Bruchdestillation ist die Trennung einer Mischung in seine Teilteile oder Bruchteile, solcher als im Trennen chemischer Zusammensetzungen durch ihren Siedepunkt durch die Heizung von ihnen zu einer Temperatur, bei der mehrere Bruchteile der Zusammensetzung verdampfen werden. Es ist ein spezieller Typ der Destillation. Allgemein kochen die Teilteile an weniger als 25 °C von einander unter einem Druck einer Atmosphäre (atm). Wenn der Unterschied in Siedepunkten größer ist als 25 °C, wird eine einfache Destillation verwendet.

Laboreinstellung

Die Bruchdestillation in einem Laboratorium macht vom allgemeinen Laborglas und den Apparaten, normalerweise einschließlich eines Bunsenbrenners, einer Runde-ergründeten Taschenflasche und eines Kondensators, sowie der fraktionierenden Einzwecksäule Gebrauch.

Apparat

• Hitzequelle, wie eine Heizplatte mit einem Bad, und ideal mit einem Magnetrührer.
• das Destillieren der Taschenflasche, normalerweise einer Taschenflasche des runden Bodens
• der Empfang der Taschenflasche, häufig auch einer Taschenflasche des runden Bodens
• das Fraktionieren der Säule
• Destillationskopf
• Thermometer und Adapter wenn erforderlich
• Kondensator, wie ein Kondensator von Liebig, Kondensator von Graham oder Kondensator von Allihn
• Vakuumadapter (nicht verwendet im Image nach rechts)
• das Kochen von Chips, auch bekannt als das Antischütteln von Körnchen
• Standardlaborglas mit Milchglas-Gelenken, z.B quickfit Apparat.

Diskussion

Als ein Beispiel, denken Sie die Destillation einer Mischung von Wasser und Vinylalkohol. Vinylalkohol kocht an 78.4 °C, während Wasser an 100 °C kocht. Also, durch die Heizung von der Mischung wird sich der flüchtigste Bestandteil zu einem größeren Grad im Dampf konzentrieren, die Flüssigkeit verlassend. Einige Mischungen bilden azeotropes, wo die Mischung bei einer niedrigeren Temperatur kocht als jeder Bestandteil. In diesem Beispiel kocht eine Mischung von 96-%-Vinylalkohol und 4-%-Wasser an 78.2 °C, flüchtiger seiend als reiner Vinylalkohol. Deshalb kann Vinylalkohol nicht durch die direkte Bruchdestillation von mit dem Vinylalkoholwassermischungen völlig gereinigt werden.

Der Apparat wird als im Diagramm gesammelt. (Das Diagramm vertritt einen Gruppe-Apparat im Vergleich mit einem dauernden Apparat.) Die Mischung wird in die runde ergründete Taschenflasche zusammen mit einigen antistoßenden Körnchen gestellt (oder ein Teflon hat Magnetrührer-Bar angestrichen, als es das magnetische Rühren verwendet hat), und die fraktionierende Säule wird die Spitze eingebaut. Die Bruchdestillationssäule wird mit der Hitzequelle am Boden auf dem stillen Topf aufgestellt. Als die Entfernung vom stillpot der Destillationssäule zunimmt, wird ein Hitzeanstieg in der Säule gebildet, wo es am obersten und heißesten am Boden am kühlsten ist. Da der Mischdampf den Temperaturanstieg ersteigt, verdichtet sich etwas vom Dampf und verdampft entlang dem Temperaturanstieg wieder. Jedes Mal verdichtet sich der Dampf und, verdampft die Zusammensetzung der flüchtigeren Flüssigkeit in den Dampf-Zunahmen. Das destilliert den Dampf entlang der Säule, und schließlich wird der Dampf allein der flüchtigeren Flüssigkeit zusammengesetzt. Der Dampf verdichtet sich auf den Glasplattformen, die als Tablette innerhalb der Säule bekannt sind, und läuft unten in die Flüssigkeit unten zurück, Destillat flüssig wiedermachend. Die Leistungsfähigkeit in Bezug auf den Betrag der Heizung und Zeit, die erforderlich ist, fractionation zu bekommen, kann durch das Isolieren der Außenseite der Säule in einem Isolator wie Wolle, Aluminiumfolie oder vorzugsweise eine Vakuumjacke verbessert werden. Das heißeste Tablett ist am Boden, und das kühlste ist oben. An unveränderlichen Zustandbedingungen sind der Dampf und die Flüssigkeit auf jedem Tablett am Gleichgewicht. Nur der flüchtigste von den Dämpfen bleibt in der gasartigen Form den ganzen Weg zur Spitze. Der Dampf an der Oberseite von der Säule geht dann in den Kondensator, der es abkühlt, bis es sich verflüssigt. Die Trennung ist mit der Hinzufügung von mehr Tabletten (zu einer praktischen Beschränkung der Hitze, des Flusses, usw.) reiner Das Kondensat, das am Anfang sehr der azeotrope Zusammensetzung nah gewesen ist, wird allmählich reicher an Wasser. Der Prozess geht bis zu allen Vinylalkohol-Eitergeschwüren aus der Mischung weiter. Dieser Punkt kann durch den scharfen Anstieg der auf dem Thermometer gezeigten Temperatur anerkannt werden.

