذا در پالایشگاهها،عملاً نسبت مایع برگشتی بالای برج به محصول بالایی را به عنوان نسبت مایع برگشتی بکار می‌برند.

·  تقطیر نوبتی:

 این نوع تقطیرها در قدیم بسیار متداول بوده، ولی امروزه به علت نیاز نیروی انسانی و ضرورت ظرفیت زیاد،این روش کمتر مورد توجه قرار می‌گیرد. امروزه تقطیر نوبتی،صرفاً در صنایع دارویی و رنگ و مواد آرایشی و موارد مشابه بکار برده می‌شود و در صنایع پالایش نفت در موارد محدودی مورد استفاده قرار می‌گیرد. بنابراین در موارد زیر، تقطیر نوبتی از نظر اقتصادی قابل توجه می‌باشد.

•  تقطیر در مقیاس کم
•  ضرورت تغییرات زیاد در شرایط خوراک و محصولات مورد نیاز
•  استفاده نامنظم از دستگاه
•  تفکیک چند محصولی
•  عملیات تولید متوالی با فرآیندهای مختلف

·  تقطیر مداوم:

امروزه به علت اقتصادی بودن تقطیر مداوم در تمام عملیات پالایش نفت از این روش استفاده می‌شود. در تقطیر مداوم برای یک نوع خوراک مشخص و برشهای تعیین شده شرایط عملیاتی ثابت بکار گرفته می‌شود. به علت ثابت بودن شرایط عملیاتی در مقایسه با تقطیر نوبتی به مراقبت و نیروی انسانی کمتری احتیاج است. با استفاده از تقطیر مداوم در پالایشگاهها مواد زیر تولید می‌شود:

گاز اتان و متان به عنوان سوخت پالایشگاه ، گاز پروپان و بوتان به عنوان گاز مایع و خوراک واحدهای پتروشیمی،بنزین موتور و نفتهای سنگین به عنوان خوراک واحدهای تبدیل کاتالیستی برای تهیه بنزین با درجه آروماتیسیته بالاتر،حلالها،نفت سفید،سوخت جت سبک وسنگین،نفت گاز،خوراک واحدهای هیدروکراکینگ و واحدهای روغن سازی،نفت کوره و انواع آسفالتها.

در این روش ابتدا نفت خام را تا حدود °C 400 گرم می کنند تا بخاری داغ و مخلوطی سیال تولید کند که وارد برج تقطیر می شود.در این برج بخارها بالا می روند و در نقاط مختلف و در طول برج متراکم و به مایع تبدیل می شوند.اجزایی که نقطه جوش کمتری دارند (یعنی فرارترند) بیشتر از اجزایی که نقطه جوش بیشتری دارند، به حالت گازی باقی می مانند . این تفاوت در گستره های نقطه جوش امکان می دهد که اجزا نفت از هم جدا شوند .  به همان طریقی که در یک تقطیر آب والکل به طور جزیی ازهم جدا می شوند .  بعضی از گازها مایع نمی شوند و از بالای برج بیرون می روند باقی مانده تبخیر نشده نفت نیز در ته برج جمع می شوند.

·   برج های تقطیر:

بطورکلی برج تقطیر شامل 4 قسمت اصلی می باشد  :1-  برج    2- سیستم جوشاننده                  3- سیستم چگالنده        4- تجهیزات جا نبی شامل انواع سیستم های کنترل کننده ، مبدل های حرارتی میانی ، پمپ ها وخازن جمع آوری محصول .

 1- برج :

برج های مورد استفاده در صنعت در 2 دسته اساسی زیرطبقه بندی می شوند:

1- برج های سینی دار که اساساً در4 دسته خلاصه می شوند: الف : کلاهکی (کلاهدار) ب : غربالی(مشبک)          ج : در یچه ای     د : فورانی    2- برج های پرشده(انباشته)

طرز کار یک برج سینی دار:به طور کلی فرآیند هایی که در یک برج سینی دار اتفاق می افتد،عمل جداسازی مواد است.در فرآیند تقطیر منبع حرارتی(جوشاننده)،حرارت لازم راجهت انجام عمل تقطیرو تفکیک مواد سازنده یک محلول تأمین می کند. بخار بالا رونده از برج با مایعی که از بالای برج به سمت پایین حرکت می کند،بر روی سینی ها تماس مستقیم پیدا می کنند،این تماس باعث افزایش دمای مایع روی سینی می شود و در نهایت باعث نزدیک شدن دمای مایع به دمای حباب می شود،با رسیدن مایع به دمای حباب به تدریج اولین ذرات بخارحاصل می شود که این بخارات غنی از ماده فرار(ماده ای که ازنقطه جوش کمتر یا فشار بالاتری برخورداراست)می باشد.ازطرف دیگردر فاز بخار موادی که از نقطه جوش کمتری برخوردار هستند تحت عمل میعان قرار گرفته و بصورت فاز مایع به سمت پایین برج حرکت می کند. مهمترین عملکرد یک برج ایجاد سطح تماس مناسب بین فازهای بخار و مایع است. هرچه سطح تماس افزایش یابد عمل تفکیک با راندمان بالاتری صورت می گیرد.

2- سیستم جوشاننده:  

جوش آورها عموماً در قسمت انتهای برج و کنار آن قرار داده می شوند و وظیفه تأمین حرارت یا انرژی لازم را برای انجام عمل تقطیر به عهده دارند . معمولاً بعنوان یک مرحله تعادلی درعمل تقطیر و به عنوان یک سینی در برج های سینی دار در نظر گرفته می شوند.

جوش آور ها ابزاری برای ایجاد بخار در پایین برج های تفطیر هستند.این تجهیزات مایع سرازیر شده از پایین برج را که دارای ترکیب درصد زیادی از اجزاء سنگین در فاز مایع است را به کمک بخار آب فوق داغ یا بعضاً استفاده از integration  حرارتی و استفاده از سیستم حرارتی فلوهای خارج از برج ، تا حدی یا کامل تبدیل به بخار می کند و فاز گاز را برای ایجاد تماس بین فاز مایع و گاز در برج فراهم می کند.

انواع جوش آور ها عبارتند از : 1- دیگ های پوشش 2- جوش آورهای داخلی 3- جوش آور  نوع          Kettle   4- جوش آور ترموسیفونی عمودی 5- جوش آور ترموسیفونی افقی 6- جوش آور نوع سیر کلاسیون اجباری.

