分別蒸留はどのように機能しますか？

蒸留は、沸点の違いに基づいて2つ以上の液体を分離するプロセスです。 ただし、液体の沸点が非常に似ている場合、通常の蒸留による分離は効果がないか、不可能になります。 分別蒸留は、同様の沸点を持つ液体の分離を可能にする修正された蒸留プロセスです。

液体の沸点は、液体が蒸気に変化する温度です。 液体は、他の液体と混合しても、その特徴的な沸点を保持します。 これは、液体を次のように変換することによって液体を分離できるという蒸留の基本原理を表しています。 最低沸点を蒸気に変え、別の蒸気に移した後、その蒸気を液体状態に戻します コンテナ。

蒸留の過程で、液体混合物は、凝縮器と呼ばれる冷却カラムに接続されている沸騰フラスコに入れられ、その反対側の端は受け入れフラスコに接続されている。 凝縮器は水平にわずかに下向きに傾斜しているため、凝縮器に到達して液体に戻る蒸気を受け入れフラスコに集めることができます。 ウェイクフォレスト大学の化学部門は、セットアップの図を提供します。 蒸留が完了すると、最低沸点の液体は最終的に受け入れフラスコに入れられ（「留出物」と呼ばれます）、高沸点の液体は沸騰フラスコに残ります。

分別蒸留のセットアップには、沸騰フラスコの上部に垂直に配置され、凝縮器が接続されている追加のカラムが含まれます。 その目的は、蒸気が凝縮器に到達するために移動しなければならない距離を増やすことです。 カラムは通常、蒸気が凝縮器に輸送されるときに接触しなければならない表面積を増やすために、ガラスビーズまたはセラミック片が詰め込まれています。

通常の蒸留中に、かなりの量の高沸点液体も気化して収集フラスコに輸送され、本質的に蒸留生成物中の不純物になる。 これは、分離される液体の沸点が同じである場合に特に問題になります。 途中で高沸点の液体が接触する表面積が大きいほど、凝縮して液体に戻り、沸騰フラスコに戻る可能性が高くなります。 分別蒸留は、この増加した表面積を使用して、蒸留の効率を改善します。

分別蒸留の2つの主な用途は、原油の精製とスピリッツ（アルコール飲料）の製造です。

原油には多くの異なる化学物質が含まれており、その多くは同様の沸点を持っています。 製油所は、これらの化学物質を沸点によってさまざまな製品に分離します。 低沸点留分は石油ガスまたはガソリンになり、中沸点留分は 燃料油、ディーゼル燃料、または灯油になり、最も沸騰する留分はパラフィンワックスまたは アスファルト。

酵母はより高いアルコール濃度では生き残れないため、アルコール含有量が13％に近づくと、糖のアルコールへの発酵は停止します。 アルコール（摂氏78.5度）と水（摂氏100度）の沸点は十分に似ているので 蒸留所では、分別蒸留を使用してアルコールを約50％に濃縮する必要があります（これはその後、 「精神」）。

石油精製所での蒸留プロセスは、100バレルの精製油ごとに2バレルのエネルギーを消費します。