Сколько стоит лабу построить? ч. 2⁠⁠

Итак, в первой части мы посчитали примерную стоимость мебели, необходимой для создания химической лаборатории на 4 человек. Получилось 3.0 - 3.5 млн.р. В следующих 3-х частях мы будем составлять смету на оборудование. Сегодня часть, посввященная нагреванию и перемешиванию. Ахтунг - будет много картинок и даже видео! Поехали!

Это немного устаревшая модификация. На новых нет отдельного контроллера как та блямба сверху, термопара втыкается прямо мешалке в зад.

1)Основа почти любой синтетической лаборатории - магнитные мешалки. Мешалка имеет рабочую поверхность около 15 см в поперечнике, может вращать магнитный сердечник, расположенный над рабочей поверхностью за счет встроенного ротора с мощным магнитом на конце. Кроме того может греть до 300-350 градусов, снабжена термоконтроллером с выносной термопарой (продаются и комплектации без него, но смысла на этом экономить нет).

Зачем нужны мешалки? На них ставится 95% всех реакций. Они нагревают и перемешивают. При необходимости можно и охлаждающую баню поставить. Важная особенность магнитных мешалок - они не требуют физического контакта между мешалкой и якорем, т.е. на ней можно безо всяких ухищрений ставить реакции в закрытых сосудах. Термоконтроллер, понятное дело, нужен для контроля за температурой.

Нашел неплохое видео на русском, объясняющее что, как и зачем:

Мешалки IKA. Хорошие, но я предпочитаю другого производителя.

Мы пользуемся в основном мешалками Heidolph. Стоят они около 70К за штуку. На одного синтетика желательно иметь хотя бы по 4 штуки. Плюс, на каждого ещё нужен набор магнитных якорей в тефлоновой оболочке, масляные бани и термоблоки. Ещё по 30К на человека. Плюс, хорошо бы иметь пару колбогреев для перегонки, по 25К штука. Итого 4*4*70 + 4*30 + 2*25 = 1290К. Уже неплохо...

Верхнеприводная мешалка - брутальная штука. А когда-то магнитных не было, и всё делали на верхнем приводе...

2)Кроме того, желательно иметь хотя бы одну, а лучше две верхнеприводных мешалки. Скорее всего того же производителя. У них нет своего нагрева, но они могу перемешать даже самые густые смеси.

Они стоят, с фирменным штативом и набором лопастей выходит по 200К за штуку. Если не жировать, и штатив взять отечественный (т.е. китайский) - 150К. Итого выходит 300К в среднем варианте.

Очень удачная модель. Не имеет конкурентов по соотношению цена-качество. Вертикальная компоновка, ручной лифт - ничего лишнего и при этом есть всё, что надо.

3)Количество роторов (ротационных вакуумных испарителей, но так никто не говорит) на человека - хороший показатель финансового положения лаборатории. Такой ротор стоит от 250К, если в минимальной комплектации.

Роторы нужны для отгонки растворителей в вакууме. Почему в вакууме? Потому что в вакууме растворители кипят при меньшей температуре, а чем меньше температура - тем меньше риск, что разложится вещество.Например, толуол кипит 110 С при 1000 мбар. А при 50 мбар он кипит уже при 26 С, т.е. при комнатной температуре. Для того, чтобы при необходимости подогревать перегонный куб, у ротора есть нагревательная баня. Обычно с водой.

К ротору нему нужен источник вакуума, и вот тут-то всё сложно.

Самый бюджетный вакуум - вакуум водоструйного насоса. Плюсы - дешевизна (1000 р, ничто в масштабах лабы) и химическая стойкость. Минусов много - огромный расход воды, вакуум зависит от напора, предельный вакуум 5-7 мм, в откачиваемую систему могут попасть пары воды, очень шумный, периодически забивается. На Западе из-за жуткого расхода воды от них отказались почти на 100%.

Если деньги есть, можно взять мембранный насос. Хороший мембранный насос с химически стойкими мембранами, дающий 2 мбар предельного вакуума, с манометром, предохранительной склянкой и игольчатым клапаном, стоит 200К. Плюсы - не расходует воду, довольно тихий, хороший предельный вакуум. Минусы - дает вибрацию по столу, поэтому требует гасителей вибрации, надо отводить выхлоп в тягу.

На этом фото нет манометра, а склянки две. То ли на два потребителя, то ли одна из них на выход.

Проблема вышеобозначенных насосов - фиксированное значение вакуума, часто избыточное. Приходится регулировать вакуум вручную, либо клапаном, либо открывая-закрывая кран.

Этих недостатков лишена мембранная вакуумная станция. Она снабжена цифровым вакуум-контроллером. Выставил вакуум на дисплее - иди гуляйработай. Стоит как крыло от истребителя - 400К, но экономит массу времени и сил. Я бы сказал, что если считать по сэкономленным человеко-часам, года за 3 окупится.

Вакуумная станция. Дорогая, зараза.

У ротора есть обратный холодильник (здоровая стеклянная спираль слева). Нужен, чтобы растворитель конденсировался и стекал в приемник. Так вот, обычно их охлаждают проточной водой. Но последнее время такой расход воды становится непозволительной роскошью, и на смену проточной воде приходят циркуляционные криотермостаты, в народе - чиллеры. Они гоняют по внешнему жидкость (антифриз), который охлаждают до нужной температуры. К одному чиллеру можно полключить последовательно несколько потребителей. В данном случае это роторы, и им нужна температура 6-8 С. На 6 роторов при нашей компоновке нужно 2 таких чиллера, каждый стоит с учетом антифириза и шлангов 100К - итого 200К.

Чиллер фирмы Thermo. Дорогой. Мы будем брать отечественные - последнее время появились неплохие.

Кроме роторов, к этим чиллерам будут подключаться и обратные холодильники, использующиеся для постановки реакций.

Раз уж заговорили о чиллерах - помимо этих, нужен ещё один, с глубоким охлаждением (-80 С) для постановки реакций в минусах, и для некоторых испытаний материалов. Отечественный вариант стоит 400К, импортные - от 1КК.

Это уже не ящичек размером с системный блок, а тумба на колесиках. И весит 80 кг с теплоносителем. Кстати, антифризы при такой температуре замерзают, так что туда заливают 40 литров чистого шила!

Сколько всё это хозяйство стоит на одного человека - трудно сказать. По возможностям. На старте я бы заложил на 4 человека 6 роторов, 4 со станциями, и 2 общих, с обычными мембранниками. Плюс, для фильтрования нужны отдельные мембранники, но туда пойдут и дешевые, по 50К. Их надо 4 штуки. Итого получается 4300К. В принципе, это самая дорогая часть, но на ней сэкономить трудно - только урезать количество, создавая очереди на упаривание...

Ловите забавное видео. Там видно, как работает ротор. Ну и ещё всякого бреда напихали...

4)Ещё нужны хроматоскопы - УФ-лампы в специальном кожухе. Нужны для того, засвечиать люминесцентный слой на пластинках ТСХ.

Это мелочи - 4*12 = 50К, но забывать о них не стоит.

5)На каждом рабочем месте должен стоять мэнифолд - вакуумно-аргоновая линия. Он необходим для проведения реакций и прочих манипуляций под инертной атмосферой, когда вода или кислород, содержащиеся в воздухе, мешают.

Выглядит он примерно так. Здесь установлены краны Янга, но бывают и с трехходовыми.

Мэнифолд стоит очень по-разному, мы покупаем неплохие с Янговскими кранами на 5 фолдов за 25К.

Что нужно к мэнифолду?

-Аргон. То есть баллон, редуктор, подводка, редуктор низкого давления с расходомером, масляный затвор. Стоит всё это, если брать хорошие редукторы типа Messer, 100К. Баллоны, разумеется, перезаправляются. 40 литров высокочистого аргона под 150 атм стоят 1.5К, хватает на 2-3 месяца на двоих.

-Вакуум. Это пластинчато-роторный насос, азотная ловушка (а лучше две), к каждой - высокий сосуд Дьюара. Ловушки нужны, чтобы пары растворителей и веществ не летели в насос - он этого не любит. Насос стоит 120К, ловушки с Дьюарами - ещё 100К.

Пластинчато-роторный насос. Дает порядка 1 Па остаточного вакуума. Подключается через фланцевое соединение.

-Шланги и краны. Казалось бы, мелочь, но чтобы развести вакуум и аргон по 2-м мэнифолдам, и повесить шландги на 10 фолдов, нужно ещё 30К.

Аргон и ваккум один на 2 мэнифолда. Разводка на них через 3-ходовые краны. Аргон тянем медью из баллонного шкафа, насос и ловушки стоят на маленьком столике в торце блока тяг.

Кстати, раз уж зашла речь о жидком азоте, то нужно ещё учесть сосуды Дьюара для хранения. Стоят они по 20К за штуку, нужно 2.

Итого, на 4 мэнифолда со всем присным выходит 25*4 + 100*2 + 220*2 + 30 + 20*2 = 810К.

На сегодня, пожалуй, хватит. А оборудования ещё хватит как минимум на 2 части. Сегодня мы насчитали 1290 + 300 + 4300 + 810 = 6.7 млн. р. Тут ужиматься сложно, максимум до 6 млн. р. С учетом мебели мы уже насметили на 9.0 - 9.5 млн. Цена хорошей двушке в приличном районе Москвы, так-то...

Баянометр выдал сигареты. Но я не курю, честно... комментарии для минусов внизу.