 

3- سیستم چگالنده:

نقش چگالنده اساساً تبدیل بخارهای حاصل از عمل حرارت دهی مخلوط، به مایع است. این امردر اصطلاح میعان یا چگالش نامیده می شود و دستگاهی که این عمل در آن رخ می دهد چگالنده نام دارد. بطور کلی چگالنده ها به 2 نوع تقسیم می شوند:  1- چگالنده های کامل    2- چگالنده های جزئی .

در صورتی که تمام بخار بالای برج به مایع تبدیل شود و بخشی از آن وارد برج شده و بخشی دیگر آن وارد مخزن جمع آوری محصول می گردد عمل میعان کامل انجام شده است. اما اگر بخشی از بخارهای حاصل مایع شده و بخشی دیگر بصورت بخار از چگالنده خارج شود به آن یک چگالنده جزئی گفته می شود.

حال به بررسی انواع برج های نام برده در بالا خواهیم پرداخت.

1- برج های تقطیر با سینی کلاهدار(کلاهکی):

در این نوع برج ها ، تعداد سینی ها در مسیر برج به نوع انتقال ماده و شدت تفکیک بستگی دارد. قطر برج و فاصله میان سینی ها به مقدار مایع و گازی که در واحد زمان از یک سینی می گذرد وابسته است ،از آنجا که روی هر یک از سینی ها تغییر فاز رخ می دهد هر یک از این سینی ها یک مرحله تفکیک تلقی می شوند.  برای اینکه بازدهی انتقال ماده در هر سینی به بیشترین حد برسد باید زمان تماس میان دو فاز و سطح مشترک آنها به بیشترین حد ممکن برسد.

·   بخش های مختلف برج تقطیر با سینی کلاهدار:

بدنه و سینی ها: جنس بدنه معمولاً از فولاد ریخته است و جنس سینی ها از چدن. فاصله سینی ها را معمولاً با توجه به شرایط طراحی، درجه خلوص و بازدهی کار جدا سازی انتخاب می کنند. با بیشتر شدن قطر برج، فاصله بیشتری برای سینی ها در نظر گرفته می شود.

سرپوش ها یا کلاهک ها: جنس آنها از چدن می باشد و نوع آنها با توجه به نوع تقطیر انتخاب می شود و تعدادشان در هر سینی به بیشترین حد مجاز عبور گاز از سینی بستگی دارد.

موانع یا سدها: برای کنترل بلندی سطح مایع روی سینی به هر سینی سدی به نام"  وییر    Wier" قرارمی دهند تا از پایین رفتن سطح مایع از حد معینی جلو گیری کند. بلندی سطح مایع درون سینی باید چنان باشد که گازهای بیرون آمده ازشکافهای سرپوش ها بتوانند از درون آن گذشته و زمان گذشتن هر حباب به بیشترین حد ممکن برسد .براثر افزایش زمان گذشتن حباب ازمایع، زمان تماس گاز و مایع زیاد شده، در نتیجه بازده سینی ها بالا می رود.

2- برج های تقطیر با سینی غربالی (مشبک):

در این نوع برج ها ، اندازه مجراها یا شبکه ها باید چنان تعیین شود که فشار گاز بتواند گاز را از مایع با سرعتی مناسب عبور دهد. عامل مهمی که دربازده این سینی ها مؤثر است، شیوه کارگذاری آنها در برج است اگراین سینی ها کاملاً افقی قرار نداشته باشند،بلندی مایع درسطح سینی یکنواخت نبوده و گذر گاز از همه مجرا ها یکسان نخواهد بود. یک نکته قابل تأمل دراین نوع برج، خورندگی فلز سینی هاست چون براثر خورندگی ، قطر سوراخ ها زیاد می شود که در نتیجه مقدار زیادی بخار با سرعت کم از درون آن مجاری خورده شده گذر خواهد کرد.(می دانیم که اگر سرعت گذشتن گاز از حد معینی کمتر گردد مایع از مجرا به سوی پایین حرکت کرده و بازدهی کار تفکیک کاهش خواهد یافت.)

3- برج های تقطیر با سینی های دریچه ای:

این نوع سینی ها مانند سینی های مشبک هستند با این اختلاف که دریچه ای متحرک روی این مجرا را گرفته است. در صنعت نفت دو نوع از این سینی ها بکار میروند:1- انعطاف پذیر : همانطور که از نام آن بر می آید دریچه ها می توانند بین دو حالت خیلی باز یا خیلی بسته حرکت کنند .2- صفحات اضافی : دراین نوع سینی ها دو دریچه یکی سبک که درکف سینی قرار می گیرد و دیگری سنگین که برروی سه پایه ای قرارگرفته، تعبیه شده است. هنگامی که بخار کم باشد، تنها سرپوش سبک به حرکت درمی آید واگر مقدار بخار از حد معینی بیشتر باشد، هردو دریچه حرکت  می کنند.

4- برج های پرشده (انباشته):

دربرج های انباشته، به جای سینی از تکه ها یا حلقه های انباشتی استفاده می شود. در برج های انباشته حلقه ها یا  تکه های انباشته باید به گونه ای انتخاب شوند که دو هدف زیر را عملی کنند:

1- ایجاد بیشترین سطح تماس میان مایع و بخار   2- ایجاد فضای مناسب برای گذاشتن سیال از بستر انباشته.
مواد انباشتی باید دارای تمایل ترکیب با سیال درون برج نباشند و نیز باید به اندازه کافی مستحکم باشند تا براثراستفاده شکسته نشود و تغییرشکل ندهند.این را هم بدانیم که مواد انباشتی را به 2 روش درون برج قرار میدهند:
1- پرکردن منظم:ازمزایای آن،کمتربودن افت فشاراست که درنتیجه می توان حجم بیشتر مایع راازآن گذراند.
2- پرکردن نامنظم : از مزایای آن، می توان به کم هزینه بودن آن اشاره کرد ولی افت فشار بخار درگذر برج زیاد خواهد بود.

·  مقایسه برج های انباشته با برج های سینی دار:

دربرج های انباشته عموماً افت فشار نسبت به برج های سینی دار کمتر است ولی اگردر مایع ورود برج ، ذرات معلق باشد ،  برج های سینی دار بهتر عمل می کنند ، زیرا در برج های انباشته ، مواد معلق ته نشین شده وسبب گرفتگی و برهم خوردن جریان مایع می گردد.اگر برج بیش ازحدمتوسط باشد، برج سینی دار بهتر است زیرا اگر در برج های انباشته قطر برج زیاد باشد تقسیم مایع در هنگام حرکت از بستر انباشته شده یکنواخت نخواهد بود . در برج های  سینی دار میتوان مقداری از محلول را به شکل فرآیندهای کناری از برج بیرون کشید، ولی در برج های انباشته این کار شدنی نیست . کارهای تعمیراتی در درون برج های سینی دارآسانتر انجام می گیرد. تمیز کردن برج های انباشته ، از آنجا که بیش از هر چیز آنها را خالی کرده و بعد آنها را تمیز می نماییم ، بسیار پرهزینه خواهد بود.

