Obsah
Destilácia je proces oddeľovania dvoch alebo viacerých tekutín na základe rozdielov v ich teplotách varu. Ak sú body varu tekutín veľmi podobné, však oddelenie pomocou normálnej destilácie je neúčinné alebo nemožné. Frakčná destilácia je modifikovaný destilačný proces, ktorý umožňuje separáciu kvapalín s podobnými bodmi varu.
Body varu
Bod varu kvapaliny je teplota, pri ktorej sa premieňa na pary. Kvapaliny si zachovávajú svoj charakteristický bod varu, aj keď sú zmiešané s inými tekutinami. To predstavuje základný princíp destilácie - to, že kvapaliny sa môžu separovať konverziou kvapaliny s najnižšou teplotou varu na paru a následnou konverziou tejto pary späť do kvapalného stavu potom, čo sa preniesla do samostatnej nádoby.
destilácia
V procese destilácie sa kvapalná zmes umiestni do vriacej banky, ktorá je pripojená k chladiacej kolóne nazývanej kondenzátor, ktorej opačný koniec je pripojený k záchytnej banke. Kondenzátor sedí horizontálne s miernym sklonom smerom nadol, takže para, ktorá sa dostane do kondenzátora a konvertuje späť na kvapalinu, sa môže zhromažďovať v prijímacej banke. Oddelenie chémie na Wake Forest College poskytuje schému nastavenia. Po dokončení destilácie končí najnižšia vriaca tekutina v prijímacej banke (a nazýva sa „destilát“) a tekutina s vyššou teplotou varu zostáva vo vriacej banke.
Frakčná destilácia
Zostava frakčnej destilácie obsahuje ďalšiu kolónu, ktorá je umiestnená zvisle na vrchu vriacej banky a ku ktorej je pripojený kondenzátor. Jeho účelom je zväčšiť vzdialenosť, ktorú para musí prejsť, aby dosiahla kondenzátor. Stĺpce sa obvykle plnia sklenenými guľôčkami alebo kúskami keramiky, aby sa zväčšila povrchová plocha, s ktorou musí para prísť do styku, keď sa prepravuje do kondenzátora.
Počas normálnej destilácie sa tiež odparí značné množstvo vysokovriacej kvapaliny a transportuje sa do zbernej banky, čím sa v destilovanom produkte v podstate stáva nečistota. Toto je obzvlášť problematické, keď majú separované kvapaliny podobné body varu. Čím viac povrchovej plochy sa kvapalina s vyššou teplotou varu dostane do styku, tým je pravdepodobnejšie, že kondenzuje späť na kvapalinu a vracia sa do vriacej banky. Frakčná destilácia využíva túto zväčšenú plochu povrchu na zlepšenie účinnosti destilácie.
použitie
Dvomi primárnymi aplikáciami frakčnej destilácie sú rafinácia ropy a výroba liehovín (alkoholických nápojov).
Surový olej obsahuje množstvo rôznych chemikálií, z ktorých mnohé majú podobné body varu. Rafinérie separujú tieto chemikálie bodom varu na rôzne produkty. Frakcie s nižšou teplotou varu sa stávajú ropným plynom alebo benzínom, frakcie so strednou teplotou varu sa stávajú vykurovacím olejom, motorovou naftou alebo kerozénom a frakcie s najvyššou teplotou varu sa stávajú parafínovým voskom alebo asfaltom.
Kvasenie cukrov na alkohol sa zastaví, keď sa obsah alkoholu priblíži 13 percentám, pretože kvasinky nemôžu prežiť pri vyšších koncentráciách alkoholu. Body varu alkoholu (78,5 stupňov Celzia) a vody (100 stupňov Celzia) sú dosť podobné, aby liehovary museli používať frakčnú destiláciu na koncentrovanie alkoholu na približne 50 percent (čo sa potom nazýva „liehoviny“).
Zábavný fakt
Destilačný proces v ropnej rafinérii spotrebuje 2 bary ropy v energii na každých 100 barelov rafinovanej ropy.