Daļējas destilācijas priekšrocības

Destilācija ir metode sastāvdaļu atdalīšanai no šķidra maisījuma, izmantojot to viršanas temperatūras atšķirības. Tas ir šķidruma-gāzes atdalīšana un ietver katra šķidruma iztvaikošanu un turpmāku kondensāciju. Ir dažas frakcionētās destilācijas priekšrocības salīdzinājumā ar vienkāršu destilāciju.

Parasti destilācijas veidi ir vienkārša destilācija, frakcionēta destilācija, vakuuma destilācija un destilācija ar tvaiku. Tās galvenokārt atšķiras ar aparāta iestatīšanu un pielietojumu.

Daļēja destilācija ir efektīvāka nekā vienkārša destilācija atdalot, jo ir liels teorētisko plākšņu skaits. Tas ir svarīgs process ķīmijā, rūpniecībā un pārtikas zinātnē. Daļējas destilācijas izmantošana ietver tādus procesus kā atsāļošana, jēlnaftas attīrīšana un ķīmiska attīrīšana.

Vienkāršā destilācija ir efektīva tikai šķidrumiem, kuru viršanas temperatūra atšķiras vairāk nekā par 30 ° C. Gluži pretēji, frakcionētā destilācija ir piemērota sarežģītākai atdalīšanai, kur viršanas temperatūras starpība ir mazāka par 30 ° C.

Lai saprastu, kā darbojas frakcionētā destilācija, ir jāzina Raula likums, kas norāda šķīduma tvaika spiedienu, ir atkarīgs no katra komponenta tvaika spiediena un komponenta mola daļas šķīdumā. Uzturot spiedienu nemainīgu, var radīt a temperatūras un sastāva diagramma.

•••Pārveidots no Organiskās ķīmijas laboratorijas tehnikas (Ceturtais izdevums, 2014): 173.-206. Lpp

Pentāna-heksāna maisījumam ar vienu atmosfēras spiedienu sākotnējais šķidruma maisījums (L₁) heksāna (bp = 69 ° C) un pentāna (bp = 36 ° C) vārīšanās temperatūra 48 ° C, lai iegūtu tvaiku V₁, kas kondensējas, veidojot L₂. Pēc pirmā iztvaicēšanas-kondensācijas cikla pentāna procentuālais daudzums ir pieaudzis no 48 procentiem līdz 73 procentiem.

L₂ tad iztvaiko V₂, kā rezultātā pentāns tiek bagātināts vēl vairāk. L₅, kas ir šķidrums, kas iegūts pēc četriem cikliem, ir gandrīz tīrs pentāns. Katrs iztvaikošanas-kondensācijas cikls, saukts arī par teorētiskā plāksne, iegūst gaistošāka komponenta tīrāku šķīdumu.

Daļējas destilācijas iekārtā frakcionēšanas kolonnu parasti ievieto starp destilācijas kolbu un galvu, lai palielinātu šķidrumu atdalīšanu no maisījuma. Šīm kolonnām ir lielāks virsmas laukums, uz kura var rasties šķidruma-tvaika līdzsvars un tādējādi vairāk teorētiskas plāksnes. Frakcionējošu kolonnu piemēri ir Vigreux un stikla lodītes kolonnas, kurām ir sešas līdz astoņas teorētiskās plāksnes.

Vienkāršā destilācijā frakcionēšanas kolonna netiek izmantota, un destilācijas kolbas tvaiki nonāk tieši kondensātā. Tam ir tikai viena vai divas teorētiskās plāksnes, tāpēc tas nebūtu efektīvs tādu maisījumu atdalīšanai kā L₁, kuras attīrīšanai nepieciešami vairāk nekā četri iztvaicēšanas-kondensācijas cikli.

Gadā tiek izmantota frakcionēta destilācija naftas pārstrādes rūpnīcas atdalīt jēlnaftu ogļūdeņražos, kuriem ir atšķirīgs oglekļa skaitlis, viršanas temperatūra un pielietojums. Daži no izolētajiem produktiem ir benzīns, dīzeļdegviela, eļļas un vaski. Šo metodi izmanto arī ķīmiskās rūpnīcās, dabasgāzes pārstrādes un kriogēnās gaisa separācijas rūpnīcās.

Daļēja destilācija ir arī a organiskās ķīmijas laboratorijās izplatīta tehnika. Piemēram, ciklopentadiēnu parasti pārdod kā diciklopentadiēnu, jo ciklopentadiēns var spontāni dimerizēt, veidojot diciklopentadiēnu. Daļēju destilāciju bieži izmanto, lai atgrieztu diciklopentadiēnu atpakaļ ciklopentadiēnā.

Tikai frakcionēta destilācija videi nekaitē. Faktiski frakcionētā destilācija jēlnaftu, citādi nelietojamu, pārvērš vērtīgākos produktos. Tomēr naftas pārstrādes rūpnīcas, kurās veic frakcionētu jēlnaftas destilāciju, var būt piesārņojuma avots, ja blakusproduktus neuzskata par pareizu saskaņā ar noteikumiem.

Rafinēšanas rūpnīcas ir galvenais tādu gaisa piesārņotāju kā cieto daļiņu, slāpekļa oksīdu un oglekļa monoksīda avots. Attīrīšanas rūpnīcu notekūdeņi arī rada ūdens un zemes piesārņojumu, jo tie nosēžas ūdens nesējslāņos, augsnē un gruntsūdeņos.