Wat is distillasie? Dit is die proses om 'n vloeistof in damp om te skakel, wat dan terug kondenseer in vloeibare vorm. Die eenvoudigste voorbeeld is die distillasie van water, waar stoom van 'n ketel as druppels op 'n koue oppervlak neergesit word.
Aansoek en geskiedenis
Distillasie word gebruik om vloeistowwe van nie-vlugtige vaste stowwe te skei, soos in die distillasie van spiritus van gefermenteerde materiale, of om twee of meer vloeistowwe met verskillende kookpunte te skei, soos in die vervaardiging van petrol, keroseen en smeermiddels van petroleum. Ander industriële toepassings sluit in die verwerking van chemikalieë soos formaldehied en fenol en seewater ontsouting.
Die distillasieproses is waarskynlik deur antieke eksperimenteerders gebruik. Aristoteles (384-322 vC) het genoem dat suiwer water verkry kan word deur seewater te verdamp. Plinius die Ouere (23-79 nC) het 'n primitiewe metode van kondensasie beskryf waarin olie wat verkry word deur kolofonium te verhit, versamel word op wol wat bo-opalembic.
Eenvoudige distillasie
Die meeste van die distillasiemetodes wat in industrie- en laboratoriumnavorsing gebruik word, is variasies op eenvoudige distillasie. Hierdie basiese tegnologie gebruik 'n kubus of retort waarin die vloeistof verhit word, 'n kondensor om die damp af te koel, en 'n houer om die distillaat te versamel. Wanneer 'n mengsel van stowwe verhit word, word die vlugtigste daarvan, of die een met die laagste kookpunt, eerste gedistilleer, en dan word die ander gedistilleer, of glad nie gedistilleer nie. So 'n eenvoudige apparaat is uitstekend vir die suiwering van vloeistowwe wat nie-vlugtige komponente bevat, en is redelik effektief om stowwe met verskillende kookpunte te skei. Vir laboratoriumgebruik word dele van die apparaat gewoonlik van glas gemaak en met proppe, rubberslange of glasbuise verbind. Op 'n industriële skaal word toerusting van metaal of keramiek gemaak.
Fraksionele distillasie
'n Metode genaamd fraksionele, of differensiële, distillasie is ontwikkel vir olieraffinering omdat eenvoudige distillasie om vloeistowwe te skei waarvan die kookpunte min verskil, ondoeltreffend is. In hierdie geval kondenseer die dampe herhaaldelik en verdamp in 'n geïsoleerde vertikale houer. 'n Spesiale rol hier word gespeel deur droë stoombote, fraksionele kolomme en kondensators, wat dit moontlik maak om van die kondensaat terug te keer na die stil. Die doel is om noue kontak tussen die stygende verskillende fases van die mengsel te bereik sodatslegs die mees vlugtige breuke in die vorm van 'n damp het die ontvanger bereik, en die res het in die vorm van 'n vloeistof na die kubus teruggekeer. Suiwering van vlugtige komponente as gevolg van kontak tussen sulke teenstrome word regstelling, of verryking, genoem.
Multiple distillation
Hierdie metode word ook multi-stadium flitsverdamping genoem. Dit is 'n ander soort eenvoudige distillasie. Dit word byvoorbeeld gebruik om water in groot kommersiële ontsoutingsaanlegte te distilleer. Die omskakeling van vloeistof na damp vereis nie verhitting nie. Dit vloei eenvoudig van 'n houer met hoë atmosferiese druk na 'n houer met laer druk. Dit lei tot vinnige verdamping, gepaardgaande met die kondensasie van damp in vloeistof.
Vakuumdistillasie
Een variasie van die verminderde druk-proses gebruik 'n vakuumpomp om 'n vakuum te skep. Hierdie metode, wat "vakuumdistillasie" genoem word, word soms gebruik met stowwe wat normaalweg by hoë temperature kook of ontbind wanneer dit onder normale toestande gekook word.
