Arvokkaita luonnollisia aineita esiintyy usein seoksina, jotka sisältävät sekä toivottuja että ei-toivottuja komponentteja. Raakaöljy sisältää esimerkiksi erityyppisiä hiilivetyjä, jotka soveltuvat eri polttoaineille sovelluksissa merivedellä on korkea suolapitoisuus ja rautamalmissa on mineraaliepäpuhtauksia käyttökelpoinen rauta. Vuosisatojen ajan ihmiset ovat kehittäneet lukuisia tapoja puhdistaa tai puhdistaa luonnonmateriaaleja. Yksinkertainen tislaus ja jakotislaus ovat kaksi muunnosta perustekniikassa nesteen eri komponenttien erottamiseksi.
Höyryt ja haihdutus
Lämpötilan ja haihdutuksen välinen suhde on välttämätön sekä yksinkertaisen että jakotislauksen ymmärtämiseksi. Kun neste on avoimessa astiassa, ilmakehä painaa alaspäin nesteen pintaa. Tämä ilmakehän paine vastustaa nesteen höyrynpainetta, joka syntyy nesteen pinnalta haihtuvien molekyylien kineettisestä energiasta. Nesteen lämpötilan noustessa myös keskimääräinen molekyylikineettinen energia kasvaa; enemmän molekyylejä haihtuu, mikä johtaa korkeampaan höyrynpaineeseen. Kiehuminen tapahtuu, kun molekyylit voivat haihtua vapaasti, koska neste on saavuttanut lämpötilan, jossa höyrynpaine on yhtä suuri kuin ilmakehän paine.
Yksinkertainen erottaminen
Eri yhdisteillä on erilaiset kiehumislämpötilat. Vastaavasti missä tahansa lämpötilassa eri yhdisteillä on erilaiset höyrynpaineet. Jos eri yhdisteiden nesteseosta kuumennetaan suljetussa astiassa, nesteen yläpuolelle jääneen höyryn koostumus heijastaa näitä eroja. Höyry sisältää enemmän molekyylejä yhdisteitä, joilla on korkeampi höyrynpaine, ja vähemmän molekyylejä yhdisteitä, joilla on alempi höyrynpaine. Yhdiste, jolla on erittäin korkea kiehumislämpötila suhteessa muihin seoksen yhdisteisiin, on lähes höyrystä puuttuvat ja haihtumattomat liuenneet kiinteät aineet, kuten suola, jäävät sedimentiksi lämmitetyssä astiaan. Yksinkertainen tislaus on prosessi tämän höyryn keräämiseksi ja jäähdyttämiseksi niin, että se tiivistyy takaisin nesteeksi. Yksinkertainen tislaus erottaa nesteseoksen komponentit, koska tiivistetty neste sisältää suuremman osan yhdisteet, joilla on korkeampi höyrynpaine, ja alkuperäinen neste sisältää suuremman osan yhdisteitä, joilla on alhaisempi höyry paine.
Tislausdilemma
Yksi yksinkertainen tislaus muuttaa yhdisteiden osuutta kahdessa lopullisessa nesteessä, mutta se ei saavuta täydellistä erotusta. Prosessi voidaan toistaa asteittain korkeamman erottelutason saavuttamiseksi, mutta tämä on myös tuhlaavaa, koska aikana jokaisessa tislausmenettelyssä jotkut molekyylit pakenevat ilmakehään ja jotkut jäävät jäännökseksi tislaukseen laitteet. Jakotislaus ratkaisee tämän ongelman - parantamalla yksinkertaista tislausta saavuttamalla korkeammat erotusasteet vain yhdessä tislausmenetelmässä.
Yksi sarake, useita haihdutuksia
Ensisijainen ero jakotislauksen ja yksinkertaisen tislauksen välillä on jakotislauskolonnin lisääminen lämmitetyn astian ja höyryn tiivistymispaikan väliin. Tämä pylväs on täytetty materiaaleilla, kuten ohuilla metallilangoilla tai lasihelmillä, jotka kannustavat tiivistymään, koska niiden pinta-ala on suuri. Kun höyryt nousevat jakotislauskolonnin läpi, ne tiivistyvät nesteiksi näiden materiaalien viileämmille pinnoille. Alhaalta nousevat kuumat höyryt saavat tämän nesteen haihtumaan, sitten se kondensoituu uudelleen, sitten haihtuu uudelleen ja niin edelleen. Jokainen haihdutus johtaa höyryyn, jossa on suurempi molekyylien osuus korkeammalla höyrynpaineella. Näin ollen jakotislauksella saavutetaan erinomainen erotus pienemmällä materiaalihäviöllä, koska yksi menetelmä vastaa useita yksinkertaisen tislauksen kierroksia.