Destillasjon er prosessen med å separere to eller flere væsker basert på forskjeller i kokepunktene. Når væskens kokepunkter er veldig like, blir imidlertid separasjon ved normal destillasjon ineffektiv eller umulig. Fraksjonell destillasjon er en modifisert destillasjonsprosess som tillater separering av væsker med lignende kokepunkter.
Kokepunkter
En væskes kokepunkt er temperaturen der den omdannes til damp. Væsker beholder sitt karakteristiske kokepunkt selv når de blandes med andre væsker. Dette representerer det underliggende prinsippet for destillasjon at væsker kan skilles fra ved å omdanne væsken til laveste kokepunkt til damp, og deretter konvertere den dampen tilbake til flytende tilstand etter at den har overført til en separat container.
Destillasjon
Under destillasjonsprosessen plasseres væskeblandingen i en kokende kolbe, som er koblet til en kjølekolonne kalt en kondensator, hvis motsatte ende er koblet til en mottakerkolbe. Kondensatoren sitter vannrett med en svak nedoverhelling slik at dampen som når kondensatoren og omdannes tilbake til væske kan samles i mottakerkolben. Kjemiavdelingen ved Wake Forest College gir et diagram over oppsettet. Når destillasjonen er fullført, ender den laveste kokende væsken i mottakerkolben (og kalles “destillatet”) og den høyere kokende væsken forblir i kokekolben.
Fraksjonert destillasjon
Et brøkdestillasjonsoppsett inkluderer en ekstra kolonne som sitter loddrett på toppen av den kokende kolben og som kondensatoren er koblet til. Hensikten er å øke avstanden som dampen må bevege seg for å nå kondensatoren. Kolonnene er vanligvis pakket med glassperler eller deler av keramikk for å øke overflatearealet som dampen må komme i kontakt med når den transporteres til kondensatoren.
Under normal destillasjon vil også en betydelig mengde av den høyere kokende væsken fordampe og transporteres til oppsamlingskolben, og i det vesentlige bli en urenhet i det destillerte produktet. Dette er spesielt problematisk når væskene som skilles har lignende kokepunkter. Jo mer overflate jo høyere kokende væske kommer underveis, jo mer sannsynlig er det å kondensere tilbake til en væske og gå tilbake til den kokende kolben. Fraksjonell destillasjon bruker dette økte overflatearealet for å forbedre destillasjonens effektivitet.
Bruker
De to primære anvendelsene av brøkdestillasjon er raffinering av råolje og produksjon av brennevin (alkoholholdige drikkevarer).
Råolje inneholder mange forskjellige kjemikalier, hvorav mange har lignende kokepunkter. Raffinerier skiller disse kjemikaliene med kokepunkt i forskjellige produkter. De lavere kokende fraksjonene blir petroleumsgass eller bensin, de mellomkokende fraksjonene blir fyringsolje, diesel eller parafin, og de mest kokende fraksjonene blir parafinvoks eller asfalt.
Gjæringen av sukker til alkohol stopper når alkoholinnholdet nærmer seg 13 prosent fordi gjæren ikke kan overleve ved høyere alkoholkonsentrasjoner. Kokepunktene for alkohol (78,5 grader Celsius) og vann (100 grader Celsius) er like nok destillerier må bruke brøkdestillasjon for å konsentrere alkoholen til omtrent 50 prosent (som da kalles “Ånder”).
Morsom fakta
Destillasjonsprosessen ved et oljeraffineri bruker 2 fat olje i energi for hver 100 fat raffinert olje.