منبع:

Technique of chemistry/A.Weissberger

نوشته شده توسط   | لینک ثابت
+ نوشته شده در  دوشنبه نهم آبان 1390ساعت 15:29  توسط منیره رضایی و مژگان اسدی نیا  | 

ازمایش چهارم:تبلور مجدد

تبلور مجدد (نوبلور سازی) (Recrystallization):

در واکنشهای آلی محصولات بندرت به صورت خالص به دست می آیند. وقتی ماده به صورت جامد باشد معمولا آنرا در حلالی حل کرده ومجددا به صورت بلور رسوب میدهند. این عمل را تبلور مجدد می نامند.

ترکیبی که میخواهیم متبلور کنیم را باید در یک حلال یا مخلوطی از حلالهای داغ، محلول بوده ودر حالت سرد همان حلالها نامحلول باشد. عمل تخلیص در صورتی انجام میشود که ناخالصی، یا در حلال سرد محلول باشد و یا در حلال داغ نامحلول باشد. در حالت دوم محلول رابصورت داغ صاف میکنیم تا ناخالصیهای محلول جدا شوند. اگر محلول رنگی باشد و ما بدانیم که جسم مورد نظر بیرنگ است مقدار کمی از زغال رنگبر به محلول سرد اضافه نموده سپس آنرا حرارت داده، بصورت داغ صاف میکنیم. زغال رنگبر، ناخالصیهای رنگی راجذب میکند.

انتخاب محیط تبلور کار ساده ای نیست، رفتار حلالیت ترکیب یا باید شناخته شده باشد و یا باید به طریق تجربی مشخص گردد. مثلا وقتی که تبلور پارا دی بروموبنزن مورد نظر باشد مخلوطی از اتانل و آب به کار میرود. ترکیب هم در اتانول سرد و هم در اتانل داغ محلول است: از اینرو اتانول تنها، برای این کار مفید نیست. از طرف دیگر این ترکیب چه در آبسرد و چه در آب داغ کم محلول است بنابر این آب تنها نیز برای این کار مفید نیست. اما مخلوط مساوی از الکل و آب در حالت داغ حلال خوبی برای جسم است و در حالت سرد حلالیت آن جزئی است از اینرو از مخلوط این دو حلال برای تبلور پارادی بروموبنزن استفاده میشود.

بعضی مواقع عمل تبلور خودبخود صورت نمیگیرد و باید آنرا بر اثر تحریک متبلور نمود. بدین منظور یا جدار داخلی ظرف در سطح محلول را میخراشند و یا ذراتی خالص از همان جسم را در محلول سرد وارد میکنند تا تبلور شروع شود. بسیاری از ترکیبات بر اثر سرد کردن محلول یا سرد کردن به همراه هم زدن به صورت بلور در میآیند. برخی ترکیبات به صورت روغن در آمده چندین ساعت و حتی گاهی چندین روز وقت لازم است تا بلور تشکیل شود.

بطور خلاصه تبلور مجدد به روش انحلال شامل مراحل زیر است:

(1)- انتخاب حلال مناسب

(2)- انحلال جسم مورد تخلیص در نقطه جوش حلال یا نزدیک به آن

(3)- صاف کردن محلول داغ برای جداکردن ناخالصیهای نامحلول

(4)- تبلور از محلولی که درحال سرد شدن است

(5)- جداکردن بلورها از محلولی که در آن شناورهستند

(6)- شستشوی بلورها برای خارج کردن محلولی که به آنها آغشته است

(7)- خشک کردن بلورها

 

بخش عملی

          خالص سازی بنزوئیک اسید

یک گرم بنزوئیک اسید ناخالص را در ظرف ارلن مایر 50 میلی لیتری تمیزی قرار دهید. حدود 10 میلی لیتر آب به آن اضافه کنید. با چراغ گاز حرارت دهید تا به آرامی به جوش آید. در قسمتهای یک میلی لیتری به اندازه لازم آب اضافه کنید تا دیگر جسم جامدی در محلول جوشان حل نشود.

          اگر محلول رنگین است (توجه داشته باشید که بنزوئیک اسید خالص باید بیرنگ باشد) محلول را کمی سرد کنید (احتیاط: هیچگاه به محلول جوشان زغال رنگبر اضافه نکنید) حدود 1/0 گرم زغال رنگبر اضافه کنید و دوباره مخلوط را همراه با همزدن گرم کنید تا برای چند دقیقه بجوشد. مخلوط داغ را مطابق شکل (1) بصورت داغ صاف کنید. ظرف خالی را با 1 تا 2 میلی لیتر آب داغ بشویید و محلول شستشو را از صافی عبور دهید. در صورتی که محلول صاف شده هنوز رنگی باشد، عمل با زغال رنگبر را تکرار کنید. اگر طی صاف کردن بلور تشکیل شد محلول را دوباره حرارت دهید تا بلورها حل شود سپس ظرف را با شیشه ساعت یا بشر معکوسی بپوشانید و اجازه دهید به آرامی سرد شود تا به دمای اتاق برسد (اگر سریع سرد شود بلورهای ریز ایجاد میشود). سپس ظرف را برای حدود 15 دقیقه در آب یخ قرار دهید.

 

          به کمک صافی مکنده ای (تکه ای از کاغذ صافی را به اندازه کف قیف بوخنر بریده و در ته قیف قرار داده و با کمی حلال خیس کنید تا به کف قیف بوخنر بچسبد و مطابق شکل (2) دستگاه را ببندید.) بلورها را جمع آوری کنید و توده رسوب روی صافی را با دو قسمت کم آب سرد بشویید.

 

شکل (2): 1-  ارلن تصفیه (ارلن تخلیه)       2-   قیف بوخنر         3- شلنگ خلاء

 بلور ها را بر روی تکه ای کاغذ صافی یا بهتر از آن بر روی شیشه ساعتی، پخش کنید و بگذارید تا در هوا کاملا خشک شود. وزن و نقطه ذوب محصول خالص شده را پس از اینکه کاملا خشک شد اندازه بگیرید. درصد بازده را حساب کنید.

