Fraksjonert destillasjon Definisjon og eksempler

Fraksjonert destillasjon brukes til å rense kjemikalier og separere blandinger

surasak petchang / Getty Images

Fraksjonert destillasjon er en prosess der komponenter i et kjemikalie blanding deles i forskjellige deler (kalt fraksjoner) i henhold til deres forskjellige kokepunkt . Fraksjonert destillasjon brukes til å rense kjemikalier og separere blandinger for å oppnå komponentene deres.

Teknikken brukes i laboratorier og i industrien, hvor prosessen har stor kommersiell betydning. Kjemikalie- og petroleumsindustrien er avhengig av fraksjonert destillasjon.

Hvordan det fungerer

Damperfra en kokende løsningen føres langs en høy kolonne, kalt en fraksjoneringskolonne. Kolonnen er pakket med plast- eller glassperler for å forbedre separasjonen ved å gi mer overflateareal for kondensering og fordampning. Temperaturen på kolonnen synker gradvis langs dens lengde. Komponenter med et høyere kokepunkt kondenserer på kolonnen og går tilbake til løsning ; komponenter med lavere kokepunkt (mer flyktige ) passerer gjennom kolonnen og samles opp nær toppen.

Teoretisk sett forbedrer det å ha flere perler eller plater separasjonen, men å legge til plater øker også tiden og energien som kreves for å fullføre en destillasjon.

Råolje

Bensin og mange andre kjemikalier produseres fra råolje ved hjelp av fraksjonert destillasjon. Råolje varmes opp til den fordamper. Ulike fraksjoner kondenserer ved visse temperaturområder. Kjemikaliene i en viss fraksjon er hydrokarboner med sammenlignbare antall karbonatomer. Fra varmt til kaldt (største hydrokarboner til minste), kan fraksjonene være rester (brukt til å lage bitumen), fyringsolje, diesel, parafin, nafta, bensin og raffinerigass.

Etanol

Fraksjonert destillasjon kan ikke fullstendig skille komponentene i en blanding av etanol og vann til tross for de forskjellige kokepunktene til de to kjemikaliene. Vann koker ved 100 grader Celsius mens etanol koker ved 78,4 grader Celcius. Hvis en alkohol-vann-blanding kokes, vil etanolen konsentrere seg i dampen, men bare opp til et punkt, fordi alkohol og vann danner en azeotrop . Når blandingen når punktet hvor den består av 96 % etanol og 4 % vann, er blandingen mer flyktig (koker ved 78,2 grader Celcius) enn etanolen.

Enkel vs. fraksjonert destillasjon

Fraksjonert destillasjon skiller seg fra enkel destillasjon fordi fraksjoneringskolonnen naturlig separerer forbindelser basert på deres kokepunkt. Det er mulig å isolere kjemikalier ved hjelp av enkel destillasjon, men det krever nøye kontroll av temperaturen fordi bare én 'fraksjon' kan isoleres om gangen.

Hvordan vet du om du skal bruke enkel destillasjon eller fraksjonert destillasjon for å skille en blanding? Enkel destillasjon er raskere, enklere og bruker mindre energi, men det er egentlig bare nyttig når det er stor forskjell mellom kokepunktene til de ønskede fraksjonene (mer enn 70 grader Celcius). Hvis det bare er en liten temperaturforskjell mellom fraksjonene, er fraksjonert destillasjon det beste alternativet.

Her er en oversikt over forskjellene mellom enkel og fraksjonert destillasjon:

	Enkel destillasjon	Fraksjonert destillasjon
Bruker	Separerer relativt rene væsker som har store kokepunktsforskjeller. Separerer også væsker fra faste urenheter.	Isolere komponenter av komplekse blandinger med små kokepunktforskjeller.
Fordeler	Raskere Krever mindre energitilførsel Enklere, rimeligere utstyr	Bedre separasjon av væsker Bedre til å rense væsker som inneholder mange forskjellige komponenter
Ulemper	Kun nyttig for relativt rene væsker Krever stor kokepunktforskjell mellom komponentene Skiller ikke fraksjoner like rent	Langsommere Krever mer energi Mer komplisert og kostbart oppsett