Kako djeluje frakcijska destilacija?

Destilacija je postupak odvajanja dvije ili više tekućina na temelju razlika u njihovim vrelištima. Međutim, kad su točke vrenja tekućina vrlo slične, razdvajanje normalnom destilacijom postaje neučinkovito ili nemoguće. Frakcijska destilacija modificirani je postupak destilacije koji omogućuje odvajanje tekućina sa sličnim vrelištima.

Tačka ključanja tekućine je temperatura pri kojoj se ona pretvara u paru. Tekućine zadržavaju svoje karakteristično vrelište čak i kad se pomiješaju s drugim tekućinama. To predstavlja osnovni princip destilacije da se tekućine mogu odvojiti pretvaranjem tekućine u najniže vrelište u paru, a zatim pretvara tu paru u tekuće stanje nakon što se prebaci u zasebno kontejner.

U procesu destilacije, tekuća smjesa se stavi u tikvicu koja je povezana s hladnjakom koja se naziva kondenzator, a čiji je suprotni kraj povezan s prihvatnom tikvicom. Kondenzator se nalazi vodoravno s blagim nagibom prema dolje tako da se para koja dolazi do kondenzatora i pretvara natrag u tekućinu može sakupljati u prihvatnoj tikvici. Odjel za kemiju na Wake Forest College pruža dijagram postavki. Po završetku destilacije, tekućina s najmanjim vrelištem završava u prihvatnoj tikvici (i naziva se "destilat"), a tekućina s višim vrelištem ostaje u tikvici.

Postrojenje frakcijske destilacije uključuje dodatni stupac koji se nalazi okomito na vrhu tikvice i na koji je povezan kondenzator. Njegova je svrha povećati udaljenost koju para mora prijeći da bi došla do kondenzatora. Stupovi su obično prepuni staklenih kuglica ili komadića keramike kako bi se povećala površina s kojom para mora doći u kontakt tijekom transporta do kondenzatora.

Tijekom normalne destilacije, značajna količina tekućine s višim vrelištem također će ispariti i prenijeti se u sakupljačku tikvicu, u osnovi postajući nečistoća u destiliranom proizvodu. To je posebno problematično kada tekućine koje se odvajaju imaju slična vrelišta. Što je veća površina tekućine koja više kipi u toku, veća je vjerojatnost da se kondenzira natrag u tekućinu i vrati u tikvicu. Frakcijska destilacija koristi ovu povećanu površinu kako bi poboljšala učinkovitost destilacije.

Dvije su primarne primjene frakcijske destilacije prerada sirove nafte i proizvodnja žestokih alkoholnih pića (alkoholnih pića).

Sirova nafta sadrži brojne različite kemikalije, od kojih mnoge imaju slična vrelišta. Rafinerije razdvajaju ove kemikalije tačkom ključanja na razne proizvode. Frakcije nižeg vrenja postaju naftni plin ili benzin, frakcije srednjeg vrenja postaju loživo ulje, dizel gorivo ili kerozin, a frakcije s najviše ključanja postaju parafinski vosak ili asfalt.

Fermentacija šećera u alkohol prestaje kad se sadržaj alkohola približi 13 posto, jer kvasac ne može preživjeti pri višim koncentracijama alkohola. Tačke ključanja alkohola (78,5 Celzijevih stupnjeva) i vode (100 Celzijevih stupnjeva) dovoljno su slična destilerije moraju frakcijskom destilacijom koncentrirati alkohol na oko 50 posto (što se tada naziva "duhovi").

Postupak destilacije u rafineriji nafte troši 2 barela nafte na svakih 100 barela rafiniranog ulja.