Destylacja frakcyjna: proces, aplikacje
Destylacja frakcyjna jest procesem fizycznym, który emuluje prostą technikę destylacji, opartą na temperaturze wrzenia gatunku i wykorzystywaną do oddzielenia jednorodnych mieszanin kilku substancji w fazie ciekłej lub heterogenicznych mieszanin typu ciecz-ciało stałe nie ulotny
W tym sensie, metoda destylacji frakcyjnej obejmuje odparowanie ciekłych związków, kondensację najbardziej lotnych związków w rosnącej kolejności ich temperatury wrzenia i późniejsze zbieranie substancji, która była początkowo pożądana do uzyskania.
Jest to metoda stosowana od wieków w cywilizacjach ludzkich w szczątkowy sposób. Wydajność destylacji pozwala na jej stosowanie w dzisiejszych czasach zarówno w przemyśle, jak iw laboratoriach.
Zasada tej techniki jest stosowana w wielu zastosowaniach w różnych dziedzinach nauki lub przemysłu.
Proces
Jak wskazano powyżej, destylacja frakcyjna polega na oddzieleniu roztworu w jego składnikach, które są w stanie ciekłym, w oparciu o różnicę między ich punktami wrzenia i są stosowane, gdy różnica ta jest mniejsza niż około 25 ° C.
W ten sposób, gdy mieszanina jest umieszczana w ogrzewaniu, której punkty wrzenia znacznie się różnią, po osiągnięciu temperatury wrzenia najbardziej lotnego składnika powstanie faza parowa, która będzie w większości zawierała tę substancję na początku.
Następnie, wraz ze wzrostem temperatury i upływem czasu, występuje wiele cykli parowania i kondensacji (każdy cykl jest znany jako „półka teoretyczna”), aż do momentu, gdy składnik o najniższej temperaturze wrzenia pojawi się jako pierwszy.
W każdym cyklu skład fazy gazowej znalezionej w kolumnie gromadzi większą ilość składnika o wyższej lotności, przy czym ta substancja jest zasadniczo w stanie czystym, gdy osiąga szczyt kolumny frakcjonującej.
Sprzęt do destylacji frakcyjnej
W laboratoriach stosuje się urządzenie, które składa się najpierw z kolby lub szklanej kuli destylacyjnej, w której umieszczony jest roztwór umieszczony bezpośrednio w ogrzewaniu. W tym balonie umieszcza się kilka wrzących kamieni, aby kontrolować ten proces.
Ta kolba jest sprzężona z kolumną frakcjonującą za pomocą trójdrożnego łącznika, gdzie długość kolumny określa, jak całkowita będzie destylacja.
Oznacza to, że im dłuższa kolumna, tym skuteczniejsza będzie separacja. Ponadto potrzebny jest termometr do rejestrowania temperatury w czasie, dzięki czemu możliwe jest kontrolowanie procesu destylacji.
Również wewnętrzna struktura kolumny jest zaprojektowana do symulacji kilku kolejnych prostych destylacji, co ma miejsce, ponieważ para wzrasta stopniowo przez kolumnę, skrapla się tymczasowo w górnej części i ponownie się podnosi.
Następnie wylot tej kolumny jest połączony ze skraplaczem, który powoduje ochłodzenie pary oddzielonej i oczyszczonej substancji.
Jest on przechowywany w określonym pojemniku, aby go zebrać, zwiększając ponownie temperaturę, aż do osiągnięcia punktu wrzenia następnego składnika, drugiego najbardziej lotnego, powtarzając opisany proces, w którym każdy składnik jest przechowywany w określonym dla niego pojemniku.
Aplikacje
Jest to jedna z najważniejszych i najczęściej stosowanych metod rozdzielania mieszanin ciekłych. Ta fizyczna technika rozdzielania ma wiele zalet, które można zaobserwować w wielu zastosowaniach, które zostały zastosowane zarówno w przemyśle, jak iw laboratorium.
- Począwszy od zastosowań destylacji frakcyjnej na skalę przemysłową, w instalacjach rafinacji ropy naftowej stosuje się ją do oddzielania ropy naftowej we frakcjach, które ją tworzą.
W tym sensie jest on wykorzystywany do uzyskiwania i przetwarzania gazu ziemnego wydobywanego w tych procesach przemysłowych. Ponadto jest on stosowany w zakładach chemicznych i procesach petrochemicznych do przetwarzania substancji takich jak fenol lub formaldehyd.
- Jest używany w kriogenicznych instalacjach rozdzielania powietrza do rozkładu powietrza z atmosfery w jego głównych składnikach.
- Do odsalania wody morskiej stosuje się destylację frakcyjną.
- W skali laboratoryjnej stosuje się go do oczyszczania odczynników i produktów, takich jak produkcja cyklopentadienu przez destylację dostępnego w handlu dicyklopentadienu.
- Jest używany do recyklingu rozpuszczalników, które zostały już wykorzystane, poprzez oczyszczenie za pomocą tej techniki.
Destylacja frakcyjna ropy naftowej
W przypadku oleju destylacja frakcyjna odbywa się w ogromnym sprzęcie, zwanym wieżami destylacyjnymi, które emulują kolumny frakcjonujące i są zaprojektowane specjalnie do oddzielania ropy naftowej w różnych cięciach lub prądach w zależności od ich zasięgu wrzenia.
Ten zakres wrzenia odnosi się do zakresu temperatur wrzenia każdej oddzielnej frakcji, ponieważ są to mieszaniny węglowodorów o różnych składnikach, a zatem mają różne punkty wrzenia.
Przed wejściem do wieży destylacyjnej ropa naftowa jest podgrzewana do temperatury około 400 ° C, w celu odparowania tej substancji i oddzielenia w kolumnie w rosnącym porządku w zakresie jej wrzenia.
W ten sposób najbardziej lotne kawałki, takie jak gazy (propan, butan ...), benzyna i benzyna, znajdują się w górnej części kolumny, a gdy schodzisz, znajdziesz najbardziej "ciężkie" prądy, takie jak smary lub składniki resztkowe.
Niektóre frakcje ekstrahowane z wieży (takie jak benzyna) są dodawane i ulepszane do późniejszej komercjalizacji; inne kawałki, takie jak olej napędowy, są wykorzystywane jako paliwo lub pasza dla innych procesów w przemyśle.
Inne prądy, takie jak substancje resztkowe, są wprowadzane do innych procesów, które ponownie dzielą je na składniki i nadają im inne zastosowania lub zwiększają ich wartość handlową.
