Dalinio distiliavimo privalumai

Distiliavimas yra komponentų atskyrimo nuo skysto mišinio metodas, naudojant jų virimo temperatūros skirtumus. Tai skysčių ir dujų atskyrimas, kuris apima kiekvieno skysčio garavimą ir vėlesnį kondensavimą. Yra keletas dalinio distiliavimo privalumų, palyginti su paprastu distiliavimu.

Dažniausios distiliavimo rūšys yra paprastas, frakcinis, vakuuminis ir garo distiliavimas. Jie daugiausia skiriasi nuo aparato nustatymo ir jų taikymo.

Frakcinis distiliavimas yra efektyvesnis nei paprastas distiliavimas atskiriant dėl ​​didelio teorinių plokščių skaičiaus. Tai svarbus chemijos, pramonės ir maisto mokslo procesas. Dalinis distiliavimas apima tokius procesus kaip nudruskinimas, žalios naftos rafinavimas ir cheminis gryninimas.

Paprastas distiliavimas yra veiksmingas tik skysčiams, kurių virimo taškai skiriasi daugiau kaip 30 ° C. Atvirkščiai, frakcinė distiliacija yra tinkama sudėtingesniems atskyrimams, kai virimo temperatūros skirtumas yra mažesnis nei 30 ° C.

Norint suprasti, kaip veikia dalinis distiliavimas, reikia žinoti Raulo dėsnis, kuriame nurodomas tirpalo garų slėgis, priklauso nuo kiekvieno komponento garų slėgio ir komponento molinės frakcijos tirpale. Laikant pastovų slėgį, galima generuoti a temperatūros ir sudėties diagrama.

•••Pakeista iš organinės chemijos laboratorijos technikos (ketvirtasis leidimas, 2014): 173-206 puslapiai

Vieno atmosferos slėgio pentano ir heksano mišiniui pradinis skysčio mišinys (L₁) heksano (bp = 69 ° C) ir pentano (bp = 36 ° C) virimo temperatūra 48 ° C, kad susidarytų garai V₁, kuris kondensuojasi formuodamas L₂. Po pirmojo garinimo-kondensacijos ciklo pentano procentas padidėjo nuo 48 iki 73 procentų.

L₂ paskui garuoja į V₂, todėl dar labiau praturtėja pentanas. L₅, kuris yra skystis, gaunamas po keturių ciklų, yra beveik grynas pentanas. Kiekvienas garinimo-kondensacijos ciklas, dar vadinamas teorinė plokštelė, gaunamas švaresnis lakesnio komponento tirpalas.

Dalinio distiliavimo įrenginyje frakcionavimo kolonėlė paprastai dedama tarp distiliavimo kolbos ir galvos, kad padidėtų skysčių atskyrimas nuo mišinio. Šios kolonos turi didesnį paviršiaus plotą, kuriame gali atsirasti skysčių ir garų pusiausvyra daugiau teorinių plokščių. Frakcionuojančių kolonų pavyzdžiai yra „Vigreux“ ir stiklo karoliukų kolonos, turinčios nuo šešių iki aštuonių teorinių plokščių.

Atliekant paprastą distiliaciją, frakcionavimo kolonėlė nenaudojama, o garai iš distiliavimo kolbos eina tiesiai į kondensatą. Jame yra tik viena ar dvi teorinės plokštelės, todėl jis nebūtų veiksmingas atskiriant tokius mišinius kaip L₁, kuriam išvalyti reikia daugiau nei keturių garinimo-kondensacijos ciklų.

Frakcinis distiliavimas naudojamas naftos perdirbimo gamyklos atskirti žalią naftą į angliavandenilius, kurių anglies atomų skaičius, virimo temperatūra ir paskirtis yra skirtingi. Kai kurie izoliuoti produktai yra benzinas, dyzelinas, alyvos ir vaškai. Šis metodas taip pat naudojamas chemijos gamyklose, gamtinių dujų perdirbimo ir kriogeninėse oro atskyrimo gamyklose.

Dalinis distiliavimas taip pat yra a organinės chemijos laboratorijose paplitusi technika. Pavyzdžiui, ciklopentadienas paprastai parduodamas kaip diciklopentadienas, nes ciklopentadienas gali savaime dimerizuotis, kad susidarytų diciklopentadienas. Frakcinė distiliacija dažnai naudojama norint sugrąžinti diciklopentadieną atgal į ciklopentadieną.

Vien frakcinis distiliavimas nėra žalingas aplinkai. Tiesą sakant, distiliuojant frakcijomis, žalia nafta, kitaip netinkama, paverčiama vertingesniais produktais. Tačiau naftos perdirbimo gamyklos, kuriose atliekamas frakcinis žalios naftos distiliavimas, gali būti taršos šaltinis, jei šalutiniai produktai nėra tinkamai apdorojami pagal taisykles.

Rafinavimo įmonės yra pagrindinis oro teršalų, tokių kaip kietosios dalelės, azoto oksidai ir anglies monoksidas, šaltinis. Naftos perdirbimo gamyklų nuotekos taip pat sukelia vandens ir žemės taršą, nes jos nusėda vandeninguose sluoksniuose, dirvožemyje ir požeminiame vandenyje.