Normalerweise widerspiegelt das Beispiel oben jetzt nur den theoretischen Weg fractionation Arbeiten. Normales Laboratorium fractionation Säulen wird einfache Glastuben (häufig Vakuum umgemantelt sein, und manchmal innerlich versilbern) gefüllt mit einer Verpackung, häufig kleines Glas helices Diameters von 4 bis 7 Mm. Solch eine Säule kann durch die Destillation eines bekannten Mischungssystems kalibriert werden, um die Säule in Bezug auf die Zahl von theoretischen Tellern zu messen. Um fractionation zu verbessern, wird der Apparat aufgestellt, um Kondensat in die Säule durch den Gebrauch einer Art Ebbe splitter (Ebbe-Leitung, gago, Magnetischer schwingender Eimer, usw.) zurückzugeben - ein typischer sorgfältiger fractionation würde ein Ebbe-Verhältnis ungefähr 10:1 verwenden (10 Teile sind zurückgekehrt Kondensat zu 1 Teil-Kondensat entfernen sich).

In der Labordestillation werden mehrere Typen von Kondensatoren allgemein gefunden. Der Liebig Kondensator ist einfach eine gerade Tube innerhalb eines Wassermantels, und ist am einfachsten (und relativ am wenigsten teuer) die Form des Kondensators. Der Kondensator von Graham ist eine spiralförmige Tube innerhalb eines Wassermantels, und der Kondensator von Allihn hat eine Reihe der großen und kleinen Beengtheit auf der Innentube, jeder, die Fläche vergrößernd, auf die sich die Dampf-Bestandteile verdichten können.

Abwechselnde Einstellungen können eine "Kuh" oder "Schwein" verwerten, das mit drei oder vier Empfang-Taschenflaschen verbunden wird. Durch das Drehen der "Kuh" oder "des Schweins" können die Destillate in den passenden Empfänger geleitet werden. Ein Perkin Dreieck ist vielseitiges Stück des Apparats, der auch verwendet werden kann, um Destillationsbruchteile zu sammeln, der keinen "Kuh-" oder "Schwein"-Adapter verlangt. Ein Perkin Dreieck wird meistenteils verwendet, wo die Destillate luftempfindlich sind, oder wo die Bruchteile destillieren und unter dem reduzierten Druck gesammelt werden, aber für eine einfache und unbedeutende Destillation verwendet werden können.

Vakuumdestillationssysteme funktionieren am reduzierten Druck, dadurch die Siedepunkte der Materialien senkend. Bemerken Sie, dass der Gebrauch von antistoßenden Körnchen am reduzierten Druck nicht arbeiten wird.

Industriedestillation

Destillation ist der grösste Teil der Standardform der Trennungstechnologie, die in Erdölraffinerien, petrochemischen und chemischen Werken, Erdgas-Verarbeitung und kälteerzeugenden Lufttrennungswerken verwendet ist. Bruchdestillation ist auch ein entscheidender Schritt in der Verarbeitung von "not-concentrate" Orangensaft. In den meisten Fällen wird die Destillation an einem dauernden unveränderlichen Staat bedient. Neues Futter wird immer zur Destillationssäule hinzugefügt, und Produkte werden immer entfernt. Wenn der Prozess wegen Änderungen im Futter, der Hitze, der Umgebungstemperatur nicht gestört wird, oder das Kondensieren, der Betrag des Futters, das wird hinzufügt, und der Betrag des Produktes, das wird entfernt, normalerweise gleich sind. Das ist als dauernde Steady-Statebruchdestillation bekannt.

Industriedestillation wird normalerweise in großen, vertikalen zylindrischen Säulen durchgeführt, die als "Destillation oder fractionation Türme" oder "Destillationssäulen" mit Diametern im Intervall von ungefähr 65 Zentimeter bis 6 Meter und Höhen im Intervall von ungefähr 6 Metern bis 60 Metern oder mehr bekannt sind. Die Destillationstürme haben flüssige Ausgänge an Zwischenräumen die Säule, die den Abzug von verschiedenen Bruchteilen oder Produkten berücksichtigen, die verschiedene Siedepunkte haben oder Reihen kochen. Durch die Erhöhung der Temperatur des Produktes innerhalb der Säulen werden die verschiedenen Kohlenwasserstoffe getrennt. Die "leichtesten" Produkte (diejenigen mit dem niedrigsten Siedepunkt) herrschen von der Spitze der Säulen und der "schwersten" Produkte (diejenigen mit dem höchsten Siedepunkt) über Ausgang vom Boden der Säule.

