Destillation er processen med at adskille to eller flere væsker baseret på forskelle i deres kogepunkter. Når væskernes kogepunkter er meget ens, bliver adskillelse ved normal destillation imidlertid ineffektiv eller umulig. Fraktioneret destillation er en modificeret destillationsproces, der muliggør adskillelse af væsker med lignende kogepunkter.
Kogepunkter
En væskes kogepunkt er den temperatur, ved hvilken den omdannes til damp. Væsker bevarer deres karakteristiske kogepunkt, selv når de blandes med andre væsker. Dette repræsenterer det underliggende princip for destillation, at væsker kan adskilles ved at omdanne væsken til laveste kogepunkt til damp, derefter omdannes denne damp tilbage til flydende tilstand, efter at den er overført til en separat beholder.
Destillation
Under destillationsprocessen placeres den flydende blanding i en kogende kolbe, der er forbundet med en kølesøjle kaldet en kondensator, hvis modsatte ende er forbundet med en modtagende kolbe. Kondensatoren sidder vandret med en let nedadgående hældning, så den damp, der når kondensatoren og omdannes tilbage til væske, kan opsamles i modtagekolben. Kemiafdelingen på Wake Forest College giver et diagram over opsætningen. Når destillationen er afsluttet, ender den laveste kogende væske i den modtagende kolbe (og kaldes "destillatet"), og den højere kogende væske forbliver i den kogende kolbe.
Fraktioneret destillation
En fraktioneret destillationsopsætning inkluderer en ekstra søjle, der sidder lodret oven på den kogende kolbe, og som kondensatoren er tilsluttet. Formålet er at øge den afstand, som dampen skal bevæge sig for at nå kondensatoren. Søjlerne er typisk pakket med glasperler eller stykker keramik for at øge overfladearealet, som dampen skal komme i kontakt med, når den transporteres til kondensatoren.
Under normal destillation vil en væsentlig mængde af den højere kogende væske også fordampe og transporteres til opsamlingskolben, hvilket i det væsentlige bliver en urenhed i det destillerede produkt. Dette er især problematisk, når væskerne, der adskilles, har lignende kogepunkter. Jo mere overflade jo højere kogende væske kommer i kontakt med undervejs, jo mere sandsynligt er det at kondensere tilbage til en væske og vende tilbage til den kogende kolbe. Fraktioneret destillation bruger dette øgede overfladeareal til at forbedre destillationens effektivitet.
Anvendelser
De to primære anvendelser af fraktioneret destillation er raffinering af råolie og fremstilling af spiritus (alkoholholdige drikkevarer).
Råolie indeholder adskillige forskellige kemikalier, hvoraf mange har lignende kogepunkter. Raffinaderier adskiller disse kemikalier ved kogepunkt i forskellige produkter. De lavere kogende fraktioner bliver petroleumsgas eller benzin, de mellemkogende fraktioner bliver fyringsolie, dieselolie eller petroleum, og de mest kogende fraktioner bliver til paraffinvoks eller asfalt.
Gæringen af sukker til alkohol stopper, når alkoholindholdet nærmer sig 13 procent, fordi gæren ikke kan overleve ved højere alkoholkoncentrationer. Kogepunkterne for alkohol (78,5 grader Celsius) og vand (100 grader Celsius) er ens nok destillerier skal bruge fraktioneret destillation for at koncentrere alkoholen til ca. 50 procent (som så kaldes ”Spiritus”).
Sjov kendsgerning
Destillationsprocessen ved et olieraffinaderi bruger 2 tønder olie i energi for hver 100 tønder raffineret olie.