DAS fraktionierte Destillation ist ein Verfahren zur Trennung homogener Gemische aus mindestens zwei mischbaren Flüssigkeiten. Die Trennung nach diesem Verfahren beruht auf den unterschiedlichen Siedepunkten der Mischungskomponenten.
Diese Art der Trennung wird im Allgemeinen bei Gemischen angewendet, die Komponenten mit einem Siedepunktunterschied von etwa 25 °C enthalten.
Die Hauptapparatur für das Verfahren ist die Fraktionierungssäule, auch Destillationskolonne genannt, die im Inneren eine Reihe von Hindernissen aufweist, um zu verhindern, dass sich alle Komponenten der Mischung gleichzeitig verflüchtigen.
Grundsätzlich wird die Mischung in einem Destillationskolben erhitzt, bis sich der Aggregatzustand der Komponente mit dem niedrigsten Siedepunkt ändert. Dann strömt der Dampf durch eine fraktionierte Kolonne, die die Fraktionen trennt, und danach bringt der Kondensator die Substanz in den flüssigen Zustand zurück, so dass sie zum Sammelbehälter geleitet wird.
Die fraktionierte Destillation wird in der Industrie und in Laboratorien weit verbreitet eingesetzt und hat eine große kommerzielle Bedeutung. Anwendungsbeispiele sind: Wasserreinigung, Trennung von Erdölbestandteilen und Trennung von verflüssigter Luft.
Petroleum beispielsweise ist ein Gemisch aus Kohlenwasserstoffen wie Butan (PE 20 °C), Benzin (PE 150 °C) und Kerosin (PE 300 °C). Daher ist die Reihenfolge der Trennung der Komponenten bei der fraktionierten Destillation vom niedrigsten zum höchsten Siedepunkt: Butan, Benzin und Kerosin.
Ausrüstung für fraktionierte Destillation
Bei der fraktionierten Destillation wird ein System verwendet, das aus folgenden Teilen besteht:
- Destillationskolben (1), der das Gemisch enthält;
- Heizdecke (2), die der Mischung Wärme zuführt;
- Destillationskolonne (3), die eine Trennung nach Temperatur ermöglicht;
- Thermometer (4), um die Temperaturänderung zu verfolgen;
- Kondensator (5), um die verdampfte Komponente zu kühlen;
- Becher (6), um die abgetrennte Komponente im flüssigen Zustand zu sammeln.
Trennverfahren in der fraktionierten Destillation
Zunächst wird die Mischung zusammen mit dem Antikollisionsgranulat in den Destillationskolben gegeben, um ein schnelles Verdampfen zu verhindern.
Die fraktionierte Kolonne ist mit dem Destillationskolben verbunden. Beim Erhitzen der Mischung steigt Dampf in die Säule, deren Inneres mit "Hindernissen" ausgekleidet ist, normalerweise aus Glas- oder Porzellanperlen.
Durch den Kontakt des Fluids innerhalb der Säule verlieren die Stoffe des Gemisches beim Durchgang durch die Apparatur Wärme und nur die Komponente mit dem niedrigsten Siedepunkt gelangt an den Kopf der Säule.
Der den Kondensator erreichende Dampf wird dann gekühlt, bis er sich verflüssigt, dh in den flüssigen Zustand zurückkehrt, und im Auffangkolben gesammelt.
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Fraktionierte Destillation von Erdöl
Öl ist ein komplexes Gemisch aus organischen Verbindungen und die verschiedenen Komponenten, die im Destillationsprozess getrennt werden, werden als Fraktionen bezeichnet. Die Erdölfraktionen werden von Kohlenwasserstoffen wie Benzin, Diesel, Kerosin und Bitumen gebildet.
Fraktionen werden in getrennt Destillationsturm, eine Stahlsäule, die mit Böden gefüllt ist, die "Hindernisse" für den Öldurchgang aufweisen.
Zunächst wird das Öl in einem Ofen erhitzt und die erhitzte Mischung wird dem Boden eines Destillationsturms zugeführt. Die Turmtemperatur ist unten höher und oben niedriger, um zu verhindern, dass die schwereren Fraktionen mit den leichteren Komponenten verdampfen.
Die Kohlenwasserstoffe mit längerer Kohlenstoffkette werden kondensiert und am Boden des Turms entfernt. Diese Fraktionen sind dunkel, viskos und schwerer zu verdampfen. Die einkettigen hingegen haben niedrigere Siedepunkte und kondensieren daher bei Temperaturen näher an der Spitze des Turms, wo sie gesammelt werden.
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Unterschied zwischen einfacher und fraktionierter Destillation
Einfache Destillation wird angewendet, wenn wir einen in einer Flüssigkeit gelösten Feststoff trennen wollen. Dazu erhitzen wir die Mischung, bis das Lösungsmittel verdunstet ist. Dieser Prozess ist schneller und erfordert weniger Energie als die fraktionierte Destillation.
Ein Beispiel für ein Gemisch, das durch einfache Destillation getrennt werden kann, ist Wasser und Salz. Das Wasser, das einen viel niedrigeren Siedepunkt als Kochsalz hat, wird beim Erhitzen der Mischung verdampft und nach Passieren eines Kondensators in einem anderen Behälter gesammelt.
Die fraktionierte Destillation dient der Trennung von miteinander mischbaren Flüssigkeiten wie Wasser und Aceton.
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Bibliographische Referenzen
BRAUN, T. L.; LEMAY JR., H. UND.; BURSTEN, B. UND.; BURG, J. R. Chemie die Kernwissenschaft. 9. Aufl. Pearson Prentice Hall do Brasil, 2008.
USBERCO, J.; SALVADOR, E. Allgemeine Chemie. 12. Aufl. Sao Paulo: Saraiva, 2006.
RUSSELL J B. Allgemeine Chemie. vol. 1. Makron, 1996.
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