Definícia a príklady frakčnej destilácie

Frakčná destilácia sa používa na čistenie chemikálií a oddelenie zmesí

surasak petchang / Getty Images

Frakčná destilácia je proces, pri ktorom sú zložky chemickej látky zmes sú rozdelené na rôzne časti (nazývané zlomky) podľa ich rozdielnosti body varu . Frakčná destilácia sa používa na čistenie chemikálií a na oddelenie zmesí, aby sa získali ich zložky.

Táto technika sa používa v laboratóriách av priemysle, kde má proces obrovský komerčný význam. Chemický a ropný priemysel sa spoliehajú na frakčnú destiláciu.

Ako to funguje

Výparyod a vriaci roztok sa vedie pozdĺž vysokej kolóny, nazývanej frakcionačná kolóna. Kolóna je naplnená plastovými alebo sklenenými guľôčkami na zlepšenie separácie poskytnutím väčšej plochy na kondenzáciu a odparovanie. Teplota kolóny po jej dĺžke postupne klesá. Zložky s vyšším bodom varu kondenzujú na kolóne a vracajú sa do Riešenie ; zložky s nižším bodom varu (viac nestály ) prechádzajú cez kolónu a zbierajú sa v blízkosti vrchu.

Teoreticky, viac guľôčok alebo dosiek zlepšuje separáciu, ale pridávanie dosiek tiež zvyšuje čas a energiu potrebnú na dokončenie destilácie.

Surová ropa

Benzín a mnohé ďalšie chemikálie sa vyrábajú zo surovej ropy frakčnou destiláciou. Surový olej sa zahrieva, kým sa neodparí. Rôzne frakcie kondenzujú pri určitých teplotných rozsahoch. Chemikálie v určitej frakcii sú uhľovodíky s porovnateľným počtom atómov uhlíka. Od horúcich po studené (najväčšie uhľovodíky po najmenšie), frakcie môžu byť zvyšky (používané na výrobu bitúmenu), vykurovací olej, nafta, petrolej, nafta, benzín a rafinérsky plyn.

Etanol

Frakčná destilácia nedokáže úplne oddeliť zložky zmesi etanolu a vody napriek rôznym bodom varu týchto dvoch chemikálií. Voda vrie pri 100 stupňoch Celzia, zatiaľ čo etanol vrie pri 78,4 stupňoch Celzia. Ak sa zmes alkoholu a vody uvarí, etanol sa skoncentruje v pare, ale iba do určitého bodu, pretože alkohol a voda tvoria azeotrop . Akonáhle zmes dosiahne bod, kedy pozostáva z 96 % etanolu a 4 % vody, je zmes prchavejšia (vrie pri 78,2 stupňoch Celzia) ako etanol.

Jednoduchá verzus frakčná destilácia

Frakčná destilácia sa líši od jednoduchej destiláciou pretože frakcionačná kolóna prirodzene oddeľuje zlúčeniny na základe ich teplôt varu. Je možné izolovať chemikálie pomocou jednoduchej destilácie, vyžaduje si to však starostlivú kontrolu teploty, pretože naraz možno izolovať iba jednu „frakciu“.

Ako viete, či na oddelenie zmesi použiť jednoduchú destiláciu alebo frakčnú destiláciu? Jednoduchá destilácia je rýchlejšia, jednoduchšia a spotrebuje menej energie, ale je užitočná len vtedy, keď je veľký rozdiel medzi bodmi varu požadovaných frakcií (viac ako 70 stupňov Celzia). Ak je medzi frakciami len malý teplotný rozdiel, je vašou najlepšou voľbou frakčná destilácia.

Tu je rozpis rozdielov medzi jednoduchou a frakčnou destiláciou:

	Jednoduchá destilácia	Frakčná destilácia
Využitie	Oddeľovanie relatívne čistých kvapalín, ktoré majú veľké rozdiely v bode varu. Tiež oddeľovanie kvapalín od pevných nečistôt.	Izolačné zložky komplexných zmesí s malými rozdielmi teplôt varu.
Výhody	Rýchlejšie Vyžaduje menej energie Jednoduchšie a lacnejšie vybavenie	Lepšie oddelenie tekutín Lepšie na čistenie tekutín obsahujúcich mnoho rôznych zložiek
Nevýhody	Vhodné len pre relatívne čisté kvapaliny Vyžaduje veľký rozdiel bodov varu medzi komponentmi Neoddeľuje frakcie tak čisto	pomalšie Vyžaduje viac energie Zložitejšie a drahšie nastavenie