Cos'è la distillazione multicomponente?

La distillazione multicomponente è un processo chimico in cui una miscela di composti volatili si separa in base ai loro punti di ebollizione.Il processo si verifica in una colonna di distillazione, un impilamento verticale di vassoi o fasi su cui coesistono componenti nelle loro fasi liquide e vapore.Man mano che la miscela si sposta nella colonna, i composti di ebollizione elevati si concentrano su stadi inferiori, mentre i composti di ebollizione bassi si concentrano su stadi più alti. Le colonne di distillazione usano i principi di base delle miscele di equilibrio a vapore liquido.Poiché il calore viene applicato a un liquido, la temperatura del liquido aumenta fino a raggiungere il punto di ebollizione (BP).Alla BP, l'energia aggiuntiva non provoca un aumento della temperatura;Piuttosto, le molecole lo usano per sfuggire alla fase liquida e diventare un gas.

L'energia assorbita dalla nuova molecola di gas non è più disponibile per riscaldare la prossima molecola liquida.Mentre il liquido bolle, si sta anche raffreddando dall'assenza dell'energia mantenendo le molecole di gas in una fase gassosa.Questo raffreddamento causerà nuovamente il condensano alcune molecole di gas in liquido, rilasciando l'energia della vaporizzazione.L'energia rilasciata è in grado di riscaldare il liquido.A condizioni di equilibrio, il tasso di vaporizzazione è uguale al tasso di condensazione.

In una colonna di distillazione multicomponente, su ogni stadio viene stabilita una miscela di equilibrio.Esiste una fonte costante di nuova energia fornita nella parte inferiore della colonna.Questo calore provoca alcune delle molecole in fase gassosa del composto più volatile in ogni fase, quella con la BP più bassa, a salire alla fase successiva.In questa fase più alta, la miscela tenterà di ritornare di nuovo in equilibrio.Le molecole provenienti dal basso possono avere una BP troppo alta per vaporizzare in questa fase, quindi si accumulano nella fase liquida.

Alla fine, il liquido in ogni stadio si concentra in uno o più dei componenti.I flussi laterali possono essere rimossi in una o più fasi.I flussi liquidi saranno concentrati in uno o più componenti e potrebbero essere necessarie ulteriori fasi di distillazioni.

Il petrolio viene in genere distillato in frazioni tramite distillazione multicomponente.Una frazione è una gamma di composti simili con BP stretta che può essere trattata come un singolo composto.La benzina è un esempio.Un gas BP basso può essere rimosso dalla parte superiore della colonna e non richiede ulteriori elaborazioni.

La progettazione di una distillazione multicomponente richiede calcoli complessi.I parametri di progettazione della colonna includono la specifica del numero di fasi, la fase di alimentazione della materia prima, le fasi in cui vengono rimossi i flussi di prodotto e il calore necessario per guidare la colonna.Programmi per computer di distillazione multicomponente specializzati eseguono questi calcoli, ma gli ingegneri imparano ancora metodi di soluzione grafica per comprendere il processo.