Zum Beispiel wird Bruchdestillation in Ölraffinerien verwendet, um grobes Öl in nützliche Substanzen (oder Bruchteile) zu trennen, verschiedene Kohlenwasserstoffe von verschiedenen Siedepunkten zu haben. Die groben Ölbruchteile mit höheren Siedepunkten:

• haben Sie mehr Kohlenstoff-Atome
• haben Sie höhere Molekulargewichte
• sind mehr verzweigte Kette alkanes

• in der Farbe dunkler
• sind mehr klebriger

• schwieriger, zu entzünden und zu verbrennen

Groß angelegte Industrietürme verwenden Ebbe, um eine mehr ganze Trennung von Produkten zu erreichen. Ebbe bezieht sich auf den Teil des kondensierten flüssigen Oberproduktes von einer Destillation oder fractionation Turm, der in den oberen Teil des Turms, wie gezeigt, im schematischen Diagramm eines typischen, groß angelegten Industriedestillationsturms zurückgegeben wird. Innerhalb des Turms stellt die Ebbe-Flüssigkeit, die abwärts fließt, das Abkühlen zur Verfügung musste die Dämpfe kondensieren, die aufwärts dadurch fließen, die Wirksamkeit des Destillationsturms vergrößernd. Je mehr Ebbe für eine gegebene Zahl von theoretischen Tellern, desto besser die Trennung des Turms von niedrigeren kochenden Materialien von höheren kochenden Materialien zur Verfügung gestellt wird. Wechselweise hat mehr Ebbe für eine gegebene gewünschte Trennung gesorgt, die weniger theoretischen Teller sind erforderlich.

Bruchdestillation wird auch in der Lufttrennung verwendet, flüssigen Sauerstoff, flüssigen Stickstoff und hoch konzentriertes Argon erzeugend. Die Destillation von chlorosilanes ermöglicht auch die Produktion von Silikon der hohen Reinheit für den Gebrauch als ein Halbleiter.

Im Industriegebrauch manchmal wird ein sich verpacken lassendes Material in der Säule statt Tablette besonders verwendet, wenn Tiefdruck-Fälle über die Säule, als erforderlich sind, wenn man unter dem Vakuum funktioniert. Dieses sich verpacken lassende Material kann entweder zufällige abgeladene Verpackung (1-3" breit) wie Ringe von Raschig oder strukturiertes Metallblech sein. Typische Hersteller sind Koch, Sulzer und andere Gesellschaften. Flüssigkeiten neigen zum nassen die Oberfläche der Verpackung und des Dampf-Passes über diese benetzte Oberfläche, wo Massenübertragung stattfindet. Verschieden von der herkömmlichen Tablett-Destillation, in der jedes Tablett einen getrennten Punkt des Dampf-Flüssigkeitsgleichgewichts vertritt, ist die Dampf-Flüssigkeitsgleichgewicht-Kurve in einer gepackten Säule dauernd. Jedoch, wenn man gepackte Säulen modelliert, ist es nützlich, mehrere "theoretische Teller" zu schätzen, um die Trennungsleistungsfähigkeit der gepackten Säule in Bezug auf traditionellere Tablette anzuzeigen. Verpackung in der verschiedenen Form hat verschiedene Flächen und leeren Raum zwischen der Verpackung. Beide dieser Faktoren betreffen sich verpacken lassende Leistung.

Design von Industriedestillationssäulen

Design und Operation einer Destillationssäule hängen vom Futter und den gewünschten Produkten ab. In Anbetracht eines einfachen, binären Teilfutters können analytische Methoden wie die Methode von McCabe-Thiele oder die Gleichung von Fenske verwendet werden. Für ein Mehrteilfutter werden Simulierungsmodelle sowohl für das Design als auch für die Operation verwendet.

Außerdem ist die Wirksamkeit der mit dem Dampf flüssigen Kontakt-Geräte (gekennzeichnet als Teller oder Tablette) verwendet in Destillationssäulen, wie gesehen, in der Abbildung 3, normalerweise niedriger als diese einer theoretischen effizienten 100-%-Gleichgewicht-Bühne. Folglich braucht eine Destillationssäule mehr Teller als die Zahl von theoretischen mit dem Dampf flüssigen Gleichgewicht-Stufen.

Eine Anzeige von Zahlen: Die Trennung von zwei Zusammensetzungen mit der Verhältnisflüchtigkeit 1.1 verlangt ein Minimum von 130 theoretischen Tellern mit einem minimalen Ebbe-Verhältnis 20. Mit einer Verhältnisflüchtigkeit 4 hat die erforderliche Zahl von theoretischen Tellern zu 9 mit einem Ebbe-Verhältnis 0.66 abgenommen. In einer anderen Quelle verlangt ein Siedepunkt-Unterschied von 30 °C 12 theoretische Teller und, für einen Unterschied von 3 °C, die Zahl von Tellern, die zu 1000 vergrößert sind.

Das Ebbe-Verhältnis ist das Verhältnis des Betrags von Maulwürfen zurückgegeben als flüssig wiedergemachte Flüssigkeit in die fraktionierende Säule und den Betrag von Maulwürfen des Endproduktes, beider pro Einheitszeit.

Siehe auch

• Destillation von Azeotropic
• Gruppe-Destillation
• Ex-Zugdestillation
• Das Fraktionieren der Säule
• Stopp-Destillation
• Raschig ruft an
• Dampfdestillation

Links

• Die Bestätigung Ihrer binären VLE Daten
• ACS Destillationsturm, der sich verpacken lässt
• Chemie-Tätigkeit: Bruchdestillation