Fractional Distillation: กระบวนการ, การใช้งาน

Fractional Distillation เป็นกระบวนการทางกายภาพที่เลียนแบบเทคนิคการกลั่นแบบง่ายโดยใช้จุดเดือดของเผ่าพันธุ์และใช้ในการแยกสารที่เป็นเนื้อเดียวกันของสารหลายชนิดที่อยู่ในสถานะของเหลวหรือส่วนผสมที่เป็นของเหลวชนิดของแข็ง ไม่ผันผวน

ในแง่นี้วิธีการกลั่นแบบเศษส่วนเกี่ยวข้องกับการระเหยของสปีชีส์เหลวการควบแน่นของสปีชีส์ที่ระเหยได้มากที่สุดเพื่อเพิ่มจุดเดือดของพวกมัน

มันเป็นวิธีที่ใช้มานานหลายศตวรรษในอารยธรรมมนุษย์ในวิธีการพื้นฐาน ประสิทธิภาพของการกลั่นทำให้สามารถใช้งานได้อย่างต่อเนื่องในปัจจุบันทั้งในภาคอุตสาหกรรมและในห้องปฏิบัติการ

หลักการของเทคนิคนี้ใช้ในแอปพลิเคชั่นจำนวนมากในสาขาวิทยาศาสตร์หรืออุตสาหกรรมต่าง ๆ

กระบวนการ

ดังที่ระบุไว้ข้างต้นการกลั่นแบบแยกส่วนประกอบด้วยการแยกสารละลายในองค์ประกอบที่อยู่ในสถานะของเหลวขึ้นอยู่กับความแตกต่างระหว่างจุดเดือดและการใช้งานเมื่อความแตกต่างนี้น้อยกว่าประมาณ 25 องศาเซลเซียส

ด้วยวิธีนี้เมื่อส่วนผสมถูกวางในเครื่องทำความร้อนซึ่งมีจุดเดือดแตกต่างกันมากเมื่อถึงอุณหภูมิที่เดือดของส่วนประกอบที่ระเหยได้มากที่สุดเฟสของไอจะเกิดขึ้นซึ่งส่วนใหญ่จะมีสารนี้ในตอนเริ่มต้น

จากนั้นเมื่ออุณหภูมิยังคงเพิ่มขึ้นและเมื่อเวลาผ่านไปวงจรการระเหยและการควบแน่นจะเกิดขึ้นหลายรอบอย่างต่อเนื่อง (แต่ละรอบเรียกว่า "จานทฤษฎี") จนกระทั่งส่วนประกอบที่มีจุดเดือดต่ำที่สุดปรากฏขึ้นก่อน

ในแต่ละรอบรัฐธรรมนูญของเฟสไอที่พบในคอลัมน์จะสะสมองค์ประกอบความผันผวนที่สูงกว่าในปริมาณที่มากขึ้นโดยที่สารนี้อยู่ในสถานะบริสุทธิ์เมื่อถึงด้านบนของคอลัมน์การแยกส่วน

อุปกรณ์การกลั่นแบบเศษส่วน

ในห้องปฏิบัติการจะใช้อุปกรณ์ซึ่งประกอบด้วยลูกแรกของขวดหรือลูกกลั่นแก้วซึ่งวางสารละลายลงในเครื่องทำความร้อนโดยตรง ภายในบอลลูนนี้มีหินเดือดเล็กน้อยวางเพื่อควบคุมกระบวนการนี้

กระติกน้ำนี้อยู่คู่กับคอลัมน์ที่มีการแยกโดยการใช้ตัวเชื่อมต่อสามทางซึ่งความยาวของคอลัมน์จะเป็นตัวกำหนดความสมบูรณ์ของการกลั่น

นั่นคือยิ่งคอลัมน์มีระยะเวลานานเท่าใดการแยกจะมีประสิทธิภาพมากขึ้นเท่านั้น นอกจากนี้จำเป็นต้องใช้เทอร์โมมิเตอร์ในการบันทึกอุณหภูมิขณะที่เวลากำลังทำงานเพื่อให้กระบวนการกลั่นภายใต้การควบคุมเป็นไปได้

นอกจากนี้โครงสร้างภายในของคอลัมน์ยังได้รับการออกแบบมาเพื่อจำลองการกลั่นแบบเรียบง่ายหลายครั้งซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากไอน้ำพุ่งผ่านคอลัมน์ค่อยๆควบแน่นชั่วคราวในส่วนบนและเพิ่มขึ้นอีกครั้งด้วยวิธีการซ้ำ

