Как действа фракционната дестилация?

Дестилацията е процес на отделяне на две или повече течности въз основа на разликите в техните точки на кипене. Когато точките на кипене на течностите са много сходни, разделянето чрез нормална дестилация става неефективно или невъзможно. Фракционната дестилация е модифициран процес на дестилация, който позволява отделянето на течности с подобни точки на кипене.

Точката на кипене на течността е температурата, при която тя се превръща в пара. Течностите запазват характерната си точка на кипене дори когато се смесват с други течности. Това представлява основният принцип на дестилация, че течностите могат да се разделят чрез превръщане на течността в най-ниската точка на кипене до пара, след което превръща тази пара обратно в течно състояние, след като се прехвърли в отделно контейнер.

В процеса на дестилация течната смес се поставя в кипяща колба, която е свързана с охлаждаща колона, наречена кондензатор, противоположният край на която е свързан с приемна колба. Кондензаторът е разположен хоризонтално с лек наклон надолу, така че парите, които достигат до кондензатора и се превръщат обратно в течност, могат да се събират в приемната колба. Отделът по химия в колежа Уейк Форест предоставя диаграма на настройката. След завършване на дестилацията, течността с най-ниско кипене попада в приемната колба (и се нарича „дестилат“), а течността с по-високо кипене остава в кипящата колба.

Устройството за фракционна дестилация включва допълнителна колона, която е разположена вертикално върху кипящата колба и към която е свързан кондензаторът. Целта му е да увеличи разстоянието, което парата трябва да измине, за да достигне кондензатора. Колоните обикновено са опаковани със стъклени мъниста или парчета керамика, за да се увеличи повърхността, с която парите трябва да влязат в контакт, докато се транспортират до кондензатора.

По време на нормалната дестилация значително количество от течността с по-високо кипене също ще се изпари и транспортира до колбата за събиране, като по същество ще се превърне в примес в дестилирания продукт. Това е особено проблематично, когато отделяните течности имат сходни точки на кипене. Колкото повече повърхност контактува течността с по-високо кипене по пътя, толкова по-вероятно е тя да се кондензира обратно в течност и да се върне в кипящата колба. Фракционната дестилация използва тази увеличена повърхност, за да подобри ефективността на дестилацията.

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 близки точки на кипене. Рафинериите разделят тези химикали чрез точка на кипене на различни продукти. Фракциите с по-ниско кипене стават нефтен газ или бензин, фракциите с междинно кипене стават мазут, дизелово гориво или керосин, а фракциите с най-висока температура на кипене се превръщат в парафин или асфалт.

Ферментацията на захари в алкохол спира, когато алкохолното съдържание се приближава до 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 сходни, че дестилериите трябва да използват фракционна дестилация, за да концентрират алкохола до около 50 процента (което след това се нарича "настроение").

Процесът на дестилация в петролна рафинерия изразходва 2 барела петрол за всеки 100 барела рафинирано масло.