Frakcinio distiliavimo apibrėžimas ir pavyzdžiai

Frakcinis distiliavimas naudojamas cheminėms medžiagoms valyti ir mišiniams atskirti

surasak petchang / Getty Images

Frakcinis distiliavimas yra procesas, kurio metu cheminės medžiagos komponentai mišinys yra suskirstyti į skirtingas dalis (vadinamas trupmenomis) pagal jų skirtumus virimo taškai . Frakcinis distiliavimas naudojamas chemikalams valyti ir mišiniams atskirti, kad būtų gauti jų komponentai.

Ši technika naudojama laboratorijose ir pramonėje, kur procesas turi didžiulę komercinę reikšmę. Chemijos ir naftos pramonė remiasi frakciniu distiliavimu.

Kaip tai veikia

Garaiiš verdantis tirpalas leidžiamas per aukštą kolonėlę, vadinamą frakcionavimo kolona. Kolonėlė yra supakuota su plastikiniais arba stikliniais rutuliais, kad būtų pagerintas atskyrimas, suteikiant daugiau paviršiaus kondensatui ir išgaravimui. Kolonėlės temperatūra palaipsniui mažėja per visą jos ilgį. Komponentai, kurių virimo temperatūra aukštesnė, kondensuojasi ant kolonėlės ir grįžta į sprendimas ; komponentai, kurių virimo temperatūra žemesnė (daugiau nepastovios ) praeina per kolonėlę ir surenkami šalia viršaus.

Teoriškai daugiau granulių ar plokštelių pagerina atskyrimą, tačiau pridėjus plokšteles taip pat pailgėja laikas ir energija, reikalinga distiliavimui užbaigti.

Žalia nafta

Benzinas ir daugelis kitų cheminių medžiagų gaminami iš žalios naftos, naudojant frakcinį distiliavimą. Neapdorotas aliejus kaitinamas, kol išgaruoja. Skirtingos frakcijos kondensuojasi tam tikruose temperatūros intervaluose. Tam tikros frakcijos cheminės medžiagos yra angliavandeniliai, turintys panašų anglies atomų skaičių. Nuo karšto iki šalto (didžiausių angliavandenilių iki mažiausių) frakcijos gali būti likučiai (naudojami bitumui gaminti), mazutas, dyzelinas, žibalas, benzinas, benzinas ir naftos perdirbimo dujos.

Etanolis

Frakcinis distiliavimas negali visiškai atskirti etanolio ir vandens mišinio komponentų, nepaisant skirtingų dviejų cheminių medžiagų virimo temperatūros. Vanduo verda 100 laipsnių Celsijaus, o etanolis – 78,4 laipsnių Celsijaus. Jei alkoholio ir vandens mišinys virinamas, etanolis susikaups garuose, bet tik iki tam tikro taško, nes alkoholis ir vanduo sudaro azeotropas . Kai mišinys pasiekia tašką, kurį sudaro 96% etanolio ir 4% vandens, mišinys yra lakesnis (verda 78,2 laipsnių Celsijaus) nei etanolis.

Paprastas ir frakcinis distiliavimas

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

Kaip žinoti, ar mišiniui atskirti naudoti paprastą distiliavimą ar frakcinį distiliavimą? Paprastas distiliavimas yra greitesnis, paprastesnis ir sunaudoja mažiau energijos, tačiau tai tikrai naudinga tik tada, kai yra didelis skirtumas tarp norimų frakcijų virimo temperatūros (daugiau nei 70 laipsnių Celsijaus). Jei tarp frakcijų yra tik nedidelis temperatūrų skirtumas, geriausia yra frakcinė distiliacija.

Štai skirtumai tarp paprasto ir frakcinio distiliavimo:

	Paprastas distiliavimas	Frakcinis distiliavimas
Naudoja	Atskirti santykinai grynus skysčius, turinčius didelius virimo temperatūros skirtumus. Taip pat atskirti skysčius nuo kietų priemaišų.	Sudėtingų mišinių komponentų išskyrimas su nedideliais virimo temperatūros skirtumais.
Privalumai	Greičiau Reikia mažiau energijos sąnaudų Paprastesnė, pigesnė įranga	Geresnis skysčių atskyrimas Geriau valo skysčius, kuriuose yra daug skirtingų komponentų
Trūkumai	Naudinga tik santykinai gryniems skysčiams Reikalingas didelis virimo temperatūros skirtumas tarp komponentų Ne taip švariai atskiria frakcijas	Lėčiau Reikia daugiau energijos Sudėtingesnė ir brangesnė sąranka