Frakcionētās destilācijas definīcija un piemēri

Frakcionētā destilācija ir process, kurā ķīmiskās vielas sastāvdaļas maisījums tiek sadalīti dažādās daļās (sauktas par frakcijām) atbilstoši atšķirīgajām viršanas punkti. Frakcionēto destilāciju izmanto ķīmisko vielu attīrīšanai un maisījumu atdalīšanai, lai iegūtu to sastāvdaļas.

Šo metodi izmanto laboratorijās un rūpniecībā, kur procesam ir milzīga komerciāla nozīme. Ķīmiskajā un naftas rūpniecībā izmanto frakcionētu destilāciju.

Tvaiki no a vārot šķīdums tiek izvadīts pa garu kolonnu, ko sauc par frakcionēšanas kolonnu. Kolonna ir pildīta ar plastmasas vai stikla lodītēm, lai uzlabotu atdalīšanu, nodrošinot lielāku virsmas laukumu kondensācijai un iztvaikošanai. Kolonnas temperatūra pakāpeniski pazeminās visā tās garumā. Sastāvdaļas ar augstāku viršanas punktu kondensējas uz kolonnas un atgriežas pie risinājums; komponenti ar zemāku viršanas temperatūru (vairāk gaistošs) iziet caur kolonnu un tiek savākti augšpusē.

Teorētiski tas, ka ir vairāk lodīšu vai plātņu, uzlabo atdalīšanu, bet plākšņu pievienošana arī palielina laiku un enerģiju, kas nepieciešama destilācijas pabeigšanai.

Benzīnu un daudzas citas ķīmiskas vielas iegūst no jēlnaftas, izmantojot frakcionētu destilāciju. Jēlnaftu karsē, līdz tā iztvaiko. Dažādās frakcijās kondensējas noteiktos temperatūras diapazonos. Ķīmiskās vielas noteiktā frakcijā ir ogļūdeņraži ar salīdzināmu oglekļa atomu skaitu. No karstas līdz aukstai (no lielākajiem ogļūdeņražiem līdz mazākajam) frakcijas var būt atlikums (ko izmanto bitumena iegūšanai), mazuts, dīzeļdegviela, petroleja, ligroīns, benzīns un rafinēšanas gāze.

Frakcionētā destilācija nespēj pilnībā atdalīt etanola un ūdens maisījuma sastāvdaļas, neskatoties uz abu ķīmisko vielu atšķirīgajiem viršanas punktiem. Ūdens vārās 100 grādos pēc Celsija, bet etanols vārās pie 78,4 grādiem pēc Celsija. Ja spirta un ūdens maisījumu uzvāra, etanols koncentrējas tvaikos, bet tikai līdz punktam, jo ​​alkohols un ūdens veido azeotrops. Tiklīdz maisījums sasniedz punktu, kurā tas sastāv no 96% etanola un 4% ūdens, maisījums ir gaistošāks (vārās pie 78,2 grādiem pēc Celsija) nekā etanols.

Frakcionētā destilācija atšķiras no vienkāršās destilācija jo frakcionēšanas kolonna dabiski atdala savienojumus, pamatojoties uz to viršanas punktiem. Ķīmiskās vielas ir iespējams izolēt, izmantojot vienkāršu destilāciju, taču tai nepieciešama rūpīga temperatūras kontrole, jo vienlaikus var izdalīt tikai vienu “frakciju”.

Kā jūs zināt, vai maisījuma atdalīšanai izmantot vienkāršu destilāciju vai frakcionētu destilāciju? Vienkārša destilācija ir ātrāka, vienkāršāka un prasa mazāk enerģijas, taču tā patiešām ir noderīga tikai tur ir liela atšķirība starp vēlamo frakciju viršanas punktiem (vairāk nekā 70 grādi) Celcius). Ja starp frakcijām ir tikai neliela temperatūras starpība, vislabākā likme ir frakcionētā destilācija.

Šeit ir sadalījums starp atšķirībām starp vienkāršo un frakcionālo destilāciju: