Fraktsioonilise destilleerimise eelised

Destilleerimine on meetod komponentide eraldamiseks vedelast segust, kasutades ära nende keemistemperatuuri erinevusi. See on vedeliku ja gaasi eraldamine ning hõlmab iga vedeliku aurustamist ja järgnevat kondenseerimist. Murddestilleerimisel on mõningaid eeliseid lihtsa destilleerimise ees.

Levinumad destilleerimisviisid on lihtne destilleerimine, fraktsioneeriv destilleerimine, vaakumdestilleerimine ja aurustilleerimine. Need erinevad peamiselt seadme seadistamise ja rakenduste poolest.

Fraktsionaalne destilleerimine on suurema teoreetiliste plaatide tõttu efektiivsem kui lihtne destilleerimine eraldamisel. See on oluline protsess keemias, tööstuses ja toiduteaduses. Fraktsioonilise destilleerimise kasutusalad hõlmavad selliseid protsesse nagu magestamine, toornafta rafineerimine ja keemiline puhastamine.

Lihtdestilleerimine on efektiivne ainult vedelike puhul, mille keemistemperatuurid erinevad üle 30 ° C. Vastupidi, fraktsioneeriv destilleerimine sobib keerukamate eralduste jaoks, kus keemistemperatuuri erinevus on alla 30 ° C.

Murddestilleerimise toimimise mõistmiseks peab teadma Raoult ’seadus, mis ütleb lahuse aururõhu, sõltub iga komponendi aururõhust ja komponendi moolosast lahuses. Hoides rõhku konstantsena, võib genereerida a temperatuuri ja koostise skeem.

•••Muudetud orgaanilise keemia laboritehnikast (neljas väljaanne, 2014): lk 173-206

Ühe atmosfäärirõhu pentaani-heksaani segu korral kasutatakse algset vedeliku segu (L₁) heksaani (bp = 69 ° C) ja pentaani (bp = 36 ° C) temperatuuril 48 ° C keeb aur V₁, mis kondenseerub moodustades L₂. Pärast esimest aurustamise-kondenseerumise tsüklit on pentaani protsent tõusnud 48 protsendilt 73 protsendile.

L₂ seejärel aurustub V-ks₂, mille tulemuseks on pentaani täiendav rikastamine. L₅, mis on nelja tsükli järel saadud vedelik, on peaaegu puhas pentaan. Iga aurustamise-kondenseerumise tsükkel, mida nimetatakse ka teoreetiline plaat, annab lenduvama komponendi puhtama lahuse.

Fraktsioonilise destilleerimise korral paigutatakse fraktsioneeriv kolonn tavaliselt destilleerimiskolbi ja pea vahele, et suurendada vedelike eraldumist segust. Nendel veergudel on suurem pind, millel võivad tekkida vedeliku-auru tasakaal ja seega rohkem teoreetilisi plaate. Fraktsioneerimiskolonnide näideteks on Vigreux ja klaasist helmeste kolonnid, millel on kuus kuni kaheksa teoreetilist plaati.

Lihtsa destilleerimise korral fraktsioneerivat kolonni ei kasutata ja destilleerimiskolbi aur läheb otse kondensatsiooni. Sellel on ainult üks või kaks teoreetilist plaati, nii et see ei oleks efektiivne selliste segude eraldamiseks nagu L₁, mille puhastamiseks on vaja rohkem kui nelja aurustamise-kondenseerumise tsüklit.

Fraktsioonilist destilleerimist kasutatakse aastal naftatöötlemistehased toornafta eraldamiseks süsivesinikeks, millel on erinevad süsinikuarvud, keemistemperatuurid ja rakendused. Mõned eraldatud tooted hõlmavad bensiini, diislikütust, õlisid ja vahasid. Seda meetodit kasutatakse ka keemiatehastes, maagaasi töötlemise ja krüogeense õhu eraldamise tehastes.

Fraktsiooniline destilleerimine on ka a orgaanilise keemia laborites levinud tehnika. Näiteks müüakse tsüklopentadieeni tavaliselt ditsüklopentadieenina, kuna tsüklopentadieen võib spontaanselt dimeriseeruda, moodustades ditsüklopentadieeni. Ditsüklopentadieeni taastamiseks tsüklopentadieeniks kasutatakse sageli fraktsioneerivat destilleerimist.

Üksnes murdosa destilleerimine ei ole keskkonnale kahjulik. Tegelikult muundab fraktsioneeriv destilleerimine toornafta, muidu kasutuskõlbmatu, väärtuslikumaks tooteks. Nafta rafineerimistehased, kus toimub toornafta fraktsioneeriv destilleerimine, võivad olla saasteallikaks, kui kõrvalsaadusi ei töödelda nõuetekohaselt.

Rafineerimistehased on peamine õhusaasteainete nagu tahkete osakeste, lämmastikoksiidide ja süsinikmonooksiidi allikas. Rafineerimistehaste reovesi põhjustab vee- ja maareostust, kuna see settib põhjaveekihtidesse, pinnasesse ja põhjavette.