Fraktioneret destillation er en proces, hvorved komponenter i et kemikalie blanding er adskilt i forskellige dele (kaldet fraktioner) i henhold til deres forskellige kogepunkter. Fraktioneret destillation bruges til at rense kemikalier og til at adskille blandinger for at opnå deres bestanddele.
Teknikken bruges i laboratorier og i industrien, hvor processen har stor kommerciel betydning. Den kemiske industri og olieindustrien er afhængig af fraktioneret destillation.
Hvordan det virker
dampe fra en kogning opløsning føres langs en høj søjle, kaldet en fraktioneringskolonne. Søjlen er pakket med plast- eller glasperler for at forbedre adskillelsen ved at tilvejebringe mere overfladeareal til kondensation og fordampning. Kolonnens temperatur falder gradvist langs dens længde. Komponenter med et højere kogepunkt kondenseres på søjlen og vender tilbage til løsning; komponenter med et lavere kogepunkt (mere flygtig) passerer gennem søjlen og opsamles nær toppen.
Teoretisk forbedrer adskillelsen af at have flere perler eller plader, men tilføjelse af plader øger også den tid og energi, der kræves for at gennemføre en destillation.
Råolie
Benzin og mange andre kemikalier fremstilles af råolie ved hjælp af fraktioneret destillation. Råolie opvarmes, indtil den fordamper. Forskellige fraktioner kondenseres ved bestemte temperaturområder. Kemikalierne i en bestemt fraktion er kulbrinter med et sammenligneligt antal carbonatomer. Fra varme til kolde (største kulbrinter til mindste) kan fraktionerne være rester (brugt til at fremstille bitumen), fyringsolie, diesel, parafin, nafta, benzin og raffinaderigas.
ethanol
Fraktioneret destillation kan ikke fuldstændigt adskille komponenterne i en blanding af ethanol og vand på trods af de to kemikaliers forskellige kogepunkter. Vand koges ved 100 grader Celcius, mens ethanol koger ved 78,4 grader Celcius. Hvis en alkohol-vand-blanding koges, koncentreres ethanolen i dampen, men kun op til et punkt, fordi alkohol og vand danner en azeotropen. Når blandingen når det punkt, hvor den består af 96% ethanol og 4% vand, er blandingen mere flygtig (koges ved 78,2 grader celsius) end ethanolen.
Enkel vs. Fraktioneret destillation
Fraktioneret destillation adskiller sig fra enkel destillation fordi den fraktionerende søjle naturligvis adskiller forbindelser baseret på deres kogepunkter. Det er muligt at isolere kemikalier ved hjælp af simpel destillation, men det kræver omhyggelig kontrol af temperaturen, fordi kun en "fraktion" kan isoleres ad gangen.
Hvordan ved du, om du skal bruge enkel destillation eller fraktioneret destillation til at adskille en blanding? Enkel destillation er hurtigere, enklere og bruger mindre energi, men det er virkelig kun nyttigt, når der er er en stor forskel mellem kogepunkterne for de ønskede fraktioner (mere end 70 grader) Celcius). Hvis der kun er en lille temperaturforskel mellem fraktionerne, er brøkdestillation det bedste valg.
Her er en oversigt over forskellene mellem simpel og brøkdestillation:
| Enkel destillation | Fraktioneret destillation | |
| Anvendelser | Adskillelse af relativt rene væsker, der har store kogepunktsforskelle. Adskiller også væsker fra faste urenheder. | Isolering af komponenter i komplekse blandinger med små kogepunktsforskelle. |
| Fordele |
Hurtigere Kræver mindre energi input Enklere, billigere udstyr |
Bedre adskillelse af væsker Bedre til at rense væsker, der indeholder mange forskellige komponenter |
| Ulemper |
Kun nyttig til relativt rene væsker Kræver en stor kogepunktsforskel mellem komponenter Adskiller ikke fraktioner så rent |
Langsommere Kræver mere energi Mere kompliceret og dyrt opsætning |