Hvad er multikomponent destillation?

Multikomponentdestillation er en kemisk proces, hvor en blanding af flygtige forbindelser adskilles baseret på deres kogepunkter.Processen forekommer i en destillationssøjle, en lodret stabling af bakker eller stadier, hvorpå komponenter i deres væske- og dampfaser sameksisterer.Når blandingen bevæger sig op i søjlen, koncentrerer høje kogende forbindelser sig om lavere trin, mens lave kogende forbindelser koncentrerer sig om højere trin.

Destillationskolonner bruger grundlæggende principper for likvide-damp-ligevægtsblandinger.Når der påføres varme på en væske, stiger væskens temperatur, indtil den når kogepunktet (BP).Ved BP forårsager yderligere energi ikke en temperaturstigning;Tværtimod bruger molekylerne det til at undslippe den flydende fase og blive en gas.

Den energi, der absorberes af det nye gasmolekyle, er ikke længere tilgængelig for at opvarme det næste flydende molekyle.Når væsken koger, afkøles det også fra fraværet af energien, der holder gasmolekylerne i en gasfase.Denne afkøling vil få nogle af gasmolekylerne til at kondensere til væske igen, hvilket frigiver fordampningsenergien.Den frigivne energi er i stand til at genopvarme væsken.Ved ligevægtsbetingelser er fordampningshastigheden lig med kondensationshastigheden.

I en multikomponent destillationssøjle etableres en ligevægtsblanding på hvert trin.Der er en konstant kilde til ny energi leveret til bunden af søjlen.Denne varme får nogle af de gasfasemolekyler fra den mest flygtige forbindelse på hvert trin, den med den laveste BP, til at stige til næste trin.På dette højere trin vil blandingen forsøge at komme til ligevægt igen.Molekylerne, der kommer nedenfra, kan have for høj BP til at fordampe på dette trin, så de akkumuleres i væskefasen.

Til sidst bliver væsken i hvert trin koncentreret i en eller flere af komponenterne.Sidestrømme kan tages af på et eller flere stadier.Væskestrømmene vil blive koncentreret i en eller flere komponenter, og yderligere destillationstrin kan være nødvendige.

Petroleum destilleres typisk i fraktioner via multikomponentdestillation.En brøkdel er en række lignende forbindelser med tæt BP, der kan behandles som en enkelt forbindelse.Benzin er et eksempel.En lav BP -gas kan tages fra toppen af søjlen og kræver ikke yderligere behandling.

Designet af en multikomponent destillation kræver komplekse beregninger.Kolonnedesignparametrene inkluderer specificering af antallet af trin, foderstadiet af råmaterialet, de stadier, hvor produktstrømme fjernes, og den varme, der er nødvendig for at drive søjlen.Specialiserede multikomponentdestillationscomputerprogrammer udfører disse beregninger, men ingeniører lærer stadig grafiske løsningsmetoder for at forstå processen.