متن انگلیسی را در ادامه مطلب مشاهده کنید


ادامه مطلب
+ نوشته شده در  پنجشنبه پنجم آبان 1390ساعت 18:41  توسط منیره رضایی و مژگان اسدی نیا  | 

ازمایش سوم:دماسنج وانواع ان.(thermometer)


From Wikipedia, the free encyclopedia
Developed during the 16th and 17th centuries , a
thermometer (from the Greek θερμός (thermo) meaning
"warm" and meter, "to measure") is a device that measures
temperature or temperature gradient using a variety of
different principles. [ 1 ] A thermometer has two important
elements: the temperature sensor (e.g. the bulb on a mercury
thermometer) in which some physical change occurs with
temperature, plus some means of converting this physical
change into a numerical value (e.g. the scale on a mercury
thermometer).
There are many types of thermometer and many uses for
thermometers, as detailed below in sections of this article.

Contents
1 Temperature ■
2 Development ■
3 Physical principles of thermometry ■
3.1 Thermometric materials ■
3.2 Constant volume thermometry ■
3.3 Radiometric thermometry ■
4 Primary and secondary thermometers ■
5 Calibration ■
6 Precision, accuracy, and reproducibility ■
7 Uses ■
8 Various types of thermometer ■
9 See also ■
10 References ■
11 Further reading ■
12 External links ■
Temperature
While an individual thermometer is able to measure degrees of hotness, the readings on two thermometers cannot be compared unless they conform to an agreed scale. There is today an absolute thermodynamic temperature scale. Internationally agreed temperature scales are designed to approximate this closely, based on fixed points and interpolating thermometers. The most recent official temperature scale is the International Temperature Scale of 1990 . It extends from 0.65   K (−272.5   °C ; −458.5   °F ) to approximately 1,358 K ( 1,085   °C ; 1,985   °F ) .
Development
Various authors have credited the invention of the thermometer to Cornelius Drebbel , Robert Fludd, Galileo Galilei or Santorio Santorio . The thermometer was not a single invention, however, but a development.
Page 1 of 11 Thermometer - Wikipedia, the free encyclopedia 2011/10/18 http://en.wikipedia.org/wiki/Thermometer

.
Philo of Byzantium and Hero of Alexandria knew of t

 

 
principle that certain substances, notably air, exGalileo thermometer Various thermometers furrtyhom the 19th cenepand and
contract and described a demonstration in which a closed
tube partially filled with air had its end in a container of
water. [2] The expansion and contraction of the air caused the
position of the water/air interface to move along the tube.
Such a mechanism was later used to show the hotness and
coldness of the air with a tube in which the water level is
controlled by the expansion and contraction of the air . These
devices were developed by several European scientists in the
16th and 17th centuries, notably Galileo Galilei . [3] As a
result, devices were shown to produce this effect reliably, and
the term thermoscope was adopted because it reflected the
changes in sensible heat (the concept of temperature was yet
to arise). [3 ] The difference between a thermoscope and a
thermometer is that the latter has a scale. [4] Though Galileo is
often said to be the inventor of the thermometer, what he
produced were thermoscopes.
Galileo Galilei also discovered that objects (glass spheres
filled with aqueous alcohol) of slightly different densities
would rise and fall, which is nowadays the principle of the
Galileo thermometer (shown). Today such thermometers are
calibrated to a temperature scale.
The first clear diagram of a thermoscope was published in
1617 by Giuseppe Biancani : the first showing a scale and
thus constituting a thermometer was by Robert Fludd in
1638 . This was a vertical tube, with a bulb at the top and the
end immersed in water. The water level in the tube is
controlled by the expansion and contraction of the air, so it is
what we would now call an air thermometer. [5]
The first person to put a scale on a thermoscope is variously
said to be Francesco Sagredo [6] or Santorio Santorio [7] in
about 1611 to 1613 .
The word thermometer (in its French form) first appeared in
1624 in La Récréation Mathématique by J. Leurechon, who
describes one with a scale of 8 degrees . [8]
The above instruments suffered from the disadvantage that they were also barometers , i.e. sensitive to air pressure . In about 1654 Ferdinando II de' Medici, Grand Duke of Tuscany , made sealed tubes part filled with alcohol, with a bulb and stem, the first modern- style thermometer, depending on the expansion of a liquid, and independent of air pressure. [8] Many other scientists experimented with various liquids and designs of thermometer.
However, each inventor and each thermometer was unique—there was no standard scale . In 1665 Christiaan Huygens suggested using the melting and boiling points of water as standards, and in 1694 Carlo Renaldini proposed using them as fixed points on a universal scale . In 1701 Isaac Newton proposed a scale of 12 degrees between the melting point of ice and body temperature . Finally in 1724 Daniel Gabriel Fahrenheit produced a temperature scale which now (slightly adjusted) bears his name . He could do this because he manufactured thermometers, using mercury Page 2 of 11 Thermometer - Wikipedia, the free encyclopedia 2011/10/18 http://en.wikipedia.org/wiki/Thermometer

 

