Hvordan virker brøkdestillation?

Destillation er processen med at adskille to eller flere væsker baseret på forskelle i deres kogepunkt. Når væskens kogepunkt er meget ens, bliver adskillelse ved normal destillation imidlertid ineffektiv eller umulig. Brøkdestillation er en modificeret destillationsproces, der gør det muligt at adskille væsker med lignende kogepunkter.

Kogepunkt

Kogepunktets væske er den temperatur, ved hvilken den omdanner til damp. Væsker holder deres karakteristiske kogepunkt, selv når de blandes med andre væsker. Dette repræsenterer det underliggende princip om destillation --- at væsker kan adskilles ved at omdanne væsken med det laveste kogepunkt til damp og derefter omdanne dampen tilbage til flydende tilstand efter at den er overført til en separat beholder.

Destillation

Ved destillation placeres væskeblandingen i en kogekolbe, der er forbundet med en kølekolonne kaldet en kondensator, hvis modsatte ende er forbundet med en modtagerkolbe. Kondensatoren sidder vandret med en lille nedadgående hældning, således at dampen, som når kondensatoren og omdannes tilbage til væske, kan opsamles i den modtagende kolbe. Kemisk afdeling på Wake Forest College giver et diagram over opsætningen. Efter afslutning af destillationen ender den laveste kogende væske i modtagerflasken (og kaldes destillatet), og den højere kogende væske forbliver i kogekolben.

Fraktionel destillation

En fraktioneret destillationsopsætning indeholder en ekstra kolonne, der sidder lodret oven på kogekolben, og til hvilken kondensatoren er forbundet. Dens formål er at øge den afstand, som dampen skal rejse for at nå kondensatoren. Kolonnerne er typisk pakket med glasperler eller keramikstykker for at forøge overfladen, som dampen skal komme i kontakt med, når den transporteres til kondensatoren.

Under normal destillation tilsættes en betydelig mængde af den højere kogende væske vil også fordampe og transporteres til opsamlingskolben, som i det væsentlige bliver en urenhed i det destillerede produkt. Dette er især problematisk, når væskerne adskilles, har lignende kogepunkter. Jo mere overfladeareal den højere kogende væske kommer i kontakt med undervejs, desto mere sandsynlig er det at kondensere tilbage til en væske og gå tilbage til kogekolben. Fraktioneret destillation anvender dette øgede overfladeareal for at forbedre destillationens effektivitet.

Anvendelse

De to primære anvendelser af fraktioneret destillation er raffinering af råolie og fremstilling af spiritus (alkoholholdige drikkevarer) .

Råolie indeholder mange forskellige kemikalier, hvoraf mange har lignende kogepunkter. Refineries adskille disse kemikalier ved kogepunkt i forskellige produkter. De nedkogende fraktioner bliver petroleumsgas eller benzin, de mellemkogende fraktioner bliver brændselsolie, dieselbrændstof eller petroleum, og de højkogende fraktioner bliver paraffinvoks eller asfalt.

Gæringen af ​​sukker til alkohol stopper når alkoholindholdet nærmer sig 13 procent, fordi gæren ikke kan overleve ved højere alkoholkoncentrationer. Kogepunktene for alkohol (78,5 grader Celsius) og vand (100 grader Celsius) er ens nok, at destillerierne skal bruge fraktioneret destillation for at koncentrere alkoholen til ca. 50 procent (som derefter kaldes "spiritus").

Sjovfakta

Destillationsprocessen ved et olieraffinaderi forbruger 2 tønder olie i energi for hver 100 tønder raffineret olie.