Innehåll
Destillation är processen för att separera två eller flera vätskor baserat på skillnader i kokpunkterna. När vätskornas kokpunkter är mycket lika blir separering genom normal destillation ineffektiv eller omöjlig. Fraktionerad destillation är en modifierad destillationsprocess som gör det möjligt att separera vätskor med liknande kokpunkter.
Kokpunkter
En vätskes kokpunkt är temperaturen vid vilken den förvandlas till ånga. Vätskor behåller sin karakteristiska kokpunkt även om de blandas med andra vätskor. Detta representerar den underliggande principen för destillation --- att vätskor kan separeras genom att omvandla vätskan med den lägsta kokpunkten till ånga, och sedan omvandla den ångan till vätsketillståndet efter att den har överförts till en separat behållare.
Destillering
Vid 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 lätt nedåt lutning så att ångan som når kondensorn och omvandlas tillbaka till vätska kan samlas upp 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 kvarstår i den kokande kolven.
Fraktionerad destillation
En fraktionerad destillationsuppsättning inkluderar en ytterligare kolonn som sitter vertikalt ovanpå den kokande kolven och till vilken kondensorn är ansluten. Dess syfte är att öka avståndet som ångan måste röra sig för att nå kondensorn. Kolonnerna är vanligtvis packade med glaspärlor eller bitar av keramik för att öka ytan som ångan måste komma i kontakt med när den transporteras till kondensorn.
Under normal destillation förångas en väsentlig mängd av den högre kokande vätskan och transporteras till uppsamlingskolven, vilket väsentligen blir en förorening i den destillerade produkten. Detta är särskilt problematiskt när vätskorna som separeras har liknande kokpunkter. Ju mer yta som den högre kokande vätskan kommer i kontakt med på vägen, desto mer troligt 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.
användningsområden
De två primära användningarna av fraktionerad destillation är raffinering av råolja och tillverkning av sprit (alkoholhaltiga drycker).
Råolja innehåller många olika kemikalier, av vilka många har liknande kokpunkter. Raffinaderier separerar dessa kemikalier genom kokpunkt i olika produkter. De lägre kokande fraktionerna blir petroleumgas eller bensin, de mellanliggande kokande fraktionerna blir eldningsolja, dieselbränsle eller fotogen, och de högst kokande fraktionerna blir paraffinvax eller asfalt.
Jäsningen av socker till alkohol upphör 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 att 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.