Vakuumpompe skep druk in die kolom, wat baie laer is as atmosferiese druk. Benewens hulle word vakuumreguleerders gebruik. Noukeurige beheer van die parameters is baie belangrik omdat die skeidingsdoeltreffendheid afhang van die verskil in relatiewe wisselvalligheid by 'n gegewe temperatuur en druk. Die verandering van hierdie instelling kan die vordering van die proses nadelig beïnvloed.
Vakuumdistillasie is welbekend in raffinaderye. Konvensionele distillasiemetodes skeiligte koolwaterstowwe en onsuiwerhede van swaar koolwaterstowwe. Die oorblywende produk word aan vakuumdistillasie onderwerp. Dit maak dit moontlik om hoogkokende koolwaterstowwe soos olies en wasse by lae temperature te skei. Die metode word ook gebruik in die skeiding van hittesensitiewe organiese chemikalieë en in die herwinning van organiese oplosmiddels.
Wat is stoomdistillasie?
Stoomdistillasie is 'n alternatiewe distillasiemetode by temperature onder die normale kookpunt. Dit word gebruik wanneer die gedistilleerde stof onmengbaar is en nie chemies met water reageer nie. Voorbeelde van sulke materiale is vetsure en sojaboonolie. Tydens distillasie word stoom in die vloeistof ingebring, wat dit verhit en verdamping veroorsaak.
Distillasie in 'n gepakte kolom
Hoewel gepakte kolomme die meeste vir absorpsie gebruik word, word dit ook gebruik vir die distillasie van damp-vloeistofmengsels. Hierdie ontwerp bied 'n groot kontakoppervlakte, wat die doeltreffendheid van die stelsel verhoog. Nog 'n naam vir so 'n struktuur is 'n distillasiekolom.
Die beginsel van werking is soos volg. Die rou mengsel van komponente met verskillende vlugtigheid word na die middel van die kolom gevoer. Die vloeistof vloei deur die mondstuk af, en die damp beweeg op. Die mengsel aan die onderkant van die tenk gaan die voorverwarmer binne en gaan uit met stoom. Die gas jaag op deur die verpakking, tel die mees vlugtige komponente van die vloeistof op, verlaat die kolom en gaan die kondensor binne. Na vervloeiing gaan die produk binnein die slymversamelaar, waar dit geskei word in 'n distillaat en 'n fraksie wat vir besproeiing gebruik word.
Verskillende konsentrasies veroorsaak dat minder vlugtige komponente van die dampfase na die vloeistoffase oorgaan. Die mondstuk verhoog die duur en area van kontak, wat die skeidingsdoeltreffendheid verhoog. By die uitlaat bevat die damp die maksimum hoeveelheid vlugtige komponente, terwyl hul konsentrasie in die vloeistof minimaal is.
Spuitpunte word in grootmaat en pakkette gevul. Die vorm van die vuller kan óf ewekansig óf meetkundig gestruktureer wees. Dit is gemaak van 'n inerte materiaal soos klei, porselein, plastiek, keramiek, metaal of grafiet. Die vuller het tipies afmetings van 3 tot 75 mm en het 'n groot oppervlakte in kontak met die damp-vloeistofmengsel. Grootmaatvul het die voordeel van hoë deurset, hoë drukweerstand en lae koste.
Metaalvullers het hoë sterkte en goeie benatbaarheid. Keramiek het selfs hoër benatbaarheid, maar dit is nie so sterk nie. Die plastieks is sterk genoeg, maar maak nie goed nat teen lae vloeitempo's nie. Aangesien keramiekvullers bestand is teen korrosie, word dit gebruik teen verhoogde temperature wat plastiek nie kan weerstaan nie.
