Destillation är processen att separera två eller flera vätskor baserat på skillnader i kokpunkten. När vätskans kokpunkter är väldigt lika blir separering genom normal destillation ineffektiv eller omöjlig. Fraktionerad destillation är en modifierad destillationsprocess som möjliggör separering av vätskor med liknande kokpunkter.
Kokpunkter
En vätskas kokpunkt är temperaturen vid vilken den förvandlas till ånga. Vätskor behåller sin karakteristiska kokpunkt även när de blandas med andra vätskor. Detta representerar den underliggande principen för destillation att vätskor kan separeras genom att omvandla vätskan till den lägsta kokpunkten till ånga, sedan konverterar den ångan tillbaka till flytande tillstånd efter att den har överförts till en separat behållare.
Destillering
Under destillationsprocessen placeras vätskeblandningen i en kokande kolv, som är ansluten till en kylkolonn som kallas en kondensor, vars motsatta ände är ansluten till en mottagande kolv. Kondensorn sitter horisontellt med en liten nedåtlutning så att ångan som når kondensorn och omvandlas tillbaka till vätska kan samlas i mottagningskolven. Kemiavdelningen vid Wake Forest College ger ett diagram över installationen. Efter avslutad destillation hamnar den lägsta kokande vätskan i den mottagande kolven (och kallas ”destillatet”) och den högre kokande vätskan förblir i den kokande kolven.
Fraktionerad destillation
En fraktionerad destillationsinstallation innehåller en ytterligare kolonn som sitter vertikalt ovanpå den kokande kolven och till vilken kondensorn är ansluten. Syftet är att öka avståndet som ångan måste färdas för att nå kondensorn. Kolonnerna är vanligtvis packade med glaspärlor eller keramikbitar för att öka ytan som ångan måste komma i kontakt med när den transporteras till kondensorn.
Under normal destillation kommer också en väsentlig mängd av den högre kokande vätskan att förångas och transporteras till uppsamlingskolven, vilket i huvudsak blir en förorening i den destillerade produkten. Detta är särskilt problematiskt när vätskorna som separeras har liknande kokpunkter. Ju mer yta desto högre kokande vätska kommer i kontakt med dig, desto mer sannolikt är det att kondensera tillbaka till en vätska och återgå till den kokande kolven. Fraktionerad destillation använder denna ökade ytarea för att förbättra destillationens effektivitet.
Användningar
De två primära tillämpningarna av fraktionerad destillation är raffinering av råolja och tillverkning av sprit (alkoholhaltiga drycker).
Råolja innehåller många olika kemikalier, varav många har liknande kokpunkter. Raffinaderier separerar dessa kemikalier med kokpunkt i olika produkter. De lägre kokande fraktionerna blir petroleumgas eller bensin, de mellankokande fraktionerna bli eldningsolja, diesel eller fotogen och de mest kokande fraktionerna blir paraffinvax eller asfalt.
Jäsning av socker till alkohol slutar när alkoholhalten närmar sig 13 procent eftersom jästen inte kan överleva vid högre alkoholkoncentrationer. Kokpunkterna för alkohol (78,5 grader Celsius) och vatten (100 grader Celsius) är tillräckligt lika destillerier måste använda fraktionerad destillation för att koncentrera alkoholen till cirka 50 procent (som då kallas "sprit").
Rolig fakta
Destillationsprocessen vid ett oljeraffinaderi förbrukar 2 fat olja i energi för varje 100 fat raffinerad olja.
