Co to jest destylacja wieloskładnikowa?

Destillacja wieloskładnikowa jest procesem chemicznym, w którym mieszanina lotnych związków oddziela się na podstawie ich temperatury wrzenia.Proces występuje w kolumnie destylacyjnej, pionowym stosowaniu taceń lub etapów, na których współistnieją komponenty w ich fazach cieczy i pary.Gdy mieszanina porusza się w górę kolumny, związki o wysokiej wrzący koncentrują się na niższych stadiach, podczas gdy związki o niskiej wrzący koncentrują się na wyższych stadiach.

Kolumny destylacyjne stosują podstawowe zasady mieszanin równowagi ciekłokamorowej.W miarę przykładania ciepła do cieczy temperatura cieczy wzrasta aż do osiągnięcia temperatury wrzenia (BP).W BP dodatkowa energia nie powoduje wzrostu temperatury;Cząsteczki wykorzystują go raczej do ucieczki z fazy ciekłej i stają się gazem.

Energia pochłonięta przez nową cząsteczkę gazu nie jest już dostępna do podgrzewania następnej cząsteczki ciekłej.Gdy ciecz się gotuje, ochładza się również po braku energii utrzymującej cząsteczki gazu w fazie gazowej.To chłodzenie spowoduje ponowne kondensowanie niektórych cząsteczek gazu w ciecz, uwalniając energię parowania.Uwolniona energia jest w stanie podgrzać ciecz.W warunkach równowagi szybkość parowania równa się szybkości kondensacji.

W kolumnie wieloskładnikowej destylacji na każdym etapie ustalono mieszaninę równowagi.Istnieje stałe źródło nowej energii dostarczanej na dno kolumny.To ciepło powoduje, że niektóre z cząsteczek w fazie gazowej najbardziej lotnego związku na każdym etapie, ten z najniższym BP, wzrósł do następnego etapu.Na tym wyższym etapie mieszanina będzie próbować ponownie dojść do równowagi.Cząsteczki pochodzące od dołu mogą mieć zbyt wysoki BP, aby odparowywać na tym etapie, więc gromadzą się w fazie ciekłej.

W końcu ciecz na każdym etapie staje się koncentrowana w jednym lub większej liczbie komponentów.Strumienie boczne można usunąć na jednym lub większej liczbie etapów.Stramenty ciekłe zostaną skoncentrowane w jednym lub większej liczbie komponentów, a dodatkowe etapy destylacji mogą być konieczne.

Ropa naftowa jest zwykle destylowana w frakcje poprzez destylację wieloskładnikową.Frakcja to zakres podobnych związków z bliskim BP, które można traktować jako pojedynczy związek.Benzyna jest przykładem.Niski gaz BP może być zdejmowany z góry kolumny i nie wymaga dalszego przetwarzania.

Projektowanie wieloskładnikowej destylacji wymaga złożonych obliczeń.Parametry projektu kolumny obejmują określenie liczby etapów, etapy zasilającego surowca, etapy, w których strumienie produktów są usuwane, oraz ciepło potrzebne do napędzania kolumny.Specjalistyczne programy komputerowe wieloskładnikowe wykonują te obliczenia, ale inżynierowie nadal uczą się metod rozwiązań graficznych, aby zrozumieć ten proces.