Hogyan működik a frakcionált desztilláció?

A desztilláció két vagy több folyadék elválasztási folyamata forráspontjaik különbsége alapján. Amikor a folyadékok forráspontja nagyon hasonló, a normál desztillációval történő elválasztás hatástalanná vagy lehetetlenné válik. A frakcionált desztilláció egy módosított desztillációs eljárás, amely lehetővé teszi a hasonló forráspontú folyadékok elválasztását.

A folyadék forráspontja az a hőmérséklet, amelyen gőzzé alakul. A folyadékok megőrzik jellegzetes forráspontjukat még akkor is, ha más folyadékokkal keverik őket. Ez a desztilláció alapelvét jelenti, hogy a folyadékokat a folyadéknak az oldattal való átalakításával lehet elválasztani legalacsonyabb forráspont gőzzé, majd ezt a gőzt visszaalakítja folyékony állapotba, miután áttér egy különállóra tartály.

A desztillálás folyamán a folyékony keveréket egy forralt lombikba helyezzük, amely egy kondenzátornak nevezett hűtőoszlophoz van csatlakoztatva, amelynek másik vége egy befogadó lombikhoz van csatlakoztatva. A kondenzátor vízszintesen, enyhe lejtéssel áll, így a kondenzátorba jutó és folyadékká átalakuló gőz összegyűjthető a befogadó lombikban. A Wake Forest College kémiai tanszéke bemutatja a beállítás diagramját. A desztilláció befejeztével a legalacsonyabb forráspontú folyadék a befogadó lombikba kerül (és ezt „desztillátumnak” hívják), és a magasabb forráspontú folyadék a forráslombikban marad.

A frakcionált desztillációs elrendezés tartalmaz egy további oszlopot, amely függőlegesen helyezkedik el a forrásban lévő lombik tetején, és amelyhez a kondenzátor csatlakozik. Célja annak a távolságnak a növelése, amelyet a gőznek meg kell haladnia, hogy elérje a kondenzátort. Az oszlopok tipikusan üveggyöngyökkel vagy kerámiadarabokkal vannak feltöltve, hogy növeljék azt a felületet, amellyel a gőznek érintkeznie kell, amikor a kondenzátorba szállítja.

Normál desztilláció során a magasabb forráspontú folyadék jelentős része is elpárolog és a gyűjtőlombikba száll, lényegében a desztillált termék szennyeződésévé válik. Ez különösen akkor problémás, ha az elválasztott folyadékok forráspontja hasonló. Minél nagyobb felületűek a magasabb forráspontú folyadékok az úton, annál valószínűbb, hogy visszacsapódik folyadékká és visszatér a forráslombikba. A frakcionált desztilláció ezt a megnövekedett felületet használja a desztilláció hatékonyságának javítására.

A frakcionált desztilláció két fő alkalmazási területe a nyersolaj finomítása és a szeszes italok (alkoholos italok) gyártása.

A kőolaj számos különféle vegyszert tartalmaz, amelyek közül sok hasonló forrásponttal rendelkezik. A finomítók különféle termékekké választják szét ezeket a vegyszereket forrásponttal. Az alacsonyabb forráspontú frakciók petróleumgázzá vagy benzinné, a köztes forráspontú frakciókká válnak fűtőolaj, dízel üzemanyag vagy kerozin lesz, a legmagasabb forráspontú frakciókból paraffinviasz vagy aszfalt.

A cukrok alkohollá történő erjedése akkor áll le, amikor az alkoholtartalom megközelíti a 13 százalékot, mert az élesztő nem képes túlélni magasabb alkoholkoncentrációk mellett. Az alkohol (78,5 Celsius fok) és a víz (100 Celsius fok) forráspontja elég hasonló ahhoz, hogy a szeszfőzdéknek frakcionált desztillációval kell koncentrálniuk az alkoholt kb. 50% -ra (ezt akkor hívják „Szellemek”).

Az olajfinomító desztillációs folyamata minden 100 hordó finomított olajhoz 2 hordó olaj energiát fogyaszt.