Kuidas fraktsioneeriv destilleerimine töötab?

Destilleerimine on kahe või enama vedeliku eraldamise protsess, lähtudes nende keemistemperatuuride erinevustest. Kui vedelike keemistemperatuurid on väga sarnased, muutub tavapärase destilleerimise teel eraldamine ebaefektiivseks või võimatuks. Fraktsiooniline destilleerimine on modifitseeritud destilleerimisprotsess, mis võimaldab eraldada sarnaste keemistemperatuuridega vedelikke.

Vedeliku keemistemperatuur on temperatuur, mille juures see muundub auruks. Vedelikud säilitavad oma iseloomuliku keemistemperatuuri isegi teiste vedelikega segatuna. See kujutab endast destilleerimise aluspõhimõtet, et vedelikke saab eraldada vedeliku muundamisel madalaim keemistemperatuur auruks, muundades seejärel auru tagasi vedelasse olekusse pärast selle üleviimist eraldi konteiner.

Destilleerimise käigus pannakse vedel segu keedukolbi, mis on ühendatud jahutuskolonniga, mida nimetatakse kondensaatoriks, mille teine ​​ots on ühendatud vastuvõtukolbiga. Kondensaator asub horisontaalselt, väikese kaldega allapoole, nii et kondensaatorisse jõudev ja tagasi vedelaks muutuv aur saab koguda vastuvõtukolbi. Wake Forest College'i keemiaosakond esitab seadistamise skeemi. Destilleerimise lõppedes jõuab madalaima keemistemperatuuriga vedelik vastuvõtukolbi (ja seda nimetatakse destillaadiks) ja kõrgema keemisega vedelik jääb keedukolbi.

Fraktsioondestilleerimise seadistus sisaldab täiendavat kolonni, mis asetseb vertikaalselt keedukolbi peal ja millega kondensaator on ühendatud. Selle eesmärk on suurendada kaugust, mille aur peab kondensaatorini jõudmiseks läbima. Kolonnid on tavaliselt pakitud klaashelmeste või keraamikatükkidega, et suurendada pinda, millega aur peab kondensaatorisse transportimisel kokku puutuma.

Normaalse destilleerimise käigus aurustub ka märkimisväärne kogus kõrgema keemistemperatuuriga vedelikku ja transpordib kogumiskolbi, muutudes destilleeritud toote lisandiks. See on eriti problemaatiline, kui eraldatavate vedelike keemistemperatuurid on sarnased. Mida rohkem pinda on kõrgema keemistemperatuuriga vedelik kokkupuutel teel, seda tõenäolisem on kondenseerumine tagasi vedelikuks ja naasmine keedukolbi. Fraktsiooniline destilleerimine kasutab seda suurenenud pindala destilleerimise efektiivsuse parandamiseks.

Fraktsioondestilleerimise kaks peamist rakendust on toornafta rafineerimine ja kangete alkohoolsete jookide (alkohoolsete jookide) tootmine.

Toorõli sisaldab arvukalt erinevaid kemikaale, millest paljude keemistemperatuurid on sarnased. Rafineerimistehased eraldavad need kemikaalid keemistemperatuuriga erinevateks toodeteks. Madalama keemistemperatuuriga fraktsioonid muutuvad naftagaasiks või bensiiniks, keskmise keemisega fraktsioonid muutuvad kütteõliks, diislikütuseks või petrooleumiks ning kõrgeima keemistemperatuuriga fraktsioonid muutuvad parafiinvahaks või asfalt.

Suhkrute käärimine alkoholiks peatub, kui alkoholisisaldus läheneb 13 protsendile, sest pärm ei suuda suurema alkoholisisalduse korral ellu jääda. Alkoholi (78,5 kraadi Celsiuse järgi) ja vee (100 kraadi) keemistemperatuurid on piisavalt sarnased piiritusetehased peavad alkoholi kontsentreerimiseks umbes 50 protsendini fraktsioneeriva destilleerimisega (mida siis nimetatakse “Vaimud”).

Nafta rafineerimistehase destilleerimisprotsess kulutab iga 100 barreli rafineeritud õli kohta energias 2 barrelit õli.