Wat is multicomponent destillatie?

Multicomponent -destillatie is een chemisch proces waarbij een mengsel van vluchtige verbindingen scheidt op basis van hun kookpunten.Het proces treedt op in een destillatiekolom, een verticale stapel van laden of stadia waarop componenten in hun vloeistof- en dampfasen naast elkaar bestaan.Naarmate het mengsel de kolom beweegt, concentreren hoge kookverbindingen zich op lagere stadia, terwijl laag kokende verbindingen zich concentreren op hogere stadia.

Distillatiekolommen gebruiken basisprincipes van vloeistof-damp evenwichtsmengsels.Omdat warmte op een vloeistof wordt uitgeoefend, stijgt de temperatuur van de vloeistof totdat het kookpunt (BP) bereikt.Bij de BP veroorzaakt extra energie geen temperatuurstijging;Integendeel, de moleculen gebruiken het om aan de vloeibare fase te ontsnappen en een gas te worden.

De energie die wordt opgenomen door het nieuwe gasmolecuul is niet langer beschikbaar om het volgende vloeibare molecuul te verwarmen.Terwijl de vloeistof kookt, koelt het ook af van de afwezigheid van de energie die de gasmoleculen in een gasfase houdt.Deze koeling zal ervoor zorgen dat sommige van de gasmoleculen weer in vloeistof condenseren, waardoor de energie van verdamping wordt vrijgeeft.De vrijgegeven energie kan de vloeistof opwarmen.Bij evenwichtsomstandigheden is de verdampingssnelheid gelijk aan de condensiesnelheid.

In een multicomponent -destillatiekolom wordt een evenwichtsmengsel op elke fase vastgesteld.Er is een constante bron van nieuwe energie die aan de onderkant van de kolom wordt geleverd.Deze warmte veroorzaakt enkele van de gasfase-moleculen van de meest vluchtige verbinding op elke fase, die met de laagste BP, naar de volgende fase stijgen.In dit hogere stadium zal het mengsel proberen opnieuw naar evenwicht te komen.De moleculen die van beneden komen, kunnen een te hoge BP hebben om in dit stadium te verdampen, dus ze accumuleren zich in de vloeibare fase.

Uiteindelijk wordt de vloeistof in elke fase geconcentreerd in een of meer van de componenten.Zijstromen kunnen in een of meer fasen worden afgehaald.De vloeistofstromen worden geconcentreerd in een of meer componenten en extra stappen voor destillaties kunnen nodig zijn.

Petroleum wordt meestal gedistilleerd in breuken via multicomponent -destillatie.Een fractie is een reeks vergelijkbare verbindingen met dichte BP die als een enkele verbinding kunnen worden behandeld.Benzine is een voorbeeld.Een laag BP -gas kan van de bovenkant van de kolom worden gehaald en geen verdere verwerking vereisen.

Het ontwerp van een multicomponent -destillatie vereist complexe berekeningen.De kolomontwerpparameters omvatten het opgeven van het aantal fasen, de voedingsfase van de grondstof, de fasen waarin productstromen worden verwijderd en de warmte die nodig is om de kolom aan te drijven.Gespecialiseerde multicomponent distillatie computerprogramma's voeren deze berekeningen uit, maar ingenieurs leren nog steeds grafische oplossingsmethoden om het proces te begrijpen.