איך עובד זיקוק שבר?

זיקוק הוא תהליך הפרדת שניים או יותר על בסיס הבדלים בנקודות הרתיחה שלהם. כאשר נקודות הרתיחה של הנוזלים דומות מאוד, לעומת זאת, הפרדה בזיקוק רגיל הופכת ליעילה או בלתי אפשרית. זיקוק שבר הוא תהליך זיקוק שונה המאפשר הפרדת נוזלים עם נקודות רתיחה דומות.

נקודת הרתיחה של הנוזל היא הטמפרטורה בה הוא הופך לאדים. נוזלים שומרים על נקודת הרתיחה האופיינית גם כאשר מערבבים אותם עם נוזלים אחרים. זה מייצג את העיקרון הבסיסי של זיקוק שניתן להפריד בין נוזלים על ידי המרת הנוזל ל נקודת הרתיחה הנמוכה ביותר לאדים, ואז להמיר את האדי בחזרה למצב הנוזל לאחר שהוא הועבר לנפרד מְכוֹלָה.

בתהליך הזיקוק מניחים את תערובת הנוזלים בבקבוק רותח, המחובר לעמוד קירור הנקרא קונדנסר, שקצהו הנגדי מחובר לבקבוק מקבל. הקבל יושב אופקי עם שיפוע קל כלפי מטה, כך שניתן לאסוף את האדים שמגיעים למעבה ומומרים חזרה לנוזל בבקבוק המקבל. המחלקה לכימיה במכללת וויק פורסט מספקת תרשים של ההתקנה. בסיום הזיקוק, הנוזל הרותח הנמוך ביותר מסתיים בבקבוק המקבל (ונקרא "תזקיק") והנוזל הרותח הגבוה יותר נשאר בבקבוק הרותח.

מערך זיקוק חלקי כולל עמוד נוסף היושב אנכית על גבי הבקבוק הרותח ואליו מחובר הקבל. מטרתו להגדיל את המרחק שעל האדים לעבור בכדי להגיע למעבה. העמודים ארוזים בדרך כלל בחרוזי זכוכית או פיסות קרמיקה כדי להגדיל את שטח הפנים שהאדים חייבים לבוא איתו במגע כשהוא עובר למעבה.

במהלך זיקוק רגיל, כמות ניכרת של הנוזל הרותח יותר תתאדה ותעבור לבקבוק האיסוף, ותהיה למעשה טומאה במוצר המזוקק. זה בעייתי במיוחד כאשר לנוזלים המופרדים יש נקודות רתיחה דומות. ככל שהנוזל הרותח יותר יוצר שטח פנים יותר בדרך, כך הסיכוי שהוא יתעבה חזרה לנוזל ויחזור לבקבוק הרותח. זיקוק חלקי משתמש בשטח שטח מוגדל זה כדי לשפר את יעילות הזיקוק.

שני היישומים העיקריים של זיקוק חלקי הם זיקוק נפט גולמי וייצור משקאות חריפים (משקאות אלכוהוליים).

נפט גולמי מכיל כימיקלים שונים ורבים מהם בעלי נקודות רתיחה דומות. בתי זיקוק מפרידים כימיקלים אלה בנקודת רתיחה למוצרים שונים. השברים הרותחים התחתונים הופכים לגז נפט או בנזין, השברים הרותחים בינוניים הופכים לשמן דלק, סולר או נפט, והשברים הרותחים ביותר הופכים לשעוות פרפין או אַספַלט.

תסיסת הסוכרים לאלכוהול נעצרת כאשר אחוז האלכוהול מתקרב ל 13 אחוז מכיוון שהשמרים אינם יכולים לשרוד בריכוז אלכוהול גבוה יותר. נקודות הרתיחה של אלכוהול (78.5 מעלות צלזיוס) ומים (100 מעלות צלזיוס) דומות מספיק המזקקות חייבות להשתמש בזיקוק חלקי כדי לרכז את האלכוהול לכ- 50 אחוז (מה שנקרא אז "מַצַב רוּחַ").

תהליך הזיקוק בבית זיקוק נפט צורך 2 חביות נפט באנרגיה על כל 100 חביות נפט מזוקק.