Fenske的螺旋

几年前,一个热情的A - level的学生告诉我,他们要学习化学工程。毕竟,他认为对我来说,它只是化学但在一个更大的,更多的工业规模相关。我提醒他的轻率的评论“化学就是物理扩大”;你需要物理理解它,但化学涉及到一种不同的思维方式。反过来,化学工程需要的又一步思考,在20世纪初发生了变化。

在那些促成这种转变是梅里尔Fenske,化学家生于密歇根城,美国印第安纳州北部的一个小镇。几乎没有他的家庭,但在1919年,他前往德堡大学学习化学以南200英里,一个小的私立文科学校。当他于1925年毕业,他搬到研究化学工业在麻省理工学院(MIT)在波士顿。

在1920年代,麻省理工学院化学工程研究的地方,一个主题被沃伦•刘易斯和他的朋友和同事彻底改变了亚瑟。而不是考虑工业过程的化学反应及其细节,他们坏了工业转换成“单元过程”:传热、流体流动、燃烧、过滤、蒸馏等。换句话说,化学重要的很少人知道提供的关键物理参数管理特定的操作。

刘易斯设置每Frolich Fenske与挪威的化学家,他研究了催化合成气转化为醇,发表6篇在两年。1929年,Fenske毕业和搬到宾夕法尼亚州立建立一个新的工业在石油工程资助的实验室。Frolich也转移到一个位置在标准石油公司(今天的埃克森)——他最终会成为研究主管。

当时,汽车行业迅速扩张。汽车引擎变得更快和更强大的由于更高的压缩比,但这带来了一个阴险的问题。压力引擎越高,风险越高的自发的爆炸在压缩,或“敲门”。至少,这引起了特点发出声响;最糟糕的是,它可能会破坏引擎。1922年,托马斯·蚊在通用汽车(General Motors)发现,添加四乙铅汽油在很大程度上消除敲门的问题。在1924年,这使得通用汽车(General Motors)和标准石油公司建立了乙公司的添加剂(尽管越来越多的报告铅中毒的工人)。但敲门的原因仍然知之甚少,特别是与燃料的成分。

宾夕法尼亚州仍然是一个重要的原油生产国——一个高度理想的原料,低硫,Fenske决定找到一种方法分离到分数,希望调查的敲门和成分之间的关系。他的第一篇论文显示了他的雄心壮志。他做了一个初步粗略的宾夕法尼亚蒸馏原油,然后9加仑的产品转移到仍然有电热铁分馏塔几乎11米高。列满了交替层拉西环(见必威体育 红利账户,2008年9月,p83)和钢链。经过一段45小时,他从43蒸馏馏分沸点˚C 204˚C,其中每个然后测试作为燃料使用乙公司提供的一个引擎。所涉及的标准测试测量的程度敲门四乙铅的体积的函数添加到每加仑的燃料。

他的分馏塔不仅仅是一个随机的选择。Fenske开发分馏理论建立建设的最佳策略最有效的剧照。他得到一个方程,建立了分离所需的理论板数两个挥发性化合物分离在理想条件下,今天广泛使用的关系。使用一对研究生,他成功地测试了他的关系分离异丁烯的同分异构体,这只煮3.3˚C分开。

然后分馏原油开始的工作。色谱法的出现,之前Fenske的团队详细的每个部分的化学成分,从他们的列和确定了许多碳氢化合物的同分异构体,他们孤立。除了这项工作,他们还详细地看着列内的包装材料的影响,比较性能的玻璃戒指,金属链,金属订书钉,段曲折线的段,平面位于环和短长度的螺旋弹簧钢丝。材料之间的差异巨大——螺旋线上。更妙的是,螺旋缠绕好,允许分馏塔在需要的时候被迅速打开。Fenske发现100年理论塔板分馏塔13米高挤满了链,可以按比例缩小到60厘米的玻璃柱,仅仅通过使用新的螺旋。短期专利建议这样的螺旋可以由任何材料,他们会根据化学环境下被使用。

化学和蒸馏Fenske永远失去了他的兴趣,但他的方程更广泛地应用于液液萃取;第二次世界大战期间他促成了曼哈顿计划同位素分离方法的发展。他的螺旋线从未从化学目录中消失了。

至于a级学生吗?令我惊奇的是,我又遇见他几年后,他毕业后与一等学位。他很满意他的选择,但他补充说,“我不认为我看到一个化学方程式在整个我的学位”。化学与工程——随你挑吧。