ถัดไปทางออกของคอลัมน์นี้เชื่อมต่อกับคอนเดนเซอร์ที่ทำให้เกิดการระบายความร้อนของไอของสารที่แยกและบริสุทธิ์

สิ่งนี้จะถูกเก็บไว้ในภาชนะเฉพาะเพื่อเก็บเพิ่มอุณหภูมิอีกครั้งจนกระทั่งถึงจุดเดือดของส่วนประกอบถัดไปซึ่งเป็นสารระเหยที่สองมากที่สุดทำซ้ำกระบวนการที่อธิบายซึ่งแต่ละส่วนประกอบจะถูกเก็บไว้ในภาชนะที่เฉพาะเจาะจงสำหรับมัน

การใช้งาน

เป็นหนึ่งในวิธีการที่สำคัญและใช้กันมากที่สุดในการแยกสารผสมของเหลวเทคนิคการแยกสารทางกายภาพนี้มีประโยชน์มากมายที่พบได้ในการใช้งานจำนวนมากที่ได้รับทั้งในอุตสาหกรรมและในห้องปฏิบัติการ

- เริ่มต้นด้วยการใช้ในระดับอุตสาหกรรมของการกลั่นแบบแยกส่วนในโรงงานกลั่นปิโตรเลียมที่ใช้ในการแยกน้ำมันดิบในส่วนที่ประกอบด้วย

ในแง่นี้มันถูกใช้เพื่อรับและประมวลผลก๊าซธรรมชาติที่สกัดในกระบวนการทางอุตสาหกรรมเหล่านี้ นอกจากนี้ยังใช้ในโรงงานเคมีและกระบวนการปิโตรเคมีสำหรับการแปรรูปสารเช่นฟีนอลหรือฟอร์มัลดีไฮด์

- ใช้ในโรงแยกอากาศแบบแช่แข็งเพื่อย่อยสลายอากาศจากชั้นบรรยากาศในองค์ประกอบหลัก

- การกลั่นแบบเศษส่วนใช้สำหรับการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล

- ในระดับห้องปฏิบัติการใช้ในการทำรีเอเจนต์และผลิตภัณฑ์ให้บริสุทธิ์เช่นในการผลิตไซโคลเพนตาดีนผ่านการกลั่นไดโคไซโคลพาดีนในเชิงพาณิชย์

- ใช้เพื่อรีไซเคิลตัวทำละลายที่ใช้ไปแล้วผ่านการทำให้บริสุทธิ์ด้วยเทคนิคนี้

การกลั่นแบบแยกส่วนของปิโตรเลียม

ในกรณีของน้ำมันการกลั่นแบบเศษส่วนจะดำเนินการในอุปกรณ์ขนาดใหญ่ที่เรียกว่าหอกลั่นซึ่งเลียนแบบคอลัมน์การแยกและได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการแยกน้ำมันดิบในการตัดหรือกระแสน้ำตามช่วงที่แตกต่างกัน ของเดือด

ช่วงการเดือดนี้หมายถึงช่วงของจุดเดือดของแต่ละเศษเสี้ยวเนื่องจากเป็นส่วนผสมของไฮโดรคาร์บอนที่มีส่วนประกอบต่างกันดังนั้นจึงมีจุดเดือดต่างกัน

ก่อนที่จะเข้าสู่หอกลั่นน้ำมันดิบจะถูกทำให้ร้อนถึงอุณหภูมิประมาณ 400 ° C เพื่อระเหยสารนี้และแยกออกจากกันในคอลัมน์เพื่อเพิ่มลำดับการเดือด

ด้วยวิธีนี้การตัดที่ระเหยได้ง่ายที่สุดเช่นก๊าซ (โพรเพนบิวเทน ... ) น้ำมันเบนซินและแนฟทาอยู่ที่ส่วนบนของคอลัมน์และเมื่อคุณลงมาคุณจะพบกระแส "หนัก" มากที่สุดเช่นน้ำมันหล่อลื่น

เศษส่วนบางส่วนที่สกัดจากหอคอย (เช่นน้ำมันเบนซิน) ได้รับการเพิ่มและปรับปรุงเพื่อการค้าในภายหลัง การตัดอื่น ๆ เช่นดีเซลใช้เป็นเชื้อเพลิงหรือฟีดสำหรับกระบวนการอื่น ๆ ในอุตสาหกรรม

กระแสอื่น ๆ เช่นสารตกค้างจะถูกนำไปใช้ในกระบวนการอื่น ๆ ที่แยกพวกมันออกเป็นองค์ประกอบและให้การใช้งานอื่น ๆ หรือเพิ่มมูลค่าเชิงพาณิชย์