Съдържание
Дестилацията е процесът на отделяне на две или повече течности въз основа на разликите в техните точки на кипене. Когато температурите на кипене на течностите са много сходни, отделянето чрез нормална дестилация става неефективно или невъзможно. Фракционната дестилация е модифициран процес на дестилация, който позволява отделяне на течности с подобни точки на кипене.
Точки за кипене
Точката на кипене на течността е температурата, при която тя се трансформира в пари. Течностите запазват характерната си точка на кипене, дори когато се смесват с други течности. Това представлява основния принцип на дестилацията - че течностите могат да бъдат разделени чрез преобразуване на течността с най-ниската точка на кипене в пара, след което превръщането на тези пари обратно в течно състояние, след като се прехвърли в отделен контейнер.
дестилация
В процеса на дестилация течната смес се поставя във вряща колба, която е свързана с охлаждаща колона, наречена кондензатор, противоположният край на който е свързан с приемаща колба. Кондензаторът седи хоризонтално с лек наклон надолу, така че парата, която достига до кондензатора и се превръща обратно в течност, да може да се събира в приемащата колба. Катедрата по химия в Уейк Форест Колеж предоставя диаграма на настройката. След приключване на дестилацията, най-ниската кипяща течност се озовава в приемащата колба (и се нарича „дестилат“), а по-високо кипящата течност остава във врящата колба.
Фракционна дестилация
Настройката за фракционна дестилация включва допълнителна колона, която седи вертикално отгоре върху кипящата колба и към която е свързан кондензаторът. Целта му е да увеличи разстоянието, което изпарението трябва да измине, за да достигне кондензатора. Колоните обикновено са опаковани със стъклени перли или парчета керамика, за да се увеличи повърхността, с която парите трябва да влязат в контакт, докато се транспортират до кондензатора.
По време на нормална дестилация, значително количество течности с по-високо кипене също ще се изпарява и транспортира до колбата за събиране, като по същество се превръща в примес в дестилирания продукт. Това е особено проблематично, когато течностите, които се отделят, имат сходни точки на кипене. Колкото по-голяма е повърхността, толкова по-силно кипи течност по пътя, толкова по-голяма е вероятността да се кондензира обратно в течност и да се върне в кипящата колба. Фракционната дестилация използва тази увеличена повърхност за подобряване на ефективността на дестилацията.
употреби
Двете основни приложения на фракционната дестилация са рафинирането на суров нефт и производството на спиртни напитки (алкохолни напитки).
Суровият нефт съдържа множество различни химикали, много от които имат подобни точки на кипене. Рафинерии отделят тези химикали чрез температура на кипене в различни продукти. Фракциите с по-ниско кипене стават петролен газ или бензин, фракциите с междинно кипене се превръщат в мазут, дизелово гориво или керосин, а фракциите с най-високо кипене се превръщат в парафинов восък или асфалт.
Ферментацията на захарите в алкохола спира, когато съдържанието на алкохол достигне 13 процента, тъй като маята не може да оцелее при по-високи концентрации на алкохол. Точките на кипене на алкохол (78,5 градуса по Целзий) и вода (100 градуса по Целзий) са достатъчно подобни, че дестилерите трябва да използват фракционна дестилация, за да концентрират алкохола до около 50 процента (което след това се нарича „спиртни напитки“).
Забавен факт
Процесът на дестилация в нефтена рафинерия изразходва 2 барела енергия за всеки 100 барела рафинирано масло.