Fractionele destillatiedefinitie en voorbeelden

Fractionele destillatie is een proces waarbij componenten in een chemische stof mengsel zijn gescheiden in verschillende delen (fracties genoemd) volgens hun verschillende kookpunten. Fractionele destillatie wordt gebruikt om chemicaliën te zuiveren en mengsels te scheiden om hun componenten te verkrijgen.

De techniek wordt gebruikt in laboratoria en in de industrie, waar het proces een enorme commerciële betekenis heeft. De chemische en aardolie-industrie vertrouwen op fractionele destillatie.

Dampen van een koken oplossing worden langs een hoge kolom geleid, een fractioneerkolom genoemd. De kolom is gevuld met plastic of glazen kralen om de scheiding te verbeteren door meer oppervlakte te bieden voor condensatie en verdamping. De temperatuur van de kolom daalt geleidelijk langs de lengte. Componenten met een hoger kookpunt condenseren op de kolom en keren terug naar de oplossing; componenten met een lager kookpunt (meer vluchtig) gaan door de kolom en worden bovenaan verzameld.

Theoretisch verbetert het hebben van meer kralen of platen de scheiding, maar het toevoegen van platen verhoogt ook de tijd en energie die nodig is om een ​​destillatie te voltooien.

Benzine en vele andere chemicaliën worden geproduceerd uit ruwe olie door middel van fractionele destillatie. Ruwe olie wordt verwarmd tot het verdampt. Verschillende fracties condenseren bij bepaalde temperatuurbereiken. De chemicaliën in een bepaalde fractie zijn koolwaterstoffen met vergelijkbare aantallen koolstofatomen. Van warm tot koud (grootste koolwaterstoffen tot kleinste), de fracties kunnen residu zijn (gebruikt om bitumen te maken), stookolie, diesel, kerosine, nafta, benzine en raffinaderijgas.

Fractionele destillatie kan de componenten van een mengsel van ethanol en water niet volledig scheiden ondanks de verschillende kookpunten van de twee chemicaliën. Water kookt op 100 graden Celcius terwijl ethanol kookt op 78,4 graden Celcius. Als een alcohol-watermengsel wordt gekookt, concentreert de ethanol zich in de damp, maar slechts tot op zekere hoogte, omdat alcohol en water een azeotroop. Zodra het mengsel het punt bereikt waar het uit 96% ethanol en 4% water bestaat, is het mengsel vluchtiger (kookt op 78,2 graden Celcius) dan de ethanol.

Fractionele destillatie verschilt van eenvoudig distillatie omdat de fractioneerkolom van nature verbindingen scheidt op basis van hun kookpunten. Het is mogelijk om chemicaliën te isoleren door middel van eenvoudige destillatie, maar het vereist een zorgvuldige controle van de temperatuur omdat er slechts één "fractie" tegelijk kan worden geïsoleerd.

Hoe weet u of u eenvoudige destillatie of fractionele destillatie moet gebruiken om een ​​mengsel te scheiden? Eenvoudige destillatie is sneller, eenvoudiger en verbruikt minder energie, maar is eigenlijk alleen nuttig als die er is is een groot verschil tussen de kookpunten van de gewenste fracties (meer dan 70 graden) Celcius). Als er slechts een klein temperatuurverschil is tussen de fracties, is fractionele destillatie de beste keuze.

Hier is een overzicht van de verschillen tussen eenvoudige en fractionele destillatie: