Frakcinio distiliavimo apibrėžimas ir pavyzdžiai

Frakcinis distiliavimas yra procesas, kurio metu komponentai yra cheminėje medžiagoje mišinys yra padalijamos į skirtingas dalis (vadinamas frakcijomis) pagal skirtingas virimo taškai. Frakcinis distiliavimas naudojamas cheminėms medžiagoms išvalyti ir mišiniams atskirti, norint gauti jų komponentus.

Šis metodas naudojamas laboratorijose ir pramonėje, kur procesas turi didelę komercinę reikšmę. Chemijos ir naftos pramonė naudoja frakcinį distiliavimą.

Garai iš virimas tirpalas praleidžiamas išilgai aukšto stulpelio, vadinamo frakcine kolona. Kolonėlė supakuota su plastikiniais arba stikliniais rutuliukais, kad būtų lengviau atskirti, suteikiant didesnį kondensacijos ir garinimo paviršiaus plotą. Kolonos temperatūra palaipsniui mažėja. Komponentai, kurių virimo temperatūra aukštesnė, kondensuojasi ant kolonėlės ir grįžta į sprendimas; komponentai, kurių virimo temperatūra yra žemesnė (daugiau nepastovus) praeina per kolonėlę ir surenkamos šalia viršaus.

Teoriškai, jei turite daugiau rutuliukų ar plokštelių, atskyrimas pagerėja, tačiau plokštelių įdėjimas taip pat padidina distiliacijai atlikti reikalingą laiką ir energiją.

Benzinas ir daugelis kitų cheminių medžiagų gaminami iš žalios naftos frakcinio distiliavimo būdu. Neapdorotas aliejus kaitinamas tol, kol išgaruos. Skirtingos frakcijos kondensuojasi tam tikruose temperatūros diapazonuose. Tam tikroje frakcijoje esančios cheminės medžiagos yra angliavandeniliai, kurių anglies atomų skaičius yra panašus. Nuo karšto iki šalto (nuo didžiausių iki mažiausių angliavandenilių) frakcijos gali būti liekanos (naudojamos bitumui gaminti), mazutas, dyzelinas, žibalas, pirminis benzinas, benzinas ir naftos perdirbimo gamyklos.

Frakcinis distiliavimas negali visiškai atskirti etanolio ir vandens mišinio komponentų, nepaisant skirtingų dviejų chemikalų virimo taškų. Vanduo verda 100 laipsnių Celsijaus, o etanolis - 78,4 laipsnio Celsijaus. Virinant alkoholio ir vandens mišinį, etanolis susikaupia garuose, bet tik iki tam tikros vietos, nes alkoholis ir vanduo sudaro azeotropą. Kai mišinys pasiekia tašką, kuriame jį sudaro 96% etanolio ir 4% vandens, mišinys yra labiau lakus (verda esant 78,2 laipsnių Celsijaus) nei etanolis.

Frakcinis distiliavimas skiriasi nuo paprasto distiliavimas nes frakcionavimo kolonėlė natūraliai atskiria junginius pagal jų virimo taškus. Chemikalus galima išskirti naudojant paprastą distiliavimą, tačiau tam reikia atidžiai kontroliuoti temperatūrą, nes vienu metu galima išskirti tik vieną „frakciją“.

Kaip žinoti, ar mišiniui atskirti reikia naudoti paprastą ar frakcinį distiliavimą? Paprastas distiliavimas yra greitesnis, paprastesnis ir sunaudoja mažiau energijos, tačiau jis tikrai naudingas tik ten esant yra didelis skirtumas tarp norimų frakcijų virimo taškų (daugiau kaip 70 laipsnių) Celcius). Jei tarp frakcijų yra tik nedidelis temperatūrų skirtumas, geriausia naudoti frakcinį distiliavimą.

Čia yra skirtumas tarp paprasto ir frakcinio distiliavimo: