- กระบวนการกลั่นเศษส่วน
- อุปกรณ์กลั่นเศษส่วน
- การประยุกต์ใช้งาน
- ตัวอย่าง
- การกลั่นแบบเศษส่วนของปิโตรเลียม
- อ้างอิง
การกลั่นแบบเศษส่วนเป็นกระบวนการทางกายภาพที่เลียนแบบเทคนิคการกลั่นอย่างง่ายโดยอาศัยจุดเดือดของสิ่งมีชีวิตที่ใช้ในการแยกสารผสมของสารชนิดต่าง ๆ ที่เป็นเนื้อเดียวกันที่มีอยู่ในของเหลวหรือของผสมเฟสต่างชนิดของเหลว - ของแข็ง ไม่ระเหย
ในแง่นี้วิธีการกลั่นแบบเศษส่วนจะเกี่ยวข้องกับการระเหยของสิ่งมีชีวิตที่เป็นของเหลวการควบแน่นของสิ่งมีชีวิตที่ระเหยได้มากที่สุดตามลำดับที่เพิ่มขึ้นของจุดเดือดและการรวบรวมสารที่ตามมาซึ่งต้องการให้ได้มาในตอนแรก
เป็นวิธีการที่ใช้กันมานานหลายศตวรรษในอารยธรรมมนุษย์ในรูปแบบพื้นฐาน ประสิทธิภาพของการกลั่นช่วยให้สามารถใช้งานได้อย่างต่อเนื่องในปัจจุบันทั้งในโรงงานอุตสาหกรรมและในห้องปฏิบัติการ
หลักการของเทคนิคนี้ถูกนำไปใช้ในการใช้งานจำนวนมากในสาขาวิทยาศาสตร์หรืออุตสาหกรรมต่างๆ
กระบวนการกลั่นเศษส่วน
การกลั่นแบบเศษส่วนประกอบด้วยการแยกสารละลายออกเป็นองค์ประกอบที่อยู่ในสถานะของเหลวโดยพิจารณาจากความแตกต่างระหว่างจุดเดือดและการใช้งานเมื่อความแตกต่างนี้น้อยกว่าประมาณ 25 ° C
ดังนั้นเมื่อส่วนผสมที่มีจุดเดือดแตกต่างกันมากถูกวางไว้ใต้ความร้อนเมื่อถึงอุณหภูมิการเดือดของส่วนประกอบที่ระเหยได้มากที่สุดเฟสของไอจะก่อตัวขึ้นซึ่งส่วนใหญ่จะมีสารนี้ในตอนเริ่มต้น
จากนั้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นเรื่อย ๆ และเมื่อเวลาผ่านไปการระเหยและการควบแน่นหลายรอบจะเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง (แต่ละรอบเรียกว่า "จานตามทฤษฎี") จนกระทั่งส่วนประกอบที่มีจุดเดือดต่ำสุดปรากฏขึ้นก่อน
ในแต่ละรอบรูปแบบของเฟสไอที่พบในคอลัมน์จะสะสมส่วนประกอบในปริมาณที่มากขึ้นโดยมีความผันผวนสูงสุดซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้สารนี้อยู่ในสถานะบริสุทธิ์เมื่อมาถึงด้านบนสุดของคอลัมน์การแยกส่วน
อุปกรณ์กลั่นเศษส่วน
ในห้องปฏิบัติการมีการใช้อุปกรณ์ที่ประกอบด้วยขวดแก้วหรือขวดกลั่นที่ทำจากแก้วเป็นอันดับแรกซึ่งวางสารละลายซึ่งวางไว้ใต้ความร้อนโดยตรง หินเดือดสองสามก้อนถูกวางไว้ในบอลลูนนี้เพื่อควบคุมกระบวนการนี้
ขวดนี้ติดอยู่กับคอลัมน์การแยกส่วนโดยใช้ขั้วต่อแบบสามคอซึ่งความยาวของคอลัมน์จะเป็นตัวกำหนดว่าการกลั่นจะสมบูรณ์เพียงใด
นั่นคือยิ่งคอลัมน์ยาวเท่าใดการแยกก็จะมีประสิทธิภาพมากขึ้นเท่านั้น นอกจากนี้ยังต้องใช้เทอร์โมมิเตอร์ในการบันทึกอุณหภูมิเมื่อเวลาผ่านไปเพื่อให้สามารถควบคุมกระบวนการกลั่นได้
ในทำนองเดียวกันโครงสร้างภายในของคอลัมน์ได้รับการออกแบบมาเพื่อจำลองการกลั่นอย่างง่ายหลาย ๆ อย่างต่อเนื่องกันซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากไอค่อยๆลอยขึ้นผ่านคอลัมน์กลั่นตัวที่ด้านบนชั่วคราวและเพิ่มขึ้นซ้ำ ๆ
ถัดไปเต้าเสียบของคอลัมน์นี้เชื่อมต่อกับคอนเดนเซอร์ที่ทำให้ไอของสารที่แยกออกมาและบริสุทธิ์เย็นลง
