Frakční destilace je fyzikální proces, který emuluje technika jednoduchou destilací založenou na teplotě varu použitého druhu, se používá k oddělení směsi homogenního typu různých látek obsažených v kapalné fázi, nebo směsi heterogenních kapalina-pevná látka typu není volatilní.
V tomto smyslu zahrnuje metoda frakční destilace odpařování kapalných látek, kondenzaci nejprchavějších látek ve vzestupném pořadí jejich bodu varu a následné shromažďování látky, která byla původně požadována.
Je to metoda používaná po staletí v lidských civilizacích základním způsobem. Účinnost destilace umožňuje její další používání v průmyslovém i laboratorním prostředí.
Princip této techniky se používá ve velkém počtu aplikací v různých oblastech vědy nebo průmyslu.
Frakční destilační proces
Frakční destilace spočívá v rozdělení roztoku na jeho složky, které jsou v kapalném stavu, na základě rozdílu mezi jejich body varu a aplikuje se, když je tento rozdíl menší než přibližně 25 ° C.
Když se tedy směs, jejíž teploty varu se značně liší, zahřeje, když se dosáhne teploty varu nejvíce těkavé složky, vytvoří se parní fáze, která bude tuto látku většinou obsahovat na začátku.
Poté, jak teplota neustále roste a jak časem plyne, neustále dochází k několika cyklům odpařování a kondenzace (každý cyklus je známý jako „teoretická destička“), dokud se nejprve neobjeví složka s nejnižším bodem varu.
V každém cyklu se ve složení parní fáze nacházející se ve sloupci hromadí větší množství složky s nejvyšší těkavostí, což je důvod, proč je tato látka v podstatě v čistém stavu, když dosáhne vrcholu frakcionační kolony.
Frakční destilační zařízení
V laboratořích se používá zařízení, které spočívá především na baňce nebo destilační baňce ze skla, do které je roztok umístěn a který je umístěn přímo do zahřívání. Uvnitř tohoto balónu je umístěno několik vroucí kameny, které tento proces řídí.
Tato baňka je připojena k frakcionační koloně pomocí konektoru se třemi hrdly, přičemž délka kolony určuje, jak bude destilace kompletní.
To znamená, že čím delší bude sloupec, tím účinnější bude oddělení. Kromě toho je pro zaznamenávání teploty v průběhu času zapotřebí teploměr, aby bylo možné řídit proces destilace.
Rovněž vnitřní struktura kolony je navržena tak, aby simulovala několik po sobě jdoucích jednoduchých destilací, k čemuž dochází, protože pára postupně stoupá do kolony, dočasně kondenzuje nahoře a opakovaně stoupá.
Dále je výstup této kolony spojen s kondenzátorem, který způsobuje ochlazování páry separované a čištěné látky.
To je uloženo ve specifické nádobě, aby bylo shromážděno, přičemž se teplota opět zvyšuje, dokud nedosáhne bodu varu další složky, druhé nejvíce těkavé, opakující popsaný proces, ve kterém je každá složka uložena ve specifické nádobě.
Aplikace
Jako jedna z nejdůležitějších a nejpoužívanějších metod při separaci kapalných směsí má tato technika fyzikální separace mnoho výhod, které jsou pozorovány při velkém počtu aplikací, které byly poskytnuty jak v průmyslu, tak v laboratoři.
- Z frakční destilace v průmyslovém měřítku se v rafinérských zařízeních používá k rozdělení ropy na jednotlivé složky.
V tomto smyslu se používá k získání a zpracování zemního plynu, který se v těchto průmyslových procesech extrahuje. Kromě toho se používá v chemických závodech a petrochemických procesech pro zpracování látek, jako je fenol nebo formaldehyd.
- Používá se v kryogenních zařízeních na odlučování vzduchu k rozkladu vzduchu v atmosféře na jeho hlavní složky.
- Pro odsolování mořské vody se používá frakční destilace.
- V laboratorním měřítku se používá při čištění činidel a produktů, například při získávání cyklopentadienu destilací komerčního dicyklopentadienu.
- Používá se k recyklaci již použitých rozpouštědel pomocí čištění touto technikou.
Příklady
Frakční destilace ropy
V případě ropy se frakční destilace provádí v zařízení obrovských rozměrů, nazývaných destilační věže, které emulují frakcionační kolony a jsou speciálně navrženy pro separaci ropy v různých částech nebo proudech podle svého rozsahu. vařící.
Toto rozmezí teploty varu se vztahuje na rozmezí teplot varu každé oddělené frakce, protože se jedná o směsi uhlovodíků s různými složkami, a proto mají různé teploty varu.
Před vstupem do destilační věže se surová ropa zahřeje na teplotu přibližně 400 ° C, aby se tato látka odpařila a ve sloupci se oddělí ve vzestupném rozmezí jejího rozmezí teploty varu.
Tímto způsobem jsou nejvíce těkavé škrty, jako jsou plyny (propan, butan…), benzín a nafta v horní části kolony, a jak klesá, nacházejí se „těžší“ proudy, jako jsou maziva nebo zbytkové složky.
Některé frakce extrahované z věže (jako je benzín) se přidávají a vylepšují pro pozdější komercializaci; ostatní kusy, jako je nafta, se používají jako palivo nebo palivo pro jiné procesy v průmyslu.
Ostatní proudy, jako jsou zbytkové látky, se zavádějí do jiných procesů, které je dělí na jejich složky a dávají jim jiná použití nebo se zvyšuje jejich komerční hodnota.
Reference
- Wikipedia. (sf). Frakční destilace. Obnoveno z en.wikipedia.org
- Chang, R. (2007). Chemie, deváté vydání. Mexiko: McGraw-Hill.
- Britannica, E. (nd). Destilace. Citováno z britannica.com
- LibreTexts. (sf). Frakční destilace. Obnoveno z chem.libretexts.org
- Kelter, PB, Mosher, MD, a Scott, A. (2008). Chemie: Praktická věda. Získáno z books.google.co.ve
- BBC. (sf). Frakční destilace. Obnoveno z bbc.co.uk