Апробирование синтеза моносилана по реакции взаимодействия силицида магния с хлористым аммонием в среде жидкого аммиака.

При разработке установки синтеза моносилана взаимодействием силицида магния с хлористым аммонием в среде водянистого аммиака повышенное внимание было уделено методу смешения начальных реагентов в реакторе и выделению моносилана из обскурантистской консистенции. В литературе описаны последующие варианты смешения реагентов: присыпание консистенции порошков SiMg2 и NH4Cl в водянистый аммиак, присыпание порошка SiMg2 в Апробирование синтеза моносилана по реакции взаимодействия силицида магния с хлористым аммонием в среде жидкого аммиака. раствор хлористого аммония в водянистом аммиаке.

Для выделения моносилана из обскурантистской консистенции употребляется или каскад из ловушек, при температуре - 40 °С и - 78 °С, или особые сепароторы, в каких моносилан отделяют от аммиака.

В первом варианте установки синтеза моносилана, схема которой приведена на рисунке 4,

Набросок 4. 1-ый вариант установки синтеза моносилана.

начальные Апробирование синтеза моносилана по реакции взаимодействия силицида магния с хлористым аммонием в среде жидкого аммиака. реагенты мы соединяли методом приливания раствора хлорида аммония в водянистом аммиаке к порошку силицида магния, за ранее засыпанному в реактор и залитому аммиаком. Это более обычный метод смешивания реагентов, потому что дозировано подавать водянистый раствор в реактор на техническом уровне более просто, чем жесткое вещество. Образующуюся в процессе Апробирование синтеза моносилана по реакции взаимодействия силицида магния с хлористым аммонием в среде жидкого аммиака. синтеза обскурантистскую смесь собирали в два баллона, охлажденные водянистым азотом.

В процессе первых тестов было установлено, что в исходный момент приливания раствора хлорида аммония в водянистом аммиаке в реактор, вентили и лини подачи раствора забивались хлоридом аммония. Это, разумеется, происходит при испарении аммиака с теплых деталей арматуры и линий подачи Апробирование синтеза моносилана по реакции взаимодействия силицида магния с хлористым аммонием в среде жидкого аммиака. раствора. Не удалось исключить этот эффект и после подготовительного остывания линий подачи раствора незапятнанным, водянистым аммиаком. Возрос только расход аммиака в процессе синтеза.

Потому, в предстоящем, мы отказались от этого метода смешения реагентов.

Собранная в процессе синтеза обскурантистская смесь в бал 057 и 161 при комнатной температуре, как оказывается, находилась в Апробирование синтеза моносилана по реакции взаимодействия силицида магния с хлористым аммонием в среде жидкого аммиака. двухфазном состоянии – в виде водянистой и газовой фаз. Результаты газохроматографического анализа содержимого баллонов по газовой и водянистой фазе приведены в таблице 1.

Таблица 1. Результаты газохроматографического анализа содержимого баллонов по газовой и водянистой фазе.

Примесь Концентрация, об.%
Б № 057(10л) Б № 161 (12л)
Паровая фаза Водянистая фаза Паровая фаза Водянистая фаза
SiH4 5,5 5,8∙10-2 1,9 1,3∙10-2
H Апробирование синтеза моносилана по реакции взаимодействия силицида магния с хлористым аммонием в среде жидкого аммиака.2 14,5 0,13 15,5 0,16
NH3 99,8 82,3 99,8
СН4 4,8∙10-5 1,0∙10-5 9,2∙10-5 1,2∙10-5
C2H6 6,8∙10-6 < 3,0∙10-6 1,5∙10-5 < 3,0∙10-6
C2H4 2,7∙10-5 < 3,0∙10-6 1,7∙10-5 < 3,0∙10-6

Как надо из таблицы, моносилан распределяется меж фазами, его концентрация измеренная в газовой фазе приблизительно на два порядка выше, чем в водянистой фазе. Коэффициент разделения моносилана в баллоне 057 равен 177, а в баллоне 161 – 71. В эти баллоны была собрана обскурантистская смесь при синтезе Апробирование синтеза моносилана по реакции взаимодействия силицида магния с хлористым аммонием в среде жидкого аммиака. моносилана из 1 моля силицида магния. Был проведен расчет количества приобретенного моносилана, с учетом его рассредотачивания меж водянистой и паровой фазах в баллонах и оценен выход.