(which has a high coefficient of expansion) for the first time and the quality of his production could provide a finer scale and greater reproducibility , leading to its general adoption . In 1742 Anders Celsius proposed a scale with zero at the boiling point and 100 degrees at the melting point of water, [9] though the scale which now bears his name has them the other way around. [ 10]
In 1866 Sir Thomas Clifford Allbutt invented a clinical thermometer that produced a body temperature reading in five minutes as opposed to twenty. [ 11 ] In 1999 Dr. Francesco Pompei of the Exergen Corporation introduced the world's first temporal artery thermometer, a non-invasive temperature sensor which scans the forehead in about 2 seconds and provides a medically accurate body temperature. [ 12] [ 13]
Old thermometers were all
non- registering thermometers . That is, the thermometer did not hold the temperature after it was moved to a place with a different temperature. Determining the temperature of a pot of hot liquid required the user to leave the thermometer in the hot liquid until after reading it. If the non-registering thermometer was removed from the hot liquid, then the temperature indicated on the thermometer would immediately begin changing to reflect the temperature of its new conditions (in this case, the air temperature). Registering thermometers are designed to hold the temperature indefinitely, so that the thermometer can be removed and read at a later time or in a more convenient place. The first registering thermometer was designed and built by James Six in 1782 , and the design, known as Six's thermometer is still in wide use today. Mechanical registering thermometers hold either the highest or lowest temperature recorded, until manually re- set, e.g., by shaking down a mercury -in-glass thermometer, or until an even more extreme temperature is experienced. Electronic registering thermometers may be designed to remember the highest or lowest temperature, or to remember whatever temperature was present at a specified point in time.
Thermometers increasingly use electronic means to provide a digital display or input to a computer
Physical principles of thermometry
Thermometers may be described as empirical or absolute. Absolute thermometers are calibrated numerically by the thermodynamic absolute temperature scale . Empirical thermometers are not in general necessarily in exact agreement with absolute thermometers as to their numerical scale readings, but to qualify as thermometers at all they must agree with absolute thermometers and with each other in the following way: given any two bodies isolated in their separate respective thermodynamic equilibrium states, all thermometers agree as to which of the two has the higher temperature, or that the two have equal temperatures. For any two empirical thermometers, this does not require that the relation between their numerical scale readings be linear, but it does require that relation to be strictly monotonic . [ 14] This is a fundamental character of temperature and thermometers. [ 15] [ 16] [ 17 ]
As it is customarily stated in textbooks, taken alone, the so-called 'zeroth law of thermodynamics' fails to deliver this information, but the statement of the zeroth law of thermodynamics by Serrin in 1977 , though rather mathematically abstract, is more informative for thermometry: "Zeroth Law - There exists a topological line M which serves as a coordinate manifold of material behaviour. The points L of the manifold M are called 'hotness levels', and M is called the 'universal hotness manifold'." [ 18] To this information there needs to be added a sense of greater hotness; this sense can be had, independently of calorimetry , of thermodynamics, and of properties of particular materials, from Wien's displacement law of thermal radiation : the temperature of a bath of thermal radiation is proportional , by a universal constant, to the frequency of the maximum of its frequency spectrum ; this frequency is always positive, but can have values that tend to zero .
Page 3 of 11 Thermometer - Wikipedia, the free encyclopedia 2011/10/18 http://en.wikipedia.org/wiki/Thermometer

 

There are several principles on which empirical thermometers are built, as listed in the section of this article entitled 'Primary and secondary thermometers'. Several such principles are essentially based on the constitutive relation between the state of a suitably selected particular material and its temperature. Only some materials are suitable for this purpose, and they may be considered as 'thermometric materials'. Radiometric thermometry, in contrast, can be only very slightly dependent on the constitutive relations of materials. In a sense then, radiometric thermometry might be thought of as 'universal'. This is because it rests mainly on a universality character of thermodynamic equilibrium, that it has the universal property of producing blackbody radiation.
Thermometric materials
There are various kinds of empirical thermometer based on material properties.
Many empirical thermometers rely on the constitutive relation between pressure and volume and temperature of their thermometric material. For example, mercury expands when heated. If it is used for its relation between pressure and volume and temperature, a thermometric material must have three properties:
( 1 ) its heating and cooling must be rapid. That is to say, when a quantity of heat enters or leaves a body of the material, the material must expand or contract to its final volume or reach its final pressure and must reach its final temperature with practically no delay; some of the heat that enters can be considered to change the volume of the body at constant temperature, and is called the latent heat of expansion at constant temperature; and the rest of it can be considered to change the temperature of the body at constant volume, and is called the specific heat at constant volume. Some materials do not have this property, and take some time to distribute the heat between temperature and volume change. [ 19]
(2) its heating and cooling must reversible. That is to say, the material must be able to be heated and cooled indefinitely often by the same increment and decrement of heat, and still return to its original pressure and volume and temperature every time. Some plastics do not have this property; [20] (3 ) its heating and cooling must be monotonic .
[ 14] That is to say, throughout the range of temperatures for which it is intended to work, (a) at a given fixed pressure, either (α) the volume increases when the temperature increases, or else (β ) the volume decreases when the temperature increases; not (α) for some temperatures and (β) for others; or (b) at a given fixed volume, either (α) the pressure increases when the temperature increases, or else (β) the pressure decreases when the temperature increases; not (α) for some temperatures and (β) for others.
At temperatures around about 4 C , water does not have the property (3 ) , and is said to behave anomalously in this respect; thus water cannot be used as a material for this kind of thermometry for temperature ranges about 4 C . [21 ] [22] [23] [24] [ 16]
Gases, on the other hand, all have the properties ( 1 ), (2) , and (3 )(a)(α) and (3 )(b )(α). Consequently, they are suitable thermometric materials, and that is why they were important in the development of thermometry. [25 ]
Constant volume thermometry
According to Preston ( 1894/1904), Regnault found constant pressure air thermometers unsatisfactory, because they needed troublesome corrections. He therefore built a constant volume air thermometer. [26] Constant volume thermometers do not provide a way to avoid the problem of anomalous behaviour like that of water about 4 C . [24]
Page 4 of 11 Thermometer - Wikipedia, the free encyclopedia 2011/10/18 http://en.wikipedia.org/wiki/Thermometer

 

Mercury -in-glass thermometer Radiometric thermometry
Planck's law very accurately quantitatively describes the power spectral density of electromagnetic radiation, inside a rigid walled cavity in an body made of material that is completely opaque and poorly reflective, when it has reached thermodynamic equilibrium, as a function of absolute thermodynamic temperature alone. A small enough hole in the wall of the cavity emits near enough blackbody radiation of which the specific radiative intensity can be precisely measured. The walls of the cavity, provided they are completely opaque and poorly reflective, can be of any material indifferently. This provides a well -reproducible absolute thermometer over a very wide range of temperatures, able to measure the absolute temperature of a body inside the cavity.
Primary and secondary thermometers
Thermometers can be divided into two separate groups according to the level of knowledge about the physical basis of the underlying thermodynamic laws and quantities. For primary thermometers the measured property of matter is known so well that temperature can be calculated without any unknown quantities. Examples of these are thermometers based on the equation of state of a gas, on the velocity of sound in a gas, on the thermal noise (see Johnson–Nyquist noise) voltage or current of an electrical resistor, on blackbody radiation, and on the angular anisotropy of gamma ray emission of certain radioactive nuclei in a magnetic field . Primary thermometers are relatively complex. Secondary thermometers are most widely used because of their convenience. Also, they are often much more sensitive than primary ones. For secondary thermometers knowledge of the measured property is not sufficient to allow direct calculation of temperature. They have to be calibrated against a primary thermometer at least at one temperature or at a number of fixed temperatures. Such fixed points, for example, triple points and superconducting transitions, occur reproducibly at the same temperature.
Calibration
Thermometers can be calibrated either by comparing them
with other calibrated thermometers or by checking them
against known fixed points on the temperature scale. The best
known of these fixed points are the melting and boiling
points of pure water. (Note that the boiling point of water
varies with pressure, so this must be controlled.)
The traditional method of putting a scale on a liquid-in-glass
or liquid-in-metal thermometer was in three stages:
Immerse the sensing portion in a stirred mixture of
pure ice and water at 1 Standard atmosphere ( 101.325 kPa; 760.0 mmHg) and mark the point indicated when it had come to thermal equilibrium.
1 .
Immerse the sensing portion in a steam bath at 1 Standard atmosphere ( 101.325 kPa; 760.0 mmHg) and again mark the point indicated.
2 .
Divide the distance between these marks into equal portions according to the temperature scale being used.
3 .
Other fixed points were used in the past are the body temperature (of a healthy adult male) which was originally used by Fahrenheit as his upper fixed point (96 °F (36  °C ) to be a number divisible by 12) and the lowest temperature given by a mixture of salt and ice, which was originally the definition Page 5 of 11 Thermometer - Wikipedia, the free encyclopedia 2011/10/18 http://en.wikipedia.org/wiki/Thermometer

