Hvordan fungerer fraktioneret destillation?

Destillation er processen med at adskille to eller flere væsker baseret på forskelle i deres kogepunkter. Når væskernes kogepunkter er meget ens, bliver adskillelse ved normal destillation imidlertid ineffektiv eller umulig. Fraktioneret destillation er en modificeret destillationsproces, der tillader adskillelse af væsker med lignende kogepunkter.
Kogepunkter

En væskes kogepunkt er temperaturen, ved hvilken den omdannes til damp. Væsker bevarer 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 konvertere den damp tilbage til væsketilstanden, efter at den er overført til en separat beholder.
Destillation

I destillationsprocessen anbringes den flydende blanding i en kogende kolbe, som er forbundet til en kølesøjle kaldet en kondensator, hvis modsatte ende er forbundet med en modtagekolbe. Kondensatoren sidder vandret med en let nedad skråning, så dampen, der når kondensatoren og omdannes til væske, kan opsamles i modtagerflasken. Kemiafdelingen på Wake Forest College giver et diagram over opsætningen. Når destillationen er afsluttet, ender den laveste kogende væske i den modtagende kolbe (og kaldes "destillatet"), og den højere kogende væske forbliver i den kogende kolbe.
Fraktionel destillation

En fraktioneret destillation Opsætningen inkluderer en ekstra søjle, der sidder lodret oven på den kogende kolbe, og som kondensatoren er forbundet til. Dets formål er at øge den afstand, som dampen skal køre for at nå kondensatoren. Søjlerne er typisk pakket med glasperler eller keramikstykker for at øge det overfladeareal, som dampen skal komme i kontakt med, når det transporteres til kondensatoren.

Under normal destillation, en betydelig mængde af den højere kogende væske vil også fordampe og transportere til opsamlingskolben, hvilket i det væsentlige bliver en urenhed i det destillerede produkt. Dette er især problematisk, når væskerne, der adskilles, har lignende kogepunkter. Jo mere overflade, jo højere kogende væske kommer undervejs, jo mere sandsynligt er det at kondensere tilbage til en væske og vende tilbage til den kogende kolbe. Fraktioneret destillation bruger dette øgede overfladeareal til at forbedre destillationens effektivitet.
Anvendelser

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

Råolie indeholder adskillige forskellige kemikalier, hvoraf mange har lignende kogepunkter. Raffinaderier adskiller disse kemikalier ved kogepunkt i forskellige produkter. Fraktionerne med lavere kogning bliver petroleumsgas eller benzin, de mellemliggende kogende fraktioner bliver fyringsolie, dieselbrændstof eller parafin, og de højest kogende fraktioner bliver paraffinvoks eller asfalt.

Fermentering af sukker til alkohol stopper, når alkoholindholdet nærmer sig 13 procent, fordi gæren ikke kan overleve ved højere alkoholkoncentrationer. Kogepunkterne for alkohol (78,5 grader celsius) og vand (100 grader celsius) er ens, at destillerier skal bruge fraktioneret destillation for at koncentrere alkoholen til ca. 50 procent (som derefter kaldes "spiritus").
Fun Fact

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