TEN destylacja frakcyjna to proces stosowany do rozdzielania jednorodnych mieszanin utworzonych przez co najmniej dwie mieszające się ciecze. Rozdzielanie tą metodą opiera się na różnych temperaturach wrzenia składników mieszaniny.
Ten rodzaj separacji jest zwykle stosowany do mieszanin zawierających składniki o różnicy temperatur wrzenia około 25°C.
Głównym aparatem do procesu jest kolumna frakcjonująca, zwana również kolumną destylacyjną, w której znajduje się szereg przeszkód, które zapobiegają jednoczesnemu ulatnianiu się wszystkich składników mieszaniny.
Zasadniczo mieszaninę ogrzewa się w kolbie destylacyjnej aż do zmiany stanu fizycznego składnika o najniższej temperaturze wrzenia. Następnie para przechodzi przez kolumnę frakcyjną, która rozdziela frakcje, a następnie skraplacz powoduje powrót substancji do stanu ciekłego i skierowanie jej do pojemnika zbiorczego.
Destylacja frakcyjna jest szeroko stosowana w przemyśle i laboratoriach, mając duże znaczenie handlowe. Przykładowe zastosowania to: uzdatnianie wody, separacja składników ropopochodnych oraz separacja skroplonego powietrza.
Na przykład ropa naftowa jest mieszaniną węglowodorów, takich jak butan (PE 20°C), benzyna (PE 150°C) i nafta (PE 300°C). Dlatego kolejność oddzielania składników w destylacji frakcyjnej od najniższej do najwyższej temperatury wrzenia jest następująca: butan, benzyna i nafta.
Sprzęt do destylacji frakcyjnej
W destylacji frakcyjnej stosuje się system składający się z następujących części:
- Kolba destylacyjna (1), która zawiera mieszaninę;
- Koc grzewczy (2), który zapewnia ciepło mieszance;
- Kolumna destylacyjna (3), która umożliwia rozdział w zależności od temperatury;
- Termometr (4), aby śledzić zmiany temperatury;
- skraplacz (5), do chłodzenia odparowanego składnika;
- Zlewka (6) do zbierania oddzielonego składnika w stanie ciekłym.
Proces separacji w destylacji frakcyjnej
Najpierw mieszaninę umieszcza się w kolbie destylacyjnej wraz z granulkami antykolizyjnymi, aby zapobiec szybkiemu odparowaniu.
Kolumna frakcjonowana jest połączona z kolbą destylacyjną. Gdy mieszanina jest podgrzewana, para unosi się do kolumny, której wnętrze wyłożone jest „przeszkodami”, zwykle z perełek szklanych lub porcelanowych.
Kontakt płynu wewnątrz kolumny powoduje, że substancje mieszaniny tracą ciepło podczas przechodzenia przez urządzenie i tylko składnik o najniższej temperaturze wrzenia trafia na szczyt kolumny.
Para, która dociera do skraplacza, jest następnie schładzana do momentu upłynnienia, czyli powrotu do stanu ciekłego i jest gromadzona w odbieralniku.
Przeczytaj też: Czym jest destylacja?
Destylacja frakcyjna ropy naftowej
Olej jest złożoną mieszaniną związków organicznych, a różne składniki oddzielone w procesie destylacji nazywane są frakcjami. Frakcje ropy naftowej tworzą węglowodory, takie jak benzyna, olej napędowy, nafta i bitum.
Frakcje są rozdzielone w wieża destylacyjna, stalowa kolumna wypełniona tacami, które mają „przeszkody” dla przepływu oleju.
Początkowo olej jest podgrzewany w piecu, a podgrzana mieszanina jest podawana na dno wieży destylacyjnej. Temperatura wieży jest wyższa na dole i niższa na górze, aby zapobiec parowaniu cięższych frakcji z lżejszymi składnikami.
Węglowodory o dłuższym łańcuchu węglowym są skraplane i usuwane na dole wieży. Frakcje te są ciemne, lepkie i trudniejsze do odparowania. Z kolei te jednołańcuchowe mają niższą temperaturę wrzenia i dlatego kondensują w temperaturach bliższych szczytowi wieży, gdzie są gromadzone.
dowiedz się więcej o rafinacja ropy naftowej.
Różnica między destylacją prostą a frakcyjną
Prostą destylację stosuje się, gdy chcemy oddzielić ciało stałe rozpuszczone w cieczy. W tym celu podgrzewamy mieszaninę, aż rozpuszczalnik wyparuje. Proces ten jest szybszy i wymaga mniej energii niż destylacja frakcyjna.
Przykładem mieszaniny, którą można rozdzielić przez prostą destylację, jest woda i sól. Woda o znacznie niższej temperaturze wrzenia niż sól kuchenna jest odparowywana podczas podgrzewania mieszaniny i po przejściu przez chłodnicę jest gromadzona w innym pojemniku.
Destylację frakcyjną stosuje się do separacji cieczy mieszających się ze sobą, takich jak woda i aceton.
Zdobądź więcej wiedzy dzięki zawartości:
- Destylacja prosta i frakcyjna
- Separacja mieszanin
- Ćwiczenia dotyczące separacji mieszanin
Odniesienia bibliograficzne
BRĄZOWY, T. L.; LEMAY JR., H. ORAZ.; BURSTEN, B. ORAZ.; BURDGE, J. R. Chemia podstawowa nauka. Wydanie 9. Pearson Prentice Hall w Brazylii, 2008.
USBERCO, J.; SALVADOR, E. Chemia ogólna. 12 wyd. Sao Paulo: Saraiva, 2006.
RUSSELL J B. Chemia ogólna. tom. 1. Makron, 1996.
- Destylacja
- Destylacja prosta i frakcyjna
- rafinacja ropy naftowej
- Ćwiczenia dotyczące separacji mieszanin
- Rozdzielanie mieszanin
- Materiały używane w laboratorium chemicznym
- szkło laboratoryjne
- Ćwiczenia z chemii organicznej z odpowiedziami