 

Page 6 of 11 Thermometer - Wikipedia, the free encyclopedia 2011/10/18 http://en.wikipedia.org/wiki/Thermometer

 

Mercury laboratory thermometer The "Boyce MotoMeter" radiator cap on a 1913 Car-Nation automobile, used to measure temperature of vapor in 1910 s and 1920 s cars . of 0 °F (− 18  °C ) . [27] (This is an example of a Frigorific
mixture). As body temperature varies, the Fahrenheit scale
was later changed to use an upper fixed point of boiling water
at 212 °F ( 100  °C ) . [28]
These have now been replaced by the defining points in the
International Temperature Scale of 1990 , though in practice
the melting point of water is more commonly used than its
triple point, the latter being more difficult to manage and thus
restricted to critical standard measurement. Nowadays manufacturers will often use a thermostat bath or solid block where the temperature is held constant relative to a calibrated thermometer. Other thermometers to be calibrated are put into the same bath or block and allowed to come to equilibrium, then the scale marked, or any deviation from the instrument scale recorded. [29] For many modern devices calibration will be stating some value to be used in processing an electronic signal to convert it to a temperature.
Precision, accuracy, and reproducibility
The precision or resolution of a thermometer is simply to
what
fraction of a degree it is possible to make a reading. For
high temperature work it may only be possible to measure to
the nearest 10° C or more . Clinical thermometers and many
electronic thermometers are usually readable to 0.1° C .
Special instruments can give readings to one thousandth of a
degree. However, this precision does not mean the reading is
true or accurate.
Thermometers which are calibrated to known fixed points
(e . g . 0 and 100° C) will be accurate (i.e. will give a true
reading) at those points. Most thermometers are originally
calibrated to a constant-volume gas thermometer . [ citation needed
]
In between a process of interpolation is used, generally a
linear one. [29] This may give significant differences between
different types of thermometer at points far away from the
fixed points. For example the expansion of mercury in a glass
thermometer is slightly different from the change in
resistance of a platinum resistance of the thermometer, so
these will disagree slightly at around 50° C . [30] There may be
other causes due to imperfections in the instrument, e.g. in a
liquid -in-glass thermometer if the capillary varies in
diameter. [30]
For many purposes
reproducibility is important. That is, does the same thermometer give the same reading for the same temperature (or do replacement or multiple thermometers give the same reading)? Reproducible temperature measurement means that comparisons are valid in scientific experiments and industrial processes are consistent. Thus if the same type of thermometer is calibrated in the same way its readings will be valid even if it is slightly inaccurate compared to the absolute scale.
An example of a reference thermometer used to check others to industrial standards would be a platinum resistance thermometer with a digital display to 0.1° C (its precision) which has been calibrated at 5 points against national standards (− 18 , 0 , 40 , 70 , 100° C) and which is certified to an accuracy of ± 0.2° C . [31 ]
Page 7 of 11 Thermometer - Wikipedia, the free encyclopedia 2011/10/18 http://en.wikipedia.org/wiki/Thermometer

 

Bi -metallic stem thermometers used to measure the temperature of steamed milk
According to a British Standard, correctly calibrated, used and maintained liquid-in-glass thermometers can achieve a measurement uncertainty of ±0.01° C in the range 0 to 100° C , and a larger uncertainty outside this range: ± 0.05° C up to 200 or down to −40° C , ± 0.2° C up to 450 or down to − 80° C . [32]
Uses
There are many and various uses for thermometers. Alcohol thermometers, infrared thermometers , mercury -in-glass thermometers, recording thermometers , thermistors , and Six's thermometers are used outside in areas which are well -exposed to the elements at various levels of the Earth's atmosphere and within the Earth's oceans is necessary within the fields of meteorology and climatology . Airplanes use thermometers and hygrometers to determine if atmospheric icing conditions exist along their flight path, and these measurements are used to initialize weather forecast models . Thermometers are used within roadways in cold weather climates to help determine if icing conditions exist and indoors within climate control systems. Thermometers are handy during cooking in order to know if meat has been properly cooked . Thermometers are used in the production of candy . Medical thermometers are used within health care to determine if individuals have a fever or are hypothermic . Liquid crystal thermometers can also be used to measure the temperature of water in fish tanks. Fiber Bragg grating temperature sensors are used within nuclear power facilities to monitor reactor core temperatures and avoid the possibility of nuclear meltdowns . Thermometers have been built which utilize a range of
physical effects to measure temperature. Temperature sensors
are used in a wide variety of scientific and engineering
applications, especially measurement systems. Temperature
systems are primarily either electrical or mechanical,
occasionally inseparable from the system which they control
(as in the case of a mercury -in-glass thermometer). Alcohol
thermometers, infrared thermometers, mercury -in-glass
thermometers, recording thermometers, thermistors, and Six's
thermometers are used outside in areas which are well -
exposed to the elements at various levels of the Earth's
atmosphere and within the Earth's oceans is necessary within
the fields of meteorology and climatology. Airplanes use
thermometers and hygrometers to determine if atmospheric
icing conditions exist along their flight path, and these measurements are used to initialize weather forecast models . Thermometers are used within roadways in cold weather climates to help determine if icing conditions exist. Indoors, thermistors are used in climate control systems such as air conditioners, freezers, heaters , refrigerators , and water heaters . [33] Galileo thermometers are used to measure indoor air temperature, due to their limited measurement range.
Bi -metallic stemmed thermometers, thermocouples, infrared thermometers, and thermisters are handy during cooking in order to know if [meat has been properly cooked. Temperature of food is important because if it sits within environments with a temperature between 5 °C (41   °F) and 57 °C ( 135   °F ) for four hours or more, bacteria can multiply leading to foodborne illnesses . [33] Thermometers are used in the production of candy. Medical thermometers such as mercury -in-glass thermometers, [34] infrared thermometers, [35 ] pill thermometers, and liquid crystal thermometers are used within health care to determine if individuals have a fever or are hypothermic . Liquid crystal thermometers can also be used to measure the temperature of water in fish tanks. Fiber Bragg grating temperature sensors are used within nuclear power facilities to monitor reactor core temperatures and avoid the possibility of nuclear meltdowns. [36]
Page 8 of 11 Thermometer - Wikipedia, the free encyclopedia 2011/10/18 http://en.wikipedia.org/wiki/Thermometer

