Chưng cất đa thành phần là gì?

Phép chưng cất đa thành phần là một quá trình hóa học trong đó hỗn hợp các hợp chất dễ bay hơi tách biệt dựa trên các điểm sôi của chúng.Quá trình xảy ra trong một cột chưng cất, một ngăn xếp các khay hoặc các giai đoạn mà các thành phần trong các pha lỏng và hơi của chúng cùng tồn tại.Khi hỗn hợp di chuyển lên cột, các hợp chất sôi cao tập trung vào các giai đoạn thấp hơn, trong khi các hợp chất sôi thấp tập trung vào các giai đoạn cao hơn. Các cột chưng cất sử dụng các nguyên tắc cơ bản của hỗn hợp cân bằng vapor lỏng.Khi nhiệt được áp dụng cho chất lỏng, nhiệt độ chất lỏng tăng lên cho đến khi đạt đến điểm sôi (BP).Tại BP, năng lượng bổ sung không gây ra sự gia tăng nhiệt độ;Thay vào đó, các phân tử sử dụng nó để thoát khỏi pha lỏng và trở thành khí.

Năng lượng được hấp thụ bởi phân tử khí mới không còn có sẵn để làm nóng phân tử chất lỏng tiếp theo.Khi chất lỏng sôi, nó cũng làm mát từ khi không có năng lượng giữ các phân tử khí trong pha khí.Việc làm mát này sẽ khiến một số phân tử khí ngưng tụ thành chất lỏng một lần nữa, giải phóng năng lượng hóa hơi.Năng lượng được giải phóng có thể hâm nóng chất lỏng.Ở điều kiện cân bằng, tốc độ hóa hơi bằng với tốc độ ngưng tụ.

Trong cột chưng cất đa thành phần, một hỗn hợp cân bằng được thiết lập trên mỗi giai đoạn.Có một nguồn năng lượng mới không đổi được cung cấp ở dưới cùng của cột.Nhiệt này gây ra một số phân tử pha khí của hợp chất dễ bay hơi nhất trên mỗi giai đoạn, một phân tử có HA thấp nhất, tăng lên giai đoạn tiếp theo.Ở giai đoạn cao hơn này, hỗn hợp sẽ cố gắng đến trạng thái cân bằng một lần nữa.Các phân tử đến từ bên dưới có thể có HA quá cao để bốc hơi ở giai đoạn này, do đó chúng tích lũy trong pha lỏng. Cuối cùng, chất lỏng trong mỗi giai đoạn trở nên cô đặc trong một hoặc nhiều thành phần.Các luồng bên có thể được đưa ra ở một hoặc nhiều giai đoạn.Các luồng chất lỏng sẽ được tập trung trong một hoặc nhiều thành phần và các bước chưng cất bổ sung có thể là cần thiết.Dầu khí thường được chưng cất thành phân số thông qua chưng cất đa thành phần.Một phân số là một loạt các hợp chất tương tự với HA gần có thể được coi là một hợp chất duy nhất.Xăng là một ví dụ.Một khí HA thấp có thể được đưa ra khỏi đỉnh của cột và không yêu cầu xử lý thêm. Thiết kế của một chưng cất đa thành phần đòi hỏi các tính toán phức tạp.Các tham số thiết kế cột bao gồm chỉ định số lượng giai đoạn, giai đoạn thức ăn của nguyên liệu thô, các giai đoạn mà các luồng sản phẩm được loại bỏ và nhiệt cần thiết để điều khiển cột.Các chương trình máy tính chưng cất đa thành phần chuyên dụng thực hiện các tính toán này, nhưng các kỹ sư vẫn học các phương pháp giải pháp đồ họa để hiểu quá trình.