Περιεχόμενο
Η απόσταξη είναι η διαδικασία διαχωρισμού δύο ή περισσοτέρων υγρών με βάση τις διαφορές στα σημεία βρασμού τους. Όταν τα σημεία βρασμού των υγρών είναι πολύ παρόμοια, ωστόσο, ο διαχωρισμός με κανονική απόσταξη καθίσταται αναποτελεσματικός ή αδύνατος. Η κλασματική απόσταξη είναι μια τροποποιημένη διαδικασία απόσταξης που επιτρέπει τον διαχωρισμό υγρών με παρόμοια σημεία βρασμού.
Σημεία βρασμού
Το σημείο βρασμού ενός υγρού είναι η θερμοκρασία στην οποία μετατρέπεται σε ατμό. Τα υγρά διατηρούν το χαρακτηριστικό σημείο βρασμού τους ακόμη και όταν αναμειγνύονται με άλλα υγρά. Αυτό αντιπροσωπεύει την υποκείμενη αρχή της απόσταξης - ότι τα υγρά μπορούν να διαχωριστούν με τη μετατροπή του υγρού με το χαμηλότερο σημείο βρασμού σε ατμό, στη συνέχεια μετατρέποντας αυτόν τον ατμό πίσω στην υγρή κατάσταση αφού μεταφερθεί σε ξεχωριστό δοχείο.
Απόσταξη
Στη διαδικασία απόσταξης, το υγρό μίγμα τοποθετείται σε φιάλη βρασμού, η οποία συνδέεται με μια στήλη ψύξης που ονομάζεται συμπυκνωτής, το αντίθετο άκρο του οποίου συνδέεται με μια φιάλη υποδοχής. Ο συμπυκνωτής κάθεται οριζόντια με ελαφρά κλίση προς τα κάτω έτσι ώστε ο ατμός που φτάνει στον συμπυκνωτή και μετατρέπεται ξανά στο υγρό μπορεί να συλλεχθεί στη φιάλη υποδοχής. Το τμήμα χημείας στο Wake Forest College παρέχει ένα διάγραμμα της εγκατάστασης. Κατά την ολοκλήρωση της απόσταξης, το κατώτερο ζέον υγρό καταλήγει στη φιάλη συλλογής (και αποκαλείται "απόσταγμα") και το υψηλότερο βρασμένο υγρό παραμένει στη φιάλη βρασμού.
Κλασματική απόσταξη
Μια εγκατάσταση κλασματικής απόσταξης περιλαμβάνει μια πρόσθετη στήλη που κάθεται στην κορυφή της φιάλης βρασμού και στην οποία συνδέεται ο συμπυκνωτής. Σκοπός του είναι να αυξήσει την απόσταση που πρέπει να ταξιδέψει ο ατμός για να φτάσει στον συμπυκνωτή. Οι στήλες τυπικά συσκευάζονται με γυάλινες χάντρες ή τεμάχια κεραμικού για να αυξάνεται η επιφάνεια στην οποία πρέπει να έρχεται σε επαφή ο ατμός καθώς μεταφέρεται στον συμπυκνωτή.
Κατά την κανονική απόσταξη, μια σημαντική ποσότητα του υγρού με υψηλότερη θερμοκρασία ζέσεως θα εξατμισθεί και θα μεταφερθεί στη φιάλη συλλογής, ουσιαστικά θα γίνει μια ακαθαρσία στο απεσταγμένο προϊόν. Αυτό είναι ιδιαίτερα προβληματικό όταν τα διαχωρισμένα υγρά έχουν παρόμοια σημεία βρασμού. Όσο περισσότερη επιφάνεια είναι οι επαφές υγρού υψηλότερου σημείου βρασμού στην πορεία, τόσο πιο πιθανό είναι να συμπυκνωθεί πίσω σε ένα υγρό και να επιστρέψει στη φιάλη βρασμού. Η κλασματική απόσταξη χρησιμοποιεί αυτή την αυξημένη επιφάνεια για να βελτιώσει την απόδοση της απόσταξης.
Χρησιμοποιεί
Οι δύο βασικές εφαρμογές της κλασματικής απόσταξης είναι η διύλιση αργού πετρελαίου και η παρασκευή οινοπνευματωδών ποτών (αλκοολούχα ποτά).
Το αργό πετρέλαιο περιέχει πολλές διαφορετικές χημικές ουσίες, πολλές από τις οποίες έχουν παρόμοια σημεία βρασμού. Τα διυλιστήρια διαχωρίζουν αυτές τις χημικές ουσίες από το σημείο βρασμού σε διάφορα προϊόντα. Τα κλάσματα με χαμηλότερο σημείο ζέσεως μετατρέπονται σε αέριο πετρέλαιο ή βενζίνη, τα κλάσματα ενδιάμεσης βρασμού γίνονται καύσιμο πετρέλαιο, ντίζελ ή κηροζίνη και τα κλάσματα με το υψηλότερο σημείο βρασμού γίνονται κερί παραφίνης ή άσφαλτο.
Η ζύμωση των σακχάρων στο οινόπνευμα σταματά όταν η περιεκτικότητα αλκοόλ πλησιάζει το 13% επειδή η ζύμη δεν μπορεί να επιβιώσει σε υψηλότερες συγκεντρώσεις αλκοόλης. Τα σημεία βρασμού του αλκοόλ (78,5 βαθμοί Κελσίου) και του νερού (100 βαθμοί Κελσίου) είναι αρκετά παρόμοια ώστε τα αποστακτήρια πρέπει να χρησιμοποιούν κλασματική απόσταξη για να συγκεντρώσουν το αλκοόλ σε περίπου 50 τοις εκατό (που στη συνέχεια ονομάζεται "οινοπνευματώδη ποτά").
Διασκεδαστικό γεγονός
Η διαδικασία απόσταξης σε ένα διυλιστήριο πετρελαίου καταναλώνει 2 βαρέλια πετρελαίου σε ενέργεια για κάθε 100 βαρέλια εξευγενισμένου πετρελαίου.