Distillazione frazionata: processo, applicazioni
La distillazione frazionata è un processo fisico che emula la semplice tecnica di distillazione, basata sul punto di ebollizione della specie e utilizzata per separare miscele omogenee di diverse sostanze che si trovano in fase liquida o miscele eterogenee di tipo solido liquido non volatile
In questo senso, il metodo di distillazione frazionata comporta l'evaporazione di specie liquide, la condensazione delle specie più volatili in ordine crescente del loro punto di ebollizione e la successiva raccolta della sostanza che si desiderava inizialmente ottenere.
È un metodo usato per secoli nelle civiltà umane in modo rudimentale. L'efficienza della distillazione consente di continuare ad essere utilizzata al giorno d'oggi sia nel campo industriale che nei laboratori.
Il principio di questa tecnica è utilizzato in un gran numero di applicazioni in diversi campi della scienza o dell'industria.
processo
Come indicato sopra, la distillazione frazionata consiste nella separazione di una soluzione nei suoi costituenti che sono allo stato liquido, in base alla differenza tra i loro punti di ebollizione e applicata quando questa differenza è inferiore a circa 25 ° C.
In questo modo, quando una miscela viene messa in riscaldamento i cui punti di ebollizione differiscono notevolmente, al raggiungimento della temperatura di ebollizione del componente più volatile si formerà una fase di vapore, che per lo più contiene all'inizio questa sostanza.
Quindi, mentre la temperatura continua a salire e col passare del tempo, si verificano continuamente cicli multipli di evaporazione e condensazione (ciascun ciclo è noto come "piastra teorica"), finché il componente con il punto di ebollizione più basso emerge per primo.
In ogni ciclo, la costituzione della fase vapore che si trova nella colonna accumula una maggiore quantità della componente di maggiore volatilità, per cui questa sostanza è essenzialmente allo stato puro quando raggiunge la cima della colonna di frazionamento.
Attrezzatura di distillazione frazionata
Nei laboratori viene utilizzato un dispositivo costituito da un pallone o da una palla di distillazione di vetro, in cui viene posizionata la soluzione direttamente nel riscaldamento. All'interno di questo pallone vengono posizionate alcune pietre bollenti per controllare questo processo.
Questo pallone è accoppiato ad una colonna di frazionamento per mezzo di un connettore a tre vie, in cui la lunghezza della colonna determina quanto sarà completa la distillazione.
Cioè, più lunga è la colonna, più efficace sarà la separazione. Inoltre, è necessario un termometro per registrare la temperatura durante il tempo di funzionamento, in modo che sia possibile tenere sotto controllo il processo di distillazione.
Inoltre, la struttura interna della colonna è progettata per simulare diverse distillazioni semplici successive, il che avviene perché il vapore sale gradualmente attraverso la colonna, si condensa temporaneamente nella parte superiore e si rialza in modo ripetuto.
Successivamente, l'uscita di questa colonna è collegata a un condensatore che provoca il raffreddamento del vapore della sostanza separata e purificata.
Questo viene memorizzato in un contenitore specifico per raccoglierlo, aumentando nuovamente la temperatura fino a raggiungere il punto di ebollizione del componente successivo, il secondo più volatile, ripetendo il processo descritto, in cui ogni componente è memorizzato in un contenitore specifico per esso.
applicazioni
Essendo uno dei metodi più importanti e più utilizzati nella separazione delle miscele liquide, questa tecnica di separazione fisica ha molti vantaggi che si osservano nel gran numero di applicazioni che sono state fornite sia nell'industria che in laboratorio.
- A partire dagli usi su scala industriale della distillazione frazionata, negli impianti di raffinazione del petrolio viene utilizzato nella separazione del petrolio greggio nelle frazioni che lo compongono.
In questo senso, viene utilizzato per ottenere ed elaborare il gas naturale estratto in questi processi industriali. Inoltre, viene utilizzato in impianti chimici e processi petrolchimici per la lavorazione di sostanze come fenolo o formaldeide.
- Viene utilizzato negli impianti di separazione dell'aria criogenica per decomporre l'aria dall'atmosfera nei suoi costituenti principali.
- La distillazione frazionata viene utilizzata per la desalinizzazione dell'acqua di mare.
- A scala di laboratorio, viene utilizzato nella purificazione di reagenti e prodotti, come nella produzione di ciclopentadiene attraverso la distillazione del diciclopentadiene commerciale.
- È usato per riciclare solventi che sono già stati usati, attraverso la purificazione attraverso questa tecnica.
Distillazione frazionata di petrolio
Nel caso dell'olio, la distillazione frazionata viene effettuata in enormi apparecchiature, chiamate torri di distillazione, che emulano le colonne di frazionamento e sono progettate specificamente per la separazione del greggio in diversi tagli o correnti in base alla loro gamma di ebollizione
Questo intervallo di ebollizione si riferisce all'intervallo dei punti di ebollizione di ciascuna frazione separata, poiché sono miscele di idrocarburi con componenti diversi e, pertanto, hanno diversi punti di ebollizione.
Prima di entrare nella torre di distillazione, il petrolio grezzo viene riscaldato ad una temperatura di circa 400 ° C, per vaporizzare questa sostanza e per essere separata nella colonna in ordine crescente del suo intervallo di ebollizione.
In questo modo, i tagli più volatili come i gas (propano, butano ...), benzina e nafta si trovano nella parte superiore della colonna, e mentre scendi troverai le correnti più "pesanti", come i lubrificanti oi componenti residui.
Alcune frazioni estratte dalla torre (come la benzina) vengono aggiunte e migliorate per la successiva commercializzazione; altri tagli come il diesel sono utilizzati come combustibile o mangime per altri processi all'interno dell'industria.
Altre correnti come le sostanze residue vengono introdotte in altri processi che li separano nuovamente nei loro costituenti e danno loro altri usi o aumentano il loro valore commerciale.
