Destilácia je proces oddeľovania dvoch alebo viacerých kvapalín na základe rozdielov v ich bodoch varu. Ak sú teploty varu kvapalín veľmi podobné, stáva sa separácia bežnou destiláciou neúčinnou alebo nemožnou. Frakčná destilácia je modifikovaný destilačný proces, ktorý umožňuje separáciu kvapalín s podobnými bodmi varu.
Body varu
Bod varu kvapaliny je teplota, pri ktorej sa transformuje na paru. Kvapaliny si zachovávajú svoju charakteristickú teplotu varu aj po zmiešaní s inými kvapalinami. To predstavuje základný princíp destilácie, že kvapaliny je možné oddeliť konverziou kvapaliny s najnižší bod varu na paru, potom sa táto para prevedie späť do kvapalného stavu po tom, čo sa preniesla do samostatného kontajner.
Destilácia
V procese destilácie sa kvapalná zmes vloží do varnej banky, ktorá je pripojená k chladiacej kolóne nazývanej kondenzátor, ktorej opačný koniec je pripojený k prijímacej banke. Kondenzátor sedí vodorovne s miernym sklonom smerom nadol, takže para, ktorá sa dostane do kondenzátora a prevedie sa späť na kvapalinu, sa môže zhromažďovať v prijímacej banke. Chemické oddelenie na Wake Forest College poskytuje schému nastavenia. Po dokončení destilácie končí kvapalina s najnižšou teplotou varu v prijímacej banke (nazýva sa to „destilát“) a kvapalina s vyššou teplotou varu zostáva vo varnej banke.
Frakčná destilácia
Zariadenie na frakčnú destiláciu obsahuje ďalší stĺpec, ktorý je vertikálne umiestnený na vrchu varnej banky a ku ktorému je pripojený kondenzátor. Jeho účelom je zvýšiť vzdialenosť, ktorú musí para prejsť, aby sa dostala do kondenzátora. Kolóny sú zvyčajne naplnené sklenenými guľôčkami alebo kúskami keramiky, aby sa zväčšila povrchová plocha, s ktorou musí para prichádzať do styku pri preprave do kondenzátora.
Počas normálnej destilácie sa tiež značné množstvo vysokovriacej kvapaliny odparí a dopraví do zbernej banky, čím sa v podstate stane nečistotou v destilovanom produkte. Toto je obzvlášť problematické, keď majú separované kvapaliny podobné teploty varu. Čím väčšia je povrchová plocha, ktorú má kvapalina s vyššou teplotou varu v kontakte, tým je pravdepodobnejšie, že kondenzuje späť na kvapalinu a vráti sa do varnej banky. Frakčná destilácia využíva tento zväčšený povrch na zlepšenie účinnosti destilácie.
Používa sa
Dvomi primárnymi aplikáciami frakčnej destilácie sú rafinácia ropy a výroba liehovín (alkoholických nápojov).
Ropa obsahuje veľa rôznych chemikálií, z ktorých mnohé majú podobné teploty varu. Rafinérie separujú tieto chemikálie varením do rôznych produktov. Z frakcií s nízkou teplotou varu sa stáva ropný plyn alebo benzín, frakcie so strednou teplotou varu sa stanú vykurovacím olejom, motorovou naftou alebo petrolejom a frakcie s najvyššou teplotou varu parafínový vosk alebo asfalt.
Fermentácia cukrov na alkohol sa zastaví, keď sa obsah alkoholu priblíži k 13 percentám, pretože kvasinky nemôžu prežiť pri vyšších koncentráciách alkoholu. Teploty varu alkoholu (78,5 stupňov Celzia) a vody (100 stupňov Celzia) sú dosť podobné v liehovaroch musí byť frakčná destilácia použitá na skoncentrovanie alkoholu na asi 50 percent (čo sa potom nazýva) „Duchovia“).
Zábavný fakt
Destilačný proces v ropnej rafinérii spotrebuje 2 barely oleja v energii na každých 100 barelov rafinovaného oleja.