Pakketspuitpunte is 'n gestruktureerde gaas, waarvan die afmetings ooreenstem met die deursnee van die kolom. Voorsien lang kanale vir vloeistof- en dampvloei. Hulle is duurder, maar laat jou toe om drukval te verminder. Pakkie spuitpunte word verkies teen lae vloeitempo's en onder lae druk toestande. Hulle word gewoonlik van hout, plaatmetaal of geweefde gaas gemaak.
Gebruik in oplosmiddelherwinning en petrochemiese industrieë.
Distillasie in distillasiekolom
Die kolomtipe wat die meeste gebruik word. Die aantal plate hang af van die verlangde suiwerheid en die kompleksiteit van die skeiding. Dit beïnvloed die hoogte van die distillasiekolom.
Die beginsel van die werking daarvan is soos volg. Die mengsel word in die middel van die hoogte van die kolom gevoer. Die verskil in konsentrasie veroorsaak dat die minder vlugtige komponente van die dampstroom na die vloeistofstroom beweeg. Die gas wat die kondensor verlaat, bevat die mees vlugtige stowwe, terwyl die minder vlugtige stowwe deur die verwarmer in die vloeistofstroom uitgaan.
Die geometrie van die plate in die kolom beïnvloed die mate en tipe kontak tussen verskillende fasetoestande van die mengsel. Struktureel is dit sif, klep, dop, rooster, kaskade, ens. Sifbakke, wat gate vir stoom het, word gebruik om hoë werkverrigting teen lae koste te lewer. Goedkoper klepbakke, waarin die openinge van oop- en toemaakkleppe voorsien is, is geneig om te verstop as gevolg van materiaalopbou. Doppies is toegerus met doppies wat damp deur die vloeistof deur klein gaatjies laat beweeg. Dit is die mees gevorderde en duurste tegnologie, effektief teen lae vloeitempo's. Vloeistof vloei van een skinkbord na 'n ander in die vertikale dreinpype af.
Tabelkolomme word dikwels gebruik om oplosmiddels uit prosesafval te herwin. Hulle word ook gebruik om metanol in 'n droogbewerking te herwin. Water kom uit as 'n vloeibare produk, en vlugtige organiese afval gaan in die dampfase. Dit is wat distillasie in 'n distillasiekolom is.
Kryogeniese distillasie
Kryogeniese distillasie is die toepassing van algemene distillasiemetodes op gasse wat tot 'n vloeibare toestand afgekoel is. Die stelsel werk by temperature onder -150 °C. Hiervoor word hitteruilers en spoele gebruik. Die hele struktuur word 'n kriogene blok genoem. Vloeibare gasse kom die eenheid binne en word teen baie lae temperature gedistilleer. Kriogeniese distillasiekolomme kan verpak en verpak word. Bondelontwerp word verkies aangesien grootmaatmateriaal minder effektief is by lae temperature.
Een van die hooftoepassings van kriogene distillasie is die skeiding van lug in die samestellende gasse.
Ekstraktiewe distillasie
Ekstraksiedistillasie gebruik bykomende verbindings wat as 'n oplosmiddel dien om die relatiewe vlugtigheid van een van die komponente van die mengsel te verander. In die ekstraksiekolom word 'n oplosmiddel by die stowwe gevoeg wat geskei moet word. Die komponent van die voerstroom wat herwin moet word, kombineer met die oplosmiddel en gaan in die vloeistoffase uit. Die ander komponent verdamp en gaan in die distillaat. Tweede ren na'n ander kolom laat toe dat die stof van die oplosmiddel geskei word, wat dan terugkeer na die vorige stadium om die siklus te herhaal.
Ekstraktiewe distillasie word gebruik om verbindings met noue kookpunte en aseotropiese mengsels te skei. Ekstraktiewe distillasie is nie so wydverspreid in die industrie as konvensionele distillasie nie as gevolg van die kompleksiteit van die ontwerp. 'n Voorbeeld is die proses om sellulose te verkry. Die organiese oplosmiddel skei die sellulose van die lignien, en 'n tweede distillasie produseer 'n suiwer stof.
