Qu'est-ce que la distillation multicomposant?
La distillation multicomposant est un processus chimique dans lequel un mélange de composés volatils se sépare sur leurs points d'ébullition.Le processus se produit dans une colonne de distillation, un empilement vertical des plateaux ou des étapes sur lesquels les composants de leurs phases liquides et vapeur coexistent.Au fur et à mesure que le mélange monte dans la colonne, les composés d'ébullition élevés se concentrent sur les stades inférieurs, tandis que les composés bouillants faibles se concentrent sur des stades plus élevés.
Les colonnes de distillation utilisent les principes de base des mélanges d'équilibre de vapeur liquide.Lorsque la chaleur est appliquée à un liquide, la température du liquide augmente jusqu'à atteindre le point d'ébullition (BP).Au BP, l'énergie supplémentaire ne provoque pas d'augmentation de la température;Les molécules l'utilisent plutôt pour échapper à la phase liquide et devenir un gaz.
L'énergie absorbée par la nouvelle molécule de gaz n'est plus disponible pour chauffer la molécule liquide suivante.À mesure que le liquide bout, il se refroidit également à partir de l'absence d'énergie en gardant les molécules de gaz en phase gazeuse.Ce refroidissement provoquera à nouveau certaines des molécules de gaz en liquide, libérant l'énergie de la vaporisation.L'énergie libérée est capable de réchauffer le liquide.Aux conditions d'équilibre, le taux de vaporisation est égal au taux de condensation.
Dans une colonne de distillation multicomposant, un mélange d'équilibre est établi à chaque étape.Il existe une source constante de nouvelle énergie fournie au bas de la colonne.Cette chaleur provoque certaines des molécules en phase gazeuse du composé le plus volatil à chaque étape, celui avec le BP le plus bas, pour passer à l'étape suivante.À ce stade supérieur, le mélange tentera de revenir à l'équilibre.Les molécules provenant d'en bas peuvent avoir un BP trop élevé pour se vaporiser sur cette étape, de sorte qu'elles s'accumulent en phase liquide.
Finalement, le liquide à chaque étape se concentre dans un ou plusieurs composants.Les flux latéraux peuvent être enlevés à une ou plusieurs étapes.Les flux liquides seront concentrés dans un ou plusieurs composants et des étapes de distillations supplémentaires peuvent être nécessaires.
Le pétrole est généralement distillé en fractions via la distillation multicomposant.Une fraction est une gamme de composés similaires avec une PA étroite qui peut être traitée comme un seul composé.L'essence est un exemple.Un gaz BP faible peut être retiré du haut de la colonne et ne nécessite pas de traitement supplémentaire.
La conception d'une distillation multicomposant nécessite des calculs complexes.Les paramètres de conception de la colonne comprennent la spécification du nombre d'étapes, l'étape d'alimentation de la matière première, les étapes auxquelles les flux de produits sont supprimés et la chaleur nécessaire pour conduire la colonne.Les programmes informatiques de distillation multicomposants spécialisés effectuent ces calculs, mais les ingénieurs apprennent toujours des méthodes de solution graphique pour comprendre le processus.