Kaj je destilacija, kjer se uporablja, opis postopka

Kaj je destilacija? To je

Uporaba in zgodovina

Destilacija se uporablja za ločevanje tekočine od nehlapnih trdnih snovi kot med destilacijo žganja iz fermentiranega materiala, ali za ločitev dveh ali več tekočin z različno vreliščem, kot v proizvodnji bencin, kerozin in mazalna olja iz surove nafte. Druge industrijske uporabe vključujejo predelavo kemičnih izdelkov, kot so formaldehid in fenol, razsoljevanje morske vode.

Proces destilacije je verjetno uporabljal starodavni eksperimentator. Aristotel (384-322 pr. N. Št.) Je omenil, da se čista voda lahko pridobi z izhlapevanjem morja. Pliny Starejši (23-79 AD) je opisal primitivno metodo kondenzacije, v kateri se na volni, ki se nahaja v zgornjem delu destilacijske kocke, zbira olje, pridobljeno z ogrevanjem kolofonije.

Preprosta destilacija

Večina metod destilacije, ki se uporabljajo v industrijskih in laboratorijskih študijah, so variacije enostavne destilacije. Ta osnovna tehnologija uporablja kocko ali retort, v kateri se tekočina segreje, kondenzator za hlajenje hlapov in posoda za zbiranje destilata. Ko se mešanica snovi segreje, najbolj nestanovitna od njih, ali tista, ki jo vrelišče je minimalen, nato pa drugi destilirani ali ne popolnoma destilirani. Tak preprost aparat je popolnoma primeren za čiščenje tekočine, ki vsebuje nehlapne sestavine, in je dovolj učinkovit, da ločuje snovi z različnimi vrelišči. Za laboratorijsko uporabo so deli aparata običajno narejeni iz stekla in so povezani s čepi, gumijastimi cevmi ali steklenimi cevmi. V industrijskem obsegu je oprema izdelana iz kovine ali keramike.

Frakcionalna destilacija

Metoda, imenovana frakcijska ali diferencialna destilacija, je bila razvita za rafiniranje, ker je enostavna destilacija za ločevanje tekočin, katere vrelišče se malo razlikuje, neučinkovito. V tem primeru se hlapi večkrat kondenzirajo in uparijo v izolirani vertikalni posodi. Posebno vlogo imajo igralci stebričkov in kondenzatorji, ki omogočajo vrnitev kondenzata v kocko. Cilj je doseči tesen stik med naraščajočimi različnimi fazami mešanice, tako da dosežejo le najbolj hlapne frakcije v obliki hlapov, preostanek pa se vrne kot tekočina proti kocki. Čiščenje hlapnih komponent, ki so posledica stika med takimi nasprotji, se imenujejo popravljanje ali obogatitev.

Več destilacije

Ta metoda se imenuje tudi večstopenjsko izhlapevanje. To je še ena vrsta preproste destilacije. S pomočjo, na primer, se voda destilira v velikih komercialnih obratih za razsoljevanje. Preoblikovanje tekočine v paro ne zahteva segrevanja. Preprosto prihaja iz posode z visokim atmosferskim tlakom v posodo z nižjo. To vodi do hitrega izhlapevanja, ki ga spremlja kondenzacija pare v tekočino.

Vakuumska destilacija

V eni od verzij postopka z zmanjšanim tlakom se za ustvarjanje vakuuma uporablja vakuumska črpalka. Ta metoda, imenovana "vakuumska destilacija", se včasih uporablja pri delu s snovmi, ki običajno zavrejo pri visokih temperaturah ali se pri normalnih pogojih razkrojijo pri vrenju.

Vakuumske črpalke ustvarjajo tlak v koloni, ki je veliko nižji od atmosferskega tlaka. Poleg njih se uporabljajo tudi vakuumski regulatorji. Previdno spremljanje parametrov je zelo pomembno, saj je učinkovitost ločevanja odvisna od razlike v relativni volatilnosti pri dani temperaturi in tlaku. Spreminjanje tega parametra lahko negativno vpliva na napredek procesa.

Kaj je destilacija v vakuumu, je dobro znano v rafinerijah nafte. Običajne destilacijske metode ločujejo lahke ogljikovodike in nečistoče iz težkih ogljikovodikov. Preostanek proizvoda je izpostavljen vakuumski destilaciji. To omogoča, da se ogljikovodiki z visokim vreliščem, kot so olja in voski, ločijo pri nizkih temperaturah. Metoda se uporablja tudi za ločevanje toplotno občutljivih organskih kemičnih spojin in za zmanjšanje organska topila.

Kaj je parna destilacija?

Destilacija s paro je alternativna metoda destilacije pri temperaturah pod normalno temperaturo vrelišče. Uporablja se, kadar destilirana snov ni mešana in kemično ne reagira z vodo. Primeri takih materialov so maščobne kisline in sojino olje. Med destilacijo se pari v tekočino, ki jo segreje in povzroči izhlapevanje.

Destilacija v pakiranem stolpcu

Čeprav se pakirni stebri najpogosteje uporabljajo za absorpcijo, se uporabljajo tudi za destilacijo pare-tekočih mešanic. Ta zasnova zagotavlja veliko površino kontaktne površine, kar povečuje učinkovitost sistema. Drugo ime za to zasnovo je popravljalni stolpec.

