Фракционная перегонка - это процесс, при котором компоненты в химическом смесь разделены на разные части (называемые фракциями) в соответствии с их различными точки кипения. Фракционная перегонка используется для очистки химических веществ и разделения смесей для получения их компонентов.
Техника используется в лабораториях и в промышленности, где процесс имеет огромное коммерческое значение. Химическая и нефтяная промышленность полагаются на фракционную перегонку.
Как это устроено
Испарения из кипение Раствор пропускают по высокой колонне, называемой фракционирующей колонной. Колонна заполнена пластиковыми или стеклянными шариками для улучшения разделения, обеспечивая большую площадь поверхности для конденсации и испарения. Температура колонны постепенно уменьшается по всей ее длине. Компоненты с более высокой температурой кипения конденсируются на колонне и возвращаются в решение; компоненты с более низкой температурой кипения (больше летучий) пройти через колонку и собраны в верхней части.
Теоретически наличие большего количества гранул или тарелок улучшает разделение, но добавление тарелок также увеличивает время и энергию, необходимые для завершения дистилляции.
Сырая нефть
Бензин и многие другие химические вещества производятся из сырой нефти с использованием фракционной перегонки. Сырая нефть нагревается, пока не испарится. Различные фракции конденсируются в определенных температурных диапазонах. Химические вещества в определенной фракции являются углеводородами с сопоставимым количеством атомов углерода. От горячих до холодных (от самых больших углеводородов до самых маленьких) фракциями могут быть остатки (используемые для производства битума), мазут, дизельное топливо, керосин, нафта, бензин и нефтеперерабатывающий газ.
Этиловый спирт
Фракционная перегонка не может полностью разделить компоненты смеси этанола и воды, несмотря на разные точки кипения двух химических веществ. Вода кипит при 100 градусах Цельсия, в то время как этанол кипит при 78,4 градусах Цельсия. Если смесь воды и спирта кипятят, этанол будет концентрироваться в парах, но только до некоторой степени, потому что спирт и вода образуют азеотроп. Как только смесь достигает точки, в которой она состоит из 96% этанола и 4% воды, смесь становится более летучей (кипит при 78,2 градусах Цельсия), чем этанол.
Простой против Фракционная дистилляция
Фракционная перегонка отличается от простой дистилляция потому что фракционирующая колонна естественным образом разделяет соединения на основе их температур кипения. Можно выделить химические вещества с помощью простой перегонки, но это требует тщательного контроля температуры, потому что одновременно может быть выделена только одна «фракция».
Как узнать, использовать ли простую дистилляцию или фракционную перегонку для разделения смеси? Простая дистилляция быстрее, проще и потребляет меньше энергии, но она действительно полезна только тогда, когда большая разница между точками кипения нужных фракций (более 70 градусов Цельси). Если между фракциями разница температуры невелика, лучше всего использовать фракционную перегонку.
Вот разбивка различий между простой и фракционной перегонкой:
| Простая дистилляция | Фракционная дистилляция | |
| Пользы | Отделение относительно чистых жидкостей, которые имеют большие различия в температуре кипения. Также отделяет жидкости от твердых примесей. | Выделение компонентов сложных смесей с небольшими различиями температуры кипения. |
| преимущества |
Быстрее Требует меньше энергии Более простое, менее дорогое оборудование |
Лучшее разделение жидкостей Лучше при очистке жидкостей, содержащих много различных компонентов |
| Недостатки |
Полезно только для относительно чистых жидкостей Требуется большая разница температур кипения между компонентами Не разделяет фракции так чисто |
Помедленнее Требуется больше энергии Более сложная и дорогая установка |