Destillation är processen att separera två eller flera vätskor baserat på skillnader i kokpunkten. När vätskans kokpunkter är mycket likartade blir separation genom normal destillation ineffektiv eller omöjlig. Fraktionell destillation är en modifierad destillationsprocess som möjliggör separation av vätskor med liknande kokpunkter.
Kokpunkter
Kokpunkten är den temperatur vid vilken den omvandlas till ånga. Vätskor behåller sin karaktäristiska kokpunkt även vid blandning med andra vätskor. Detta utgör den underliggande principen om destillation --- att vätskor kan separeras genom att omvandla vätskan med den lägsta kokpunkten till ånga och sedan omvandla den ångan till vätsketillståndet efter det att den har överförts till en separat behållare.
Vid destillation placeras vätskeblandningen i en kokkolv, som är ansluten till en kylkolonn kallad kondensor, vars motsatta ände är ansluten till en mottagningskolv. Kondensorn sitter horisontellt med en liten nedåtgående sluttning så att ångan som når kondensorn och omvandlas tillbaka till vätska kan samlas i mottagningskolven. Kemiska avdelningen vid Wake Forest College ger ett diagram över installationen. När destillationen är färdig slutar den lägsta kokande vätskan i mottagningskolven (och kallas destillatet) och den högre kokande vätskan förblir i kokkolven.
Fraktionell destillation
En fraktionerad destillationsinstallation inkluderar en ytterligare kolonn som sitter vertikalt ovanpå kokkolven och till vilken kondensorn är ansluten. Dess syfte är att öka det avstånd som ångan måste resa för att nå kondensorn. Kolonnerna är typiskt förpackade med glaspärlor eller keramiska delar för att öka ytan som ångan måste komma i kontakt med när den transporteras till kondensorn.
Under normal destillation kommer en väsentlig mängd av den högre kokande vätskan kommer också att förångas och transporteras till uppsamlingskolven, vilket i huvudsak blir en orenhet i den destillerade produkten. Detta är särskilt problematiskt när vätskorna separeras har liknande kokpunkter. Ju mer yta den högkokande vätskan kontaktar längs vägen, desto mer sannolikt är det att kondensera tillbaka till en vätska och återgå till kokkolven. Fraktionell destillation använder denna ökade yta för att förbättra destillationens effektivitet.
Användning
De två primära tillämpningarna av fraktionerad destillation är raffinering av råolja och tillverkning av spritdrycker (alkoholhaltiga drycker) .
Råolja innehåller många olika kemikalier, varav många har liknande kokpunkter. Refineries separera dessa kemikalier genom kokpunkt i olika produkter. De lägre kokande fraktionerna blir petroleumsgaser eller bensin, de mellankokande fraktionerna blir bränsleolja, dieselbränsle eller fotogen, och de högkokande fraktionerna blir paraffinvax eller asfalt.
Fermentering av sockerarter i alkohol slutar när alkoholhalten närmar sig 13 procent eftersom jäst inte kan överleva vid högre alkoholkoncentrationer. Kokpunkterna för alkohol (78,5 grader Celsius) och vatten (100 grader Celsius) är lika stora att destillerierna måste använda fraktionerad destillation för att koncentrera alkoholen till cirka 50 procent (som då kallas "andar").
Rolig fakta
Destillationsprocessen vid ett oljeraffinaderi förbrukar 2 fat olja i energi för varje 100 fat raffinerad olja.