Načelo delovanja je naslednje. Surova mešanica komponent z različno nestanovitnostjo se napaja v središče kolone. Tekočina teče navzdol skozi šobo in para se premika navzgor. Mešanica na dnu posode vstopi v grelnik in jo pusti skupaj s paro. Plin skoči skozi šobo, pobere najbolj hlapne komponente tekočine, izstopi iz kolone in vstopi v kondenzator. Po utekočinjenju proizvod vstopi v zbiralnik refluksa, kjer se razdeli v destilat in frakcijo, ki se uporablja za namakanje.

Drugačna koncentracija vodi v dejstvo, da manj hlapne komponente prehajajo iz parne faze v tekočo fazo. Šoba povečuje trajanje in površino stika, kar povečuje učinkovitost ločevanja. Na izhodu hlapi vsebujejo največjo količino hlapnih komponent, medtem ko je v tekočini njihova koncentracija minimalna.

Šobe se polnijo v razsutem stanju in pakirajo. Oblika polnila je lahko naključna ali geometrijsko strukturirana. Izdelana je iz inertni material, kot so gline, porcelan, plastika, keramika, kovina ali grafit. Polnilec ima praviloma dimenzije od 3 do 75 mm in ima veliko površino v stiku z mešanico hlapov in tekočine. Prednost polnjenja v razsutem stanju je velika pretočna zmogljivost, odpornost proti visokim pritiskom in nizki stroški.

Kovinska polnila imajo visoko trdnost in dobro omočljivost. Keramika ima še večjo omočljivost, vendar ni tako močna. Plastika je dovolj močna, vendar slabo obremenjena pri nizkih pretokih. Ker so keramična polnila odporna proti koroziji, se uporabljajo pri povišanih temperaturah, ki jih plastika ne more vzdržati.

Šarnice so strukturirana mreža, katere dimenzije ustrezajo premeru kolone. Zagotovite prisotnost dolgih kanalov za tekočine in parne tokove. So dražji, vendar lahko zmanjšajo padce tlaka. Šaržna oprema je prednostna pri nizkih pretokih in pri nizkih tlačnih pogojih. Običajno so iz lesa, pločevine ali tkane mreže.

Uporabljajo se za predelavo topil in v petrokemični industriji.

Destilacija v destilacijski koloni

Najpogosteje uporabljeni stolpci so tip plošče. Število plošč je odvisno od želene čistosti in kompleksnosti ločitve. To vpliva na višino destilacijskega kolone.

Načelo njegovega dela je naslednje. Mešanica se napaja sredi višine kolone. Razlika v koncentraciji vodi v dejstvo, da manj hlapne komponente prehajajo iz curka v pretočni tok tekočine. Plin, ki zapušča kondenzator, vsebuje najbolj hlapne snovi, medtem ko manj izpareli plini izstopajo skozi grelec v tekoči tok.

Geometrija plošč v stolpcu vpliva na stopnjo in vrsto stika med različnimi faznimi razmerji mešanice. Strukturno so izdelani s sito, ventilom, pokrovom, rešetko, kaskado itd. Sesalni pladnji, v katerih so luknje za paro, se uporabljajo za zagotovitev visoke produktivnosti po nizki ceni. Cenejše ventilske plošče, v katerih so odprtine opremljene z odprtinami in zapiralnimi ventili, so nagnjene k zamašitvi zaradi kopičenja materiala na njem. Pokrovi so opremljeni s pokrovčki, ki omogočajo prehod hlapov skozi tekočino skozi drobne luknje. To je najbolj napredna in draga tehnologija, učinkovita pri nizkih pretokih. Tekočina teče iz ene plošče na drugo navzdol skozi navpične cevi za drenažo.

Stebri Belleville se pogosto uporabljajo za obnovitev topil iz procesnih odpadkov. Uporabljajo se tudi za ponovno vzpostavitev metanola med postopkom sušenja. Kot tekoči proizvod izvira voda in hlapljivi organski odpadki prehajajo v parno fazo. To je destilacija v destilacijskem stolpcu.

Kriogenska destilacija

Kriogena destilacija je sestavljena iz uporabe splošnih metod destilacije za pline, ohlajene v tekoče stanje. Sistem deluje pri temperaturah pod -150 ° C. Za to se uporabljajo toplotni izmenjevalci in tuljave. Celotna zgradba se imenuje kriogenski blok. Utekočinjeni plini vstopijo v blok in se destilirajo pri zelo nizkih temperaturah. Kolonije kriogenske destilacije je mogoče pakirati in pakirati. Šarža je bolj priporočljiva, ker je material v razsutem stanju manj učinkovit pri nizkih temperaturah.

Ena glavnih aplikacij kriogenske destilacije je ločevanje zraka v njegove sestavne pline.

Ekstraktna destilacija

Pri ekstraktni rektifikaciji se uporabijo dodatne spojine, ki delujejo kot topilo za spremembo relativne volatilnosti ene od komponent mešanice. V ekstrakcijsko kolono se doda topilo v snovi, ki jih je treba ločiti. Komponenta dovajanega toka, ki jo je treba predelati, se kombinira s topilom in izteče v tekoči fazi. Druga komponenta izhlapi in gre v destilat. Druga destilacija v drugem stolpcu omogoča, da je snov ločena od topila, ki se nato vrne na prejšnji korak, da ponovi cikel.

Ekstraktivna rektifikacija se uporablja za ločevanje spojin s podobnimi vrelišči in azeotropnimi zmesmi. Izvleček popravek ni tako razširjen v industriji kot konvencionalna destilacija zaradi zahtevnosti zasnove. Primer je postopek za pridobivanje celuloze. Organsko topilo loči celulozo in dobi druga destilacija čista snov.