 

Various types of thermometer
Beckmann differential thermometer ■
Bi -metal mechanical thermometer ■
Coulomb blockade thermometer ■
Galileo thermometer ■
Resistance thermometer ■
Reversing thermometer ■
Silicon bandgap temperature sensor ■
Six's thermometer ■
Phosphor thermometry ■
Alcohol thermometer ■
Liquid crystal thermometer ■
rectal thermometer ■
oral thermometer ■
ear thermometer ■
contactless thermometer ■
See also
Automated airport weather station ■
Timeline of temperature and pressure measurement technology ■
Temperature conversion ■
Wearable thermometer ■
References
^ "thermometer" (http ://dictionary . oed. com/cgi/entry/50250882 ?) . Oxford English Dictionary . http ://dictionary . oed. com/cgi/entry/50250882 ? . Retrieved 1 November 2010 .
1 .
^ T . D . McGee ( 1988) Principles and Methods of Temperature Measurement ISBN 0471627674 2 . ^ a b R. S Doak (2005 ) Galileo: astronomer and physicist ISBN 0756508134 p36 3 .
^ T . D . McGee ( 1988) Principles and Methods of Temperature Measurement page 3 , ISBN 0471627674 4 .
^ T . D . McGee ( 1988) Principles and Methods of Temperature Measurement, pages 2–4 ISBN 0471627674
5 .
^ J. E. Drinkwater (
1832)Life of Galileo Galilei page 41 6 .
^ The Galileo Project: Santorio Santorio (http://galileo.rice.edu/sci/santorio.html) 7 .
^ a b R. P. Benedict ( 1984) Fundamentals of Temperature , Pressure , and Flow Measurements, 3rd ed, ISBN 0-471 - 89383 - 8 page 4
8 .
^ R. P. Benedict ( 1984) Fundamentals of Temperature , Pressure , and Flow Measurements , 3 rd ed, ISBN
0-471 - 89383 - 8 page 6
9 .
^ Linnaeus' thermometer (http :// www . linnaeus . uu. se/online/life/6_32 . html#bild2) 10 .
^ Sir Thomas Clifford Allbutt (http ://www . britannica. com/EBchecked/topic/ 16002/Sir- Thomas- Clifford- Allbutt) , Encyclopædia Britannica
11 .
^ Exergen
Corporation (http://www.exergen.com/about.htm) . Exergen.com. Retrieved on 2011 - 03 - 30 . 12 . ^ Patents By Inventor Francesco Pompei :: Justia Patents
(http://patents.justia.com/inventor/FRANCESCOPOMPEI.html) . Patents .justia. com . Retrieved on 2011 - 03 - 30 .
13 .
^ a b Thomsen, J. S . ( 1962). A restatement of the zeroth law of thermodynamics,
Am. J. Phys. 30 : 294 - 296 .
14 .
^ Mach, E . ( 1900).
Die Principien der Wärmelehre. Historisch -kritisch entwickelt, Johann Ambrosius Barth, Leipzig, section 22, pages 56- 57 .
15 .
^ a b Truesdell, C . A . ( 1980).
The Tragicomical History of Thermodynamics, 1822- 1854, Springer, New York, ISBN 0- 387 - 90403 -4 .
16 .
^ Serrin, J. ( 1986). Chapter 1 , 'An Outline of Thermodynamical Structure ', pages 3 - 32, especially page 6 ,
in New Perspectives in Thermodynamics, edited by J. Serrin, Springer, Berlin, ISBN 3 - 540 - 15931 -2 . 17 .
Page 9 of 11 Thermometer - Wikipedia, the free encyclopedia 2011/10/18 http://en.wikipedia.org/wiki/Thermometer

 

