การกลั่น: มันคืออะไร กระบวนการ การใช้งาน และแบบฝึกหัด

NS การกลั่น เป็นวิธีการแยกของผสมที่เป็นเนื้อเดียวกัน กล่าวคือ เมื่อส่วนประกอบอยู่ในเฟสเดียว

การกลั่นมีสองประเภท การกลั่นอย่างง่ายใช้ในการแยกของแข็งและของเหลวและการกลั่นแบบเศษส่วนในส่วนผสมของของเหลวที่ผสมกันได้

เพื่อให้สามารถแยกส่วนประกอบเฉพาะของส่วนผสมได้ จำเป็นต้องแก้ไขตัวแปร ในกรณีของการกลั่น การแยกเกิดขึ้นโดยการเปลี่ยนอุณหภูมิเพื่อให้ส่วนประกอบที่สนใจเปลี่ยนสถานะทางกายภาพ

คุณสมบัติของสารที่ใช้ในกระบวนการนี้คือ จุดเดือดนั่นคือ อุณหภูมิที่เกิดการเปลี่ยนแปลงจากของเหลวเป็นก๊าซ

กระบวนการกลั่น

กระบวนการกลั่นประกอบด้วยการจ่ายความร้อนให้กับส่วนผสมจนกว่าจะถึงจุดเดือดของส่วนประกอบที่สนใจและจะเปลี่ยนเป็นสถานะก๊าซโดยแยกตัวออกจากส่วนประกอบอื่นๆ

หลังจากนั้น ก๊าซจะไหลผ่านคอลัมน์ทำความเย็น ซึ่งความร้อนจะถูกลบออกจากสารจนกว่าจะถึงจุดหลอมเหลวและจึงกลับสู่สถานะของเหลว เนื้อหานี้ถูกส่งไปยังคอนเทนเนอร์อื่น

การกลั่นอย่างง่าย

เพื่อแยกส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันออกจาก ของแข็งละลายในของเหลว ใช้การกลั่นอย่างง่าย

ในภาพด้านล่าง เราจะเห็นอุปกรณ์พื้นฐานสำหรับกระบวนการแยกสาร

อุปกรณ์ที่ใช้ในห้องปฏิบัติการสำหรับการกลั่นอย่างง่าย

ที่พวกเขา:

• ขวดกลั่น (1) ซึ่งมีส่วนผสมของ
• ผ้าห่มอุ่น (2) ซึ่งให้ความร้อนแก่ส่วนผสม
• เครื่องวัดอุณหภูมิ (3) เพื่อตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ
• คอนเดนเซอร์ (4) เพื่อทำให้ส่วนประกอบที่ระเหยเย็นและ
• บีกเกอร์ (5) เพื่อรวบรวมส่วนประกอบที่แยกจากกันในสถานะของเหลว

กระบวนการนี้สามารถใช้ ตัวอย่างเช่น เพื่อแยกโซเดียมคลอไรด์ (NaCl) ที่เรียกว่าเกลือแกงและน้ำ เกลือมีจุดเดือด 1465 °C และละลายในน้ำเพื่อสร้างส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกัน

เนื่องจากน้ำมีจุดเดือดที่ 100 ºC น้ำจึงเปลี่ยนเป็นสถานะก๊าซได้ง่ายและแยกออกจากของผสม ในขณะที่เกลือจะตกผลึกและคงสถานะของแข็งในภาชนะ

ไอน้ำออกจากด้านบนของขวดกลั่นและผ่านคอนเดนเซอร์ น้ำเย็นหรือน้ำเย็นไหลเวียนบนผนังของอุปกรณ์นี้ การแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างของเหลวทำให้ส่วนประกอบที่แยกจากกันของส่วนผสมสูญเสียความร้อนและกลับสู่สถานะของเหลวเพื่อรวบรวมในภาชนะอื่น ของเหลวนี้เรียกว่ากลั่น

การกลั่นแบบเศษส่วน

เพื่อแยกส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันออกจาก ของเหลวผสมกันได้ และด้วยอุณหภูมิการเดือดที่ต่างกันมาก จึงใช้การกลั่นแบบเศษส่วน

วิธีนี้ถูกแยกส่วนเพราะส่วนประกอบแยกออกจากของผสมใน ลำดับจากน้อยไปมากของจุดเดือดนั่นคือเริ่มจากต่ำสุดจนถึงอุณหภูมิที่ต้องการสูงสุดเพื่อเปลี่ยนเฟส

ในภาพด้านล่างมีอุปกรณ์ที่ใช้ในการทำวิธีการ

อุปกรณ์ที่ใช้ในห้องปฏิบัติการเพื่อทำการกลั่นแบบแยกส่วน

เช่นเดียวกับการกลั่นอย่างง่าย ใช้ขวดกลั่น (1), ผ้าห่มให้ความร้อน (2), เทอร์โมมิเตอร์ (4), คอนเดนเซอร์ (5) และบีกเกอร์ (6) อย่างไรก็ตาม คอลัมน์การกลั่นหรือการแยกส่วน (3) เป็นอุปกรณ์ที่ช่วยให้แยกได้ตามอุณหภูมิ

คอลัมน์กลั่นมีสิ่งกีดขวางอยู่ภายในเพื่อป้องกันไม่ให้ส่วนประกอบทั้งหมดของส่วนผสมระเหยไปพร้อมกัน

กระบวนการนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการแยกส่วนของปิโตรเลียมซึ่งเป็นส่วนผสมของไฮโดรคาร์บอน ส่วนประกอบปิโตรเลียมบางส่วนและจุดเดือด (PE) ตามลำดับ ได้แก่ บิวเทน (PE 20 ºC) น้ำมันเบนซิน (PE 150 ºC) และน้ำมันก๊าด (PE 300 ºC)

ผ่านการกลั่นแบบเศษส่วน บิวเทนเป็นส่วนประกอบแรกที่แยกออกจากกัน เนื่องจากมีจุดเดือดต่ำสุด ตามด้วยน้ำมันเบนซิน โดยมีจุดเดือดปานกลาง และสุดท้ายคือน้ำมันก๊าด

การใช้งานการกลั่น

การกลั่นใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม เนื่องจากสารผสมจำนวนมากต้องผ่านกระบวนการนี้ สุราเช่นวิสกี้บรั่นดีและวอดก้าทำโดยใช้วิธีการ

อุตสาหกรรมปิโตรเคมีใช้การกลั่นแบบเศษส่วนเพื่อกลั่นน้ำมัน หอกลั่นเป็นโครงสร้างขนาดใหญ่ที่ทำขึ้นเพื่อแยกเศษส่วนของเชื้อเพลิงฟอสซิลนี้

หอกลั่นในอุตสาหกรรม

แบบฝึกหัดการกลั่น

คำถามที่ 1

การกลั่นเป็นวิธีการแยกตามคุณสมบัติ

เคมี
b) ฟิสิกส์
ค) ชีวภาพ
ง) เรื่องทั่วไป

ดูคำตอบ

ทางเลือก: b) ฟิสิกส์

จุดเดือดเป็นสมบัติทางกายภาพจำเพาะของสสาร เนื่องจากมีอยู่ในสารที่กำหนด มันคืออุณหภูมิที่วัสดุเปลี่ยนจากของเหลวเป็นสถานะก๊าซนั่นคือมันผ่านการระเหย

คำถาม2

เหล่านี้คือตัวอย่างของสารผสมที่แยกจากการกลั่น ยกเว้น

ก) น้ำ + อะซิโตน
ข) น้ำเกลือ
ค) น้ำ + น้ำมัน
ง) น้ำทะเล

ดูคำตอบ

ทางเลือกที่ถูกต้อง: c) น้ำ + น้ำมัน

น้ำและน้ำมันเป็นสารที่เข้ากันไม่ได้ ในกรณีนี้ วิธีการแยกส่วนจะใช้เพื่อแยกส่วนประกอบของส่วนผสม วิธีนี้ขึ้นอยู่กับความแตกต่างของความหนาแน่น

น้ำเกลือ (น้ำ + เกลือ) และน้ำทะเลซึ่งมีเกลือละลายอยู่ด้วย จะถูกแยกจากการกลั่นอย่างง่าย สำหรับน้ำและอะซิโตนจะใช้การกลั่นแบบเศษส่วน

คำถาม 3

(UFRGS) ระบบที่ต่างกันแบบไบเฟสิกเกิดจากของเหลวที่แตกต่างกันสามชนิด A, B และ C เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่า:

A และ B สามารถผสมกันได้
C เข้ากันไม่ได้กับ A และ B;
A มีความผันผวนมากกว่า B

จากข้อมูลนี้ วิธีการที่เหมาะสมที่สุดในการแยกของเหลวทั้งสามคือ:

ก) การหมุนเหวี่ยงและการแยกส่วน
b) การแยกส่วนและการหลอมแบบเศษส่วน
c) การกรองและการหมุนเหวี่ยง
d) การกรองและการกลั่นแบบเศษส่วน
จ) การแยกส่วนและการกลั่นแบบเศษส่วน

ดูคำตอบ

ทางเลือกที่ถูกต้อง: จ) การแยกส่วนและการกลั่นแบบเศษส่วน

ระบบที่แตกต่างกันของคำถามมีสองขั้นตอน:

ระยะที่ 1: ของเหลว A และ B ซึ่งผสมกันได้
ระยะที่ 2: ของเหลว C ซึ่งไม่สามารถผสมกับส่วนประกอบอื่นๆ ได้

ดังนั้น เนื่องจากความแตกต่างของความหนาแน่น เฟส 1 จึงถูกแยกจากเฟส 2 โดยใช้วิธีการดีแคนเทชัน เนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิการเดือด เนื่องจาก A มีความผันผวนมากกว่า B กล่าวคือ มันมีแนวโน้มที่จะผ่านไปยังสถานะก๊าซได้ง่าย จึงใช้การกลั่นแบบเศษส่วน

ได้รับความรู้เพิ่มเติมด้วยเนื้อหา:

• การกลั่นแบบง่ายและเป็นเศษส่วน
• การแยกสารผสม
• แบบฝึกหัดการแยกสารผสม