Для расчета количества моносилана мы вывели последующие уравнения:

За базу взято уравнение (6), из которого, с учетом данных по большой концентрации моносилана в газовой (Сг) и водянистой Апробирование синтеза моносилана по реакции взаимодействия силицида магния с хлористым аммонием в среде жидкого аммиака. (Сж) фазах составили уравнение (7), в каком содержанием моносилана в водянистой фазе мы пренебрегли, потому что оно сильно мало и водянистую фазу составляет в главном аммиак (см. таблица 1).

. По анологии составляем уравнение для расчета массы водорода:

для аммиака мы учитываем содержание его в водянистой фазе и имеем уравнение Апробирование синтеза моносилана по реакции взаимодействия силицида магния с хлористым аммонием в среде жидкого аммиака. вида:

. Используя приобретенные уравнения, мы находим объем воды в баллонах.

Откуда выражаем объем водянистой фазы и получаем уравнение вида:

. Зная объем водянистой фазы сможем вычислить объем газовой фазы по уравнению:

, отсюда найдем количество моносилана.

Результаты расчета приведены в таблице 2.

Таблица 2. Результаты расчета количества моносилана в баллонах 057, 161 и средняя концентрация моносилана Апробирование синтеза моносилана по реакции взаимодействия силицида магния с хлористым аммонием в среде жидкого аммиака., в отобранной из реактора обскурантистской консистенции.

Таким макаром при использованном в 1 варианте синтеза методе отбора моносилана было получено 10,15 г. моносилана в 1276 г. аммиака. Что соответствует отбору 0,8% консистенции моносилана в аммиаке из реактора.

Выделение моносилана из таковой консистенции является сложной задачей, требующей много времени и огромного расхода водянистого азота Апробирование синтеза моносилана по реакции взаимодействия силицида магния с хлористым аммонием в среде жидкого аммиака..

С учетом результатов, приобретенных в первых опытах, был сделан 2-ой вариант установки синтеза моносилана, схема которой приведена на рисунке 5.

Набросок 5. 2-ой вариант установки синтеза моносилана.

В этом варианте установки смешение начальных реагентов производили методом присыпания порошка силицида магния, при помощи дозатора, к раствору хлорида аммония в водянистом аммиаке Апробирование синтеза моносилана по реакции взаимодействия силицида магния с хлористым аммонием в среде жидкого аммиака., приготовленному в реакторе.

К газораспределительной системе установки был подключен газовый хроматограф для определения концентрации моносилана в реакторе. Не считая того реактор оборудовали конденсатором при температуре - 50°С для концентрирования моносилана в отбираемой из него обскурантистской консистенции. Так же в состав установки включили ловушки, охлаждаемые жидки азотом, для сбора обскурантистской консистенции и криофильтр для Апробирование синтеза моносилана по реакции взаимодействия силицида магния с хлористым аммонием в среде жидкого аммиака. отделения моносилана от аммиака.

Для синтеза моносилана на этой установке было взято 5 молей силицида магния.

Набросок 6. Количество силицида магния, засыпанного в реактор, и изменение концентрации моносилана в реакторе от временем.

На рисунке 6 показано как засыпался порошок силицида магния в реактор и как с течением времени изменялась Апробирование синтеза моносилана по реакции взаимодействия силицида магния с хлористым аммонием в среде жидкого аммиака. концентрация моносилана в реакторе.

Измерение концентрации моносилана проводили газохроматографическим способом анализа. На рисунке 7 приведена хроматограмма обскурантистской газовой консистенции из реактора состава : 2,5% об.H2; 1,5% об.SiH4; 96% об. NH3.