สิ่งนี้จะถูกเก็บไว้ในภาชนะเฉพาะเพื่อเก็บรวบรวมเพิ่มอุณหภูมิอีกครั้งจนกว่าจะถึงจุดเดือดของส่วนประกอบถัดไปซึ่งเป็นสารระเหยมากที่สุดอันดับสองโดยทำซ้ำตามกระบวนการที่อธิบายไว้ซึ่งแต่ละส่วนประกอบจะถูกเก็บไว้ในภาชนะเฉพาะสำหรับมัน
การประยุกต์ใช้งาน
เป็นหนึ่งในวิธีการที่สำคัญที่สุดและใช้กันอย่างแพร่หลายในการแยกสารผสมของเหลวเทคนิคการแยกทางกายภาพนี้มีประโยชน์มากมายที่สังเกตได้จากการใช้งานจำนวนมากที่ได้รับทั้งในอุตสาหกรรมและในห้องปฏิบัติการ
- เริ่มต้นด้วยการใช้การกลั่นแบบเศษส่วนในระดับอุตสาหกรรมในโรงงานกลั่นน้ำมันจะใช้เพื่อแยกน้ำมันดิบออกเป็นเศษส่วนของส่วนประกอบ
ในแง่นี้ใช้ในการจัดหาและแปรรูปก๊าซธรรมชาติที่สกัดในกระบวนการอุตสาหกรรมเหล่านี้ นอกจากนี้ยังใช้ในโรงงานเคมีและกระบวนการทางปิโตรเคมีสำหรับการแปรรูปสารเช่นฟีนอลหรือฟอร์มาลดีไฮด์
- ใช้ในโรงแยกอากาศด้วยความเย็นเพื่อย่อยสลายอากาศในชั้นบรรยากาศให้เป็นองค์ประกอบหลัก
- การกลั่นแบบเศษส่วนใช้สำหรับการกรองน้ำทะเล
- ในระดับห้องปฏิบัติการใช้ในการทำให้บริสุทธิ์ของรีเอเจนต์และผลิตภัณฑ์เช่นในการได้รับไซโคลเพนทาไดอีนผ่านการกลั่นไดไซโคลเพนทาไดอีนในเชิงพาณิชย์
- ใช้ในการรีไซเคิลตัวทำละลายที่ใช้แล้วผ่านการทำให้บริสุทธิ์ด้วยเทคนิคนี้
ตัวอย่าง
การกลั่นแบบเศษส่วนของปิโตรเลียม
ในกรณีของน้ำมันการกลั่นแบบเศษส่วนจะดำเนินการในอุปกรณ์ขนาดมหึมาที่เรียกว่าหอกลั่นซึ่งเลียนแบบคอลัมน์การแยกส่วนและได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการแยกน้ำมันดิบในการตัดหรือกระแสต่างๆตามช่วง การต้ม
ช่วงการเดือดนี้หมายถึงช่วงของจุดเดือดของเศษส่วนที่แยกจากกันเนื่องจากเป็นของผสมของไฮโดรคาร์บอนที่มีส่วนประกอบต่างกันดังนั้นจึงมีจุดเดือดที่แตกต่างกัน
ก่อนเข้าสู่หอกลั่นน้ำมันดิบจะถูกทำให้ร้อนที่อุณหภูมิประมาณ 400 ° C เพื่อทำให้สารนี้กลายเป็นไอและจะถูกแยกออกจากคอลัมน์ตามลำดับที่เพิ่มขึ้นของช่วงการเดือด
ด้วยวิธีนี้การตัดที่ระเหยง่ายที่สุดเช่นก๊าซ (โพรเพนบิวเทน … ) น้ำมันเบนซินและแนฟทาจะอยู่ที่ส่วนบนของคอลัมน์และเมื่อไหลลงมาจะพบกระแสที่ "หนักกว่า" เช่นน้ำมันหล่อลื่นหรือส่วนประกอบที่เหลือ
เศษส่วนบางส่วนที่สกัดจากหอคอย (เช่นน้ำมันเบนซิน) จะถูกเพิ่มและปรับปรุงเพื่อการค้าในภายหลัง การตัดอื่น ๆ เช่นดีเซลใช้เป็นอาหารสัตว์หรือเชื้อเพลิงสำหรับกระบวนการอื่น ๆ ภายในอุตสาหกรรม
กระแสอื่น ๆ เช่นสารตกค้างจะถูกนำเข้าสู่กระบวนการอื่น ๆ เพื่อแยกพวกมันออกเป็นองค์ประกอบและนำไปใช้ประโยชน์อื่น ๆ หรือเพิ่มมูลค่าทางการค้า
อ้างอิง
- วิกิพีเดีย (เอสเอฟ) การกลั่นแบบเศษส่วน สืบค้นจาก en.wikipedia.org
- ช้าง, ร. (2550). เคมีรุ่นที่เก้า. เม็กซิโก: McGraw-Hill
- บริแทนนิกา, E. (nd). การกลั่น สืบค้นจาก britannica.com
- LibreTexts (เอสเอฟ) การกลั่นแบบเศษส่วน กู้คืนจาก chem.libretexts.org
- Kelter, PB, Mosher, MD และ Scott, A. (2008). เคมี: วิทยาศาสตร์เชิงปฏิบัติ ได้มาจาก books.google.co.ve
- บีบีซี (เอสเอฟ) การกลั่นแบบเศษส่วน กู้คืนจาก bbc.co.uk