分別蒸留の利点

蒸留は、沸点の違いを利用して液体混合物から成分を分離する方法です。 これは気液分離であり、各液体の気化とそれに続く凝縮を伴います。 単純蒸留よりも分別蒸留にはいくつかの利点があります。

一般的なタイプの蒸留は、単純蒸留、分別蒸留、真空蒸留、水蒸気蒸留です。 それらは主に装置のセットアップとその用途が異なります。

分別蒸留は、理論段数が多いため、分離において単純な蒸留よりも効率的です。 これは、化学、産業、食品科学における重要なプロセスです。 分別蒸留の用途には、脱塩、原油精製、化学精製などのプロセスが含まれます。

単純蒸留は、沸点が30°C以上異なる液体にのみ有効です。 それどころか、分別蒸留は、沸点差が30°C未満である、より困難な分離に適しています。

分別蒸留がどのように機能するかを理解するには、知る必要があります ラウールの法則、これは、溶液の蒸気圧が各成分の蒸気圧と溶液中の成分のモル分率に依存することを示しています。 圧力を一定に保ちながら、 温度-組成図.

•••有機化学の実験技術から変更（第4版、2014年）：173〜206ページ

1大気圧のペンタン-ヘキサン混合物の場合、初期液体混合物（L₁）ヘキサン（bp = 69°C）とペンタン（bp = 36°C）の48°Cで沸騰して蒸気Vを生成します₁、凝縮してLを形成します₂. 最初の気化-凝縮サイクルの後、ペンタンの割合は48パーセントから73パーセントに増加しました。

L₂ その後、気化してVになります₂、ペンタンがさらに濃縮されます。 L₅4サイクル後に得られる液体である、はほぼ純粋なペンタンです。 各気化-凝縮サイクルは、 理論段数、より揮発性の高い成分のより純粋な溶液を生成します。

分別蒸留の設定では、通常、分留塔を蒸留フラスコとヘッドの間に配置して、混合物からの液体の分離を高めます。 これらのカラムは、液体と蒸気の平衡が発生する可能性のある表面積が大きいため、 より理論段数. 分別カラムの例は、6〜8枚の理論段数を持つVigreuxおよびガラスビーズカラムです。

単純な蒸留では、分留塔は使用されず、蒸留フラスコからの蒸気は直接凝縮します。 理論段数が1つか2つしかないため、Lのような混合物の分離には効果的ではありません。₁、精製には4回以上の気化-凝縮サイクルが必要です。

分別蒸留はで使用されます 石油精製所 原油を炭化水素に分離します。炭化水素は、炭素数、沸点、用途が異なります。 分離された製品には、ガソリン、ディーゼル、オイル、ワックスなどがあります。 この方法は、化学プラント、天然ガス処理、極低温空気分離プラントでも使用されます。

分別蒸留も 有機化学実験室での一般的な技術. たとえば、シクロペンタジエンは自発的に二量体化してジシクロペンタジエンを形成する可能性があるため、通常、シクロペンタジエンはジシクロペンタジエンとして販売されています。 分別蒸留は、ジシクロペンタジエンをシクロペンタジエンに戻すためによく使用されます。

分別蒸留だけでは環境に害はありません。 実際、分別蒸留は、他の方法では使用できない原油をより価値のある製品に変換します。 しかし、原油の分別蒸留が行われる石油精製所は、副産物が規制に従って適切に処理されていない場合、汚染の原因となる可能性があります。

製油所は、粒子状物質、窒素酸化物、一酸化炭素などの大気汚染物質の主要な発生源です。 製油所からの廃水は、帯水層、土壌、地下水に沈殿するため、水や土地の汚染も引き起こします。