Набросок 7. Хроматограмма обскурантистской газовой консистенции из реактора состава: 2,5% об.H2; 1,5% об.SiH4; 96% об. NH3.

Выделяющуюся при содействии силицида магния и хлористого аммония Апробирование синтеза моносилана по реакции взаимодействия силицида магния с хлористым аммонием в среде жидкого аммиака. обскурантистскую газовую смесь по мере роста давления в реакторе до 250 – 300 кПа смораживали через конденсатор в ловушки, охлажденные водянистым азотом, снижая давление до 100 – 150 кПа. Ловушки временами откачивали для удаления водорода, образующегося в процессе синтеза.

После окончания реакции после Mg2Siи NH4Clловушки отогревали и проводили криофильтрацию собранной обскурантистской консистенции, для Апробирование синтеза моносилана по реакции взаимодействия силицида магния с хлористым аммонием в среде жидкого аммиака. наибольшего отделения моносилана от аммиака.

Криофильтрацию производили пропуская газовую обскурантистскую смесь из ловушек через криофильтр при температуре - 105°С. Прошедший через криофильтрмоносилан собирали в баллон для SiH4, охлажденный водянистым азотом. Оставшийся после криофильтрации аммиак, вымораживали в баллон для NH3. После криофильтрации было отделено 80 г. моносилана от 500 г. аммиака. Обскурантистская смесь Апробирование синтеза моносилана по реакции взаимодействия силицида магния с хлористым аммонием в среде жидкого аммиака. отбираемая из из реактора через конденсатор при - 50°С имела средний состав: 13,8% моносилана и 86,2% аммиака. Таким макаром применение охлажденного до - 50°С конденсатора во 2-м варианте установки синтеза, позволило понизить количество отбираемого из реактора аммиака и прирастить концентрацию моносилана в отбираемой обскурантистской консистенции практически в 15 раз по сопоставлению с первым вариантом Апробирование синтеза моносилана по реакции взаимодействия силицида магния с хлористым аммонием в среде жидкого аммиака. установки. Но достигнутая концентрация моносилана в отбираемой обскурантистской консистенции недостаточна для того, чтоб отлично, без огромного расхода водянистого азота, отбирать моносилан в процессе синтеза. Потому в последующем варианте установки синтеза моносилана была применена разделительная секция для увеличения эффективности отделения моносилана от аммиака в процессе синтеза. Схема этой установки приведена Апробирование синтеза моносилана по реакции взаимодействия силицида магния с хлористым аммонием в среде жидкого аммиака. на рисунке 8.

Набросок 8. Схема установки синтеза моносилана – вариант 3.

В эту установку не считая разделительной секции включен также дополнительный объем для отбора обскурантистской консистенции из реактора маленькими порциями. Чтоб держать под контролем содержание моносилана и аммиака в каждой порции отбора в состав дополнительного объема включена кювета ИК – Фурье спектрометра. Общий Апробирование синтеза моносилана по реакции взаимодействия силицида магния с хлористым аммонием в среде жидкого аммиака. объем отбора составил 600 мл. Не считая того, отбираемую газовую смесь можно также рассматривать газохроматографическим способом.

Для синтеза моносилана на этой установке было взято 7 моль силицида магния. На рисунке 9 показано как засыпался порошок силицида магния в реактор с течением времени и как изменялся состав газовой консистенции, отбираемой из реактора через разделительную секцию Апробирование синтеза моносилана по реакции взаимодействия силицида магния с хлористым аммонием в среде жидкого аммиака. и конденсатор в процессе синтеза.

Набросок 9. КолличествоMg2Si, засыпанного в реактор и изменение состава обскурантистской газовой консистенции в процессе синтеза моносилана с течением времени по данным газохроматографического анализа.

Отбор обскурантистской консистенции проводили последующим образом. Обскурантистская смесь отбиралась из реактора через высшую часть конденсатора и дополнительный объем до данного Апробирование синтеза моносилана по реакции взаимодействия силицида магния с хлористым аммонием в среде жидкого аммиака. давления (100 – 110 кПа). Потом снимался диапазон поглащения на ИК – Фурье спектрометре. После этого отобранная смесь смораживалась в ловушки и начинался новый отбор.

