Τι είναι η απόσταξη πολλαπλών συστατικών;

Η απόσταξη πολλαπλών συστατικών είναι μια χημική διαδικασία στην οποία ένα μείγμα πτητικών ενώσεων διαχωρίζεται με βάση τα σημεία βρασμού τους.Η διαδικασία εμφανίζεται σε μια στήλη απόσταξης, μια κατακόρυφη στοίβαξη δίσκων ή σταδίων πάνω στα οποία συνυπάρχουν συστατικά στις φάσεις υγρού και ατμού τους.Καθώς το μίγμα μετακινείται προς τα πάνω στη στήλη, οι ενώσεις υψηλής βρασμού επικεντρώνονται σε χαμηλότερα στάδια, ενώ οι ενώσεις χαμηλής βρασμού επικεντρώνονται σε υψηλότερα στάδια.Καθώς η θερμότητα εφαρμόζεται σε ένα υγρό, η θερμοκρασία του υγρού αυξάνεται μέχρι να φτάσει στο σημείο βρασμού (BP).Στο BP, η πρόσθετη ενέργεια δεν προκαλεί αύξηση της θερμοκρασίας.Αντίθετα, τα μόρια το χρησιμοποιούν για να ξεφύγουν από την υγρή φάση και να γίνουν αέριο.

Η ενέργεια που απορροφάται από το νέο μόριο αερίου δεν είναι πλέον διαθέσιμη για τη θερμαντήρα του επόμενου υγρού μορίου.Καθώς το υγρό βράζει, ψύχεται επίσης από την απουσία της ενέργειας διατηρώντας τα μόρια αερίου σε αέρια φάση.Αυτή η ψύξη θα προκαλέσει και πάλι ορισμένα από τα μόρια αερίου να συμπυκνώσουν ξανά το υγρό, απελευθερώνοντας την ενέργεια της εξάτμισης.Η ενέργεια που απελευθερώνεται είναι σε θέση να επαναθερμαράσει το υγρό.Σε συνθήκες ισορροπίας, ο ρυθμός εξάτμισης ισούται με τον ρυθμό συμπύκνωσης.

Σε μια στήλη απόσταξης πολλαπλών συστατικών, δημιουργείται ένα μίγμα ισορροπίας σε κάθε στάδιο.Υπάρχει μια σταθερή πηγή νέας ενέργειας που παρέχεται στο κάτω μέρος της στήλης.Αυτή η θερμότητα προκαλεί μερικά από τα μόρια αερίου φάσης της πιο πτητικής ένωσης σε κάθε στάδιο, με το χαμηλότερο BP, να ανέλθει στο επόμενο στάδιο.Σε αυτό το υψηλότερο στάδιο, το μείγμα θα προσπαθήσει να έρθει ξανά σε ισορροπία.Τα μόρια που προέρχονται από κάτω μπορεί να έχουν πολύ υψηλή BP για εξατμισμό σε αυτό το στάδιο, έτσι ώστε να συσσωρεύονται στην υγρή φάση. Τελικά, το υγρό σε κάθε στάδιο συγκεντρώνεται σε ένα ή περισσότερα από τα συστατικά.Τα πλευρικά ρεύματα μπορούν να αφαιρεθούν σε ένα ή περισσότερα στάδια.Τα υγρά ρεύματα θα συγκεντρωθούν σε ένα ή περισσότερα συστατικά, και ενδέχεται να απαιτούνται πρόσθετα βήματα απόσταξης.

Το πετρέλαιο συνήθως αποστάζεται σε κλάσματα μέσω απόσταξης πολλαπλών συστατικών.Ένα κλάσμα είναι μια σειρά από παρόμοιες ενώσεις με στενή ΒΡ που μπορεί να αντιμετωπιστεί ως ενιαία ένωση.Η βενζίνη είναι ένα παράδειγμα.Ένα χαμηλό αέριο BP μπορεί να αφαιρεθεί από την κορυφή της στήλης και να μην απαιτεί περαιτέρω επεξεργασία.

Ο σχεδιασμός μιας απόσταξης πολλαπλών συστατικών απαιτεί σύνθετους υπολογισμούς.Οι παράμετροι σχεδιασμού της στήλης περιλαμβάνουν τον προσδιορισμό του αριθμού των σταδίων, του σταδίου τροφοδοσίας της πρώτης ύλης, των σταδίων στα οποία αφαιρούνται τα ρεύματα προϊόντων και η θερμότητα που απαιτείται για την οδήγηση της στήλης.Τα εξειδικευμένα προγράμματα ηλεκτρονικών υπολογιστών πολλαπλών αποστάσεων εκτελούν αυτούς τους υπολογισμούς, αλλά οι μηχανικοί εξακολουθούν να μαθαίνουν μεθόδους γραφικής λύσης για να κατανοήσουν τη διαδικασία.