^ Serrin, J. ( 1978 ). The concepts of thermodynamics, in Contemporary Developments in Continuum Mechanics and Partial Differential Equations. Proceedings of the International Symposium on Continuum Mechanics and Partial Differential Equations, Rio de Janiero, August 1977, edited by G.M. de La Penha, L.A.J. Medeiros, North-Holland, Amsterdam, ISBN 0 -444- 85166 - 6, pages 411 -451 . 18 .
^ Truesdell, C., Bharatha, S . ( 1977 ). The Concepts and Logic of Classical Thermodynamics as a Theory
of Heat Engines. Rigorously Constructed upon the Foundation Laid by S. Carnot and F. Reech , Springer, New York, ISBN 0- 387 - 07971 - 8 , page 20 .
19 .
^ Ziegler, H . , ( 1983 ). An Introduction to Thermomechanics, North-Holland, Amsterdam, ISBN
0444865039 .
20 .
^ Maxwell, J. C . ( 1872).
Theory of Heat, third edition, Longmans, Green, and Co., London, pages 232- 233 .
21 .
^ Lewis, G. N . , Randall , M . ( 1923/1961 ).
Thermodynamics , second edition revised by K.S Pitzer, L. Brewer, McGraw -Hill , New York, pages 378 - 379 .
22 .
^ Thomsen, J.S., Hartka, T . J . ( 1962). Strange Carnot cycles ; thermodynamics of a system with a density
extremum, Am. J. Phys. 30 : 26 - 33 .
23 .
^ a b Truesdell , C . , Bharatha, S . ( 1977).
The Concepts and Logic of Classical Thermodynamics as a Theory of Heat Engines. Rigorously Constructed upon the Foundation Laid by S. Carnot and F. Reech , Springer, New York, ISBN 0- 387 - 07971 - 8 , pages 9 - 10 , 15 - 18 , 36 - 37 .
24 .
^ Planck, M . ( 1897/1903 ). Treatise on Thermodynamics , translated by A. Ogg, Longmans, Green & Co.,
London. [ 1 ] (http ://www . onread . com/reader/ 145819)
25 .
^ Preston, T . ( 1894/1904). The Theory of Heat, second edition, revised by J.R. Cotter, Macmillan,
London, Section 92 .
26 .
^ R. P . Benedict ( 1984)
Fundamentals of Temperature, Pressure, and Flow Measurements, 3rd ed, ISBN 0-471 - 89383 - 8 , page 5
27 .
^ J . Lord ( 1994) Sizes ISBN 0062732285 page 293 28 .
^ a b R. P. Benedict ( 1984)
Fundamentals of Temperature, Pressure, and Flow Measurements , 3rd ed, ISBN 0-471 - 89383 - 8 , chapter 11 "Calibration of Temperature Sensors"
29 .
^ a b T . Duncan ( 1973 ) Advanced Physics: Materials and Mechanics (John Murray, Lodon) ISBN 0719528445
30 .
^ Peak Sensors (http://www.peaksensors.co.uk/acatalog/Reference_Thermometer.html) Reference
Thermometer
31 .
^ BS 1041 -2.1:1985 Temperature Measurement- Part 2 : Expansion thermometers . Section 2.1 Guide to
selection and use of liquid-in-glass thermometers
32 .
^ a b Angela M . Fraser, Ph . D . (2006- 04-24). "Food Safety:
Thermometers" (http :// www . foodsafetysite . com/resources/pdfs/EnglishServSafe/ENGSection5 . pdf ) . North Carolina State University . pp . 1 –2 .
http :// www . foodsafetysite . com/resources/pdfs/EnglishServSafe/ENGSection5 . pdf. Retrieved 2010 - 02- 26 .
33 .
^ S. T. Zengeya and I . Blumenthal (December 1996). "Modern electronic and chemical thermometers
used in the axilla are inaccurate" (http ://www . springerlink . com/content/e 321364274471520/) . European Journal of Pediatrics 155 ( 12): 1005– 1008 . doi : 10.1007/BF 02532519 (http ://dx. doi . org/ 10.1007% 2FBF 02532519) . ISSN  1432- 1076 (http ://www .worldcat. org/issn/ 1432- 1076) . PMID  8956933 (http ://www . ncbi . nlm . nih . gov/pubmed/8956933 ) .
http ://www . springerlink . com/content/e 321364274471520/. Retrieved 2010 - 02 -26 .
34 .
^ E. F. J. Ring (January 2007 ). "The historical development of temperature measurement in
medicine" (http :// www . sciencedirect. com/science ?_ob=ArticleURL&_udi=B 6 TJ9-4MC 71 WT - 1 &_ user= 10&_coverDate=01/31/2007&_rdoc= 1 &_fmt=high&_orig=search&_origin= search&_sort=d&_ Infrared Physics & Technology 49 (3 ): 297–301 . Bibcode 2007InPhT .. 49 .. 297R
(http ://adsabs . harvard. edu/abs/2007InPhT .. 49 .. 297R) . doi : 10.1016/ j . infrared. 2006.06.029 (http ://dx. doi . org/ 10.1016%2Fj . infrared. 2006.06.029) . http://www.sciencedirect.com/science? _ob=ArticleURL&_ udi=B 6 TJ9-4MC 71 WT -
1 &_ user= 10&_coverDate=01/31/2007&_rdoc= 1 &_fmt=high&_orig=search&_origin= search&_sort=d&_ Retrieved 2010- 02-26 .
35 .
^ Alberto Fernandez Fernandez , Ez Fern , Member Spie , Andrei I. Gusarov , Benoît Brichard , Serge
Bodart , Koen Lammens , Francis Berghmans , Member Spie , Marc Decréton , Patrice Mégret , Michel Blondel , Alain Delchambre (2002). "Temperature Monitoring of Nuclear Reactor Cores with Multiplexed Fiber Bragg Grating Sensors" (http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/summary? doi= 10.1.1.59.1761 ) . Pennsylvania State University . doi : 10.1.1.59.1761
(http ://dx. doi . org/ 10.1.1.59.1761 ) . http ://citeseerx. ist. psu . edu/ viewdoc/summary ?doi= 10.1.1.59.1761 . Retrieved 2010- 02-26 .
36 .
Page 10 of 11 Thermometer - Wikipedia, the free encyclopedia 2011/10/18 http://en.wikipedia.org/wiki/Thermometer

 

History Channel – Invention
(http ://web . archive . org/web/20080424005306/http ://www . history . com/encyclopedia . do? articleId=212819) – Notable Modern Inventions and Discoveries

About – Thermometer (http://inventors.about.com/library/inventors/blthermometer.htm) – Thermometers – Early History, Anders Celsius, Gabriel Fahrenheit and Thomson Kelvin. ■
Thermometers and Thermometric Liquids
(http://www.syvum.com/cgi/online/serve.cgi/squizzes/physics/thermometers.html) – Mercury and Alcohol.

The NIST Industrial Thermometer Calibration Laboratory (http://www.nist.gov/cgi - bin//get_pdf. cgi ? pub_id= 830734)

Further reading
Middleton, W . E . K . ( 1966). A history of the thermometer and its use in meteorology . Baltimore: Johns Hopkins Press. Reprinted ed . 2002 , ISBN 0801871530 .

The NIST Industrial Thermometer Calibration Laboratory (http://www.nist.gov/cgi - bin//get_pdf. cgi ? pub_id= 830734)

History of the Thermometer (http://www.thermomedics.com/blog/history -of -the- thermometer/)

External links
History of Temperature and Thermometry
(http ://web . archive . org/web/20080225095414/http ://www . zytemp . com/tutorial/History_Of _ ■
The Chemical Educator, Vol . 5 , No . 2 (2000)
(http ://chemeducator . org/sbibs/s 0005002/spapers/520088jw . htm) The Thermometer— From The Feeling To The Instrument

Retrieved from " http ://en . wikipedia . org/w/index . php ?title=Thermometer& oldid=455331616 " Categories : Thermometers Meteorological instrumentation and equipment
Italian inventions
This page was last modified on 13 October 2011 at 06:49 . ■
Text is available under the Creative Commons Attribution- ShareAlike License ; additional terms may apply. See Terms of use for details.
Wikipedia® is a registered trademark of the Wikimedia Foundation, Inc. , a non-profit organization.

Page 11 of 11 Thermometer - Wikipedia, the free encyclopedia 2011/10/18 http://en.wikipedia.org/wiki/Thermometer

+ نوشته شده در  پنجشنبه بیست و هشتم مهر 1390ساعت 17:38  توسط منیره رضایی و مژگان اسدی نیا  |