На рисунке 10 показано, как изменяется давление в дополнительном объеме в процессе отборов из реактора, также концентрация моносилана и аммиака в каждом отборе по данным ИК – Фурье спектроскопии.

Набросок 10. Изменение Апробирование синтеза моносилана по реакции взаимодействия силицида магния с хлористым аммонием в среде жидкого аммиака. давления в дополнительном объеме в процессе отборов из реактора и концентрация моносилана, аммиака в каждом отборе по данным ИК – Фурье спектроскопии.

На рисунке 11 представлено изменение содержания моносилана и аммиака во всех отборах из реактора, изготовленных в процессе синтеза.

Набросок 11. Изменение содержания моносилана и аммиака в отборах обскурантистской консистенции из реактора Апробирование синтеза моносилана по реакции взаимодействия силицида магния с хлористым аммонием в среде жидкого аммиака., изготовленных в процессе синтеза моносилана.

Всего было изготовлено 380 отборов. Из рисунков 10, 11 следует, что приобретенные различными способами анализа данные по содержанию моносилана и аммиака хорошо согласуются вместе. Концентрация моносилана составляет величину порядка 60 об.%, а аммиак около 1 об.% и ниже. Из рисунка 10 так же видно, что в процессе синтеза выделяется много Апробирование синтеза моносилана по реакции взаимодействия силицида магния с хлористым аммонием в среде жидкого аммиака. водорода – около 40 об.%, но, потому что водород не смораживается в ловушках, охлажденных до температуры водянистого азота, а переодически удаляется из их откачиванием вакуумным насосом, то можно считать, что собранная в ловушки обскурантистская смесь будет иметь состав ~ 98 об.% SiH4и 2 об.%NH3.

Проведенная после синтеза криофильтрация содержимого ловушек подтвердила Апробирование синтеза моносилана по реакции взаимодействия силицида магния с хлористым аммонием в среде жидкого аммиака. вывод о высочайшей концентрации моносилана. В баллоне был собран моносиланкриофильтрат в количестве 152 гр, с содержанием SiH4 – 99,9 об.%,

NH3 – 0,008 об.%, H2 – 0,1 об.%, а аммиака из криофильтра было выгружено около 10 гр.

Используя данные приобретенные способом ИК – Фурье спектроскопии по концентрации моносилана в каждом отборе, можно оценить количество синтезированного моносилана при Апробирование синтеза моносилана по реакции взаимодействия силицида магния с хлористым аммонием в среде жидкого аммиака. помощи уравнения:

Где n – число отборов; Сi– концентрация моносилана в отборе, об.%; V – отбираемый объем; Vm – объем 1 моль при комнатной температуре, 24 л.; M–молекулярная масса моносилана.

В процессе синтеза было изготовлено 380 отборов в объем 0,6 л. С учетом концентрации в каждом отборе масса синтезированного моносилана по уравнению выходит 160 гр. В Апробирование синтеза моносилана по реакции взаимодействия силицида магния с хлористым аммонием в среде жидкого аммиака. баллон из ловушек было собрано 152 грамма моносилана, другими словами можно с точностью до 5 – 10 % оценить колличество синтезированного моносилана по отборам из реактора.

Исходя из приобретенных результатов синтеза моносилана на последней установке можно прийти к выводу о том, что ипользование разделительной секции для отделения моносилана от аммиака позволили значительно прирастить концентрацию Апробирование синтеза моносилана по реакции взаимодействия силицида магния с хлористым аммонием в среде жидкого аммиака. моносилана до 90 об.% и выше относительно концентрации аммиака в отборах обскурантистской консистенции из реактора.


apostolskie-i-sobornie-pravila-protiv-ekumenizma.html
apostolskoe-puteshestviya-efes.html
appar-ili-tirunavakkarasar.html