Definicija in primeri frakcijske destilacije

Frakcijska destilacija se uporablja za čiščenje kemikalij in ločevanje mešanic

surasak petchang / Getty Images

Frakcijska destilacija je postopek, pri katerem komponente v kemikaliji mešanica so ločeni na različne dele (imenovane frakcije) glede na njihove različne vrelišča . Frakcijska destilacija se uporablja za čiščenje kemikalij in ločevanje mešanic za pridobivanje njihovih komponent.

Tehnika se uporablja v laboratorijih in industriji, kjer ima postopek velik komercialni pomen. Kemična in naftna industrija se zanašata na frakcijsko destilacijo.

Kako deluje

Hlapiod Vreti raztopino vodijo vzdolž visoke kolone, imenovane frakcionirna kolona. Kolona je napolnjena s plastičnimi ali steklenimi kroglicami za izboljšanje ločevanja z zagotavljanjem večje površine za kondenzacijo in izhlapevanje. Temperatura kolone postopoma pada po njeni dolžini. Komponente z višjim vreliščem kondenzirajo na koloni in se vrnejo v rešitev ; komponente z nižjim vreliščem (več hlapljivo ) gredo skozi stolpec in se zbirajo blizu vrha.

Teoretično več kroglic ali plošč izboljša ločevanje, vendar dodajanje plošč poveča tudi čas in energijo, potrebno za dokončanje destilacije.

Surova nafta

Bencin in številne druge kemikalije se proizvajajo iz surove nafte s frakcijsko destilacijo. Surovo olje se segreva, dokler ne izhlapi. Različne frakcije kondenzirajo pri določenih temperaturnih območjih. Kemikalije v določeni frakciji so ogljikovodiki s primerljivim številom ogljikovih atomov. Od vročih do hladnih (največji ogljikovodiki do najmanjših) so lahko frakcije ostanki (ki se uporabljajo za izdelavo bitumna), kurilno olje, dizel, kerozin, nafta, bencin in plin iz rafinerije.

Etanol

Frakcijska destilacija ne more popolnoma ločiti komponent mešanice etanola in vode kljub različnim vreliščem obeh kemikalij. Voda vre pri 100 stopinjah Celzija, etanol pa pri 78,4 stopinjah Celzija. Če mešanico alkohola in vode zavremo, se bo etanol koncentriral v pari, vendar le do določene točke, ker alkohol in voda tvorita azeotrop . Ko zmes doseže točko, ko je sestavljena iz 96 % etanola in 4 % vode, je zmes bolj hlapljiva (vre pri 78,2 stopinjah Celzija) kot etanol.

Preprosta proti frakcijski destilaciji

Frakcijska destilacija se razlikuje od preproste destilacija ker frakcionirna kolona naravno ločuje spojine na podlagi njihovih vrelišč. Kemikalije je mogoče izolirati s preprosto destilacijo, vendar zahteva skrbno kontrolo temperature, ker je naenkrat mogoče izolirati le eno 'frakcijo'.

Kako veste, ali za ločevanje zmesi uporabiti preprosto destilacijo ali frakcijsko destilacijo? Enostavna destilacija je hitrejša, enostavnejša in porabi manj energije, vendar je resnično uporabna le, če obstaja velika razlika med vrelišči želenih frakcij (več kot 70 stopinj Celzija). Če je med frakcijami le majhna temperaturna razlika, je najboljša izbira frakcijska destilacija.

Tukaj je razčlenitev razlik med preprosto in frakcijsko destilacijo:

	Preprosta destilacija	Frakcijska destilacija
Uporabe	Ločevanje relativno čistih tekočin, ki imajo velike razlike v vrelišču. Tudi ločevanje tekočin od trdnih nečistoč.	Izolacija komponent kompleksnih zmesi z majhnimi razlikami v vrelišču.
Prednosti	Hitreje Zahteva manj vložka energije Preprostejša, cenejša oprema	Boljše ločevanje tekočin Boljši pri čiščenju tekočin, ki vsebujejo veliko različnih sestavin
Slabosti	Uporabno samo za relativno čiste tekočine Zahteva veliko razliko v vrelišču med komponentami Ne ločuje ulomkov tako čisto	Počasneje Zahteva več energije Bolj zapletena in dražja namestitev