Selitämme, mitä tislaus on, esimerkkejä tästä erotusmenetelmästä ja tislaustyypeistä, joita voidaan käyttää.
Mitä on tislaus?
Tislausta kutsutaan faasien erotusmenetelmäksi, joka on yksi seosten erotusmenetelmät. Tislaus koostuu kahden fysikaalisen prosessin peräkkäisestä ja kontrolloidusta käytöstä: höyrystymistä ja tiivistyminen, käyttämällä niitä valikoivasti erottamaan komponentit a seos yleensä homogeenista tyyppiä, eli jossa sen komponentteja ei voida erottaa paljaalla silmällä.
Seokset, jotka voidaan erottaa yksittäisiksi komponenteiksi tislaamalla, voivat sisältää kaksi nesteitä, a kiinteä nesteessä tai jopa kaasut smoothiet. Tämä erotusmenetelmä perustuu eroon kiehumispisteissä (luontainen ominaisuus asia, mikä on lämpötila johon Paine nesteen höyry on yhtä suuri kuin nestettä ympäröivä paine) eri aineiden. Aine, jolla on alhaisin Kiehumispiste Tämä aine tiivistyy toisessa astiassa ja on suhteellisen puhdasta.
Tällä tavalla, jotta tislaus sujuisi oikein, meidän on keitettävä seosta, kunnes se saavuttaa yhden tislauksen kiehumispisteen. aineet komponentit, jotka sitten muuttuvat höyryksi ja voidaan johtaa jäähdytettyyn säiliöön, jossa se tiivistyy ja muuttuu taas nestemäiseksi.
Toinen ainesosana oleva aine sen sijaan jää säilytysastiaan ilman muutoksia; mutta molemmissa tapauksissa meillä on puhtaat aineet, vapaa alkuperäisestä sekoituksesta.
Raoultin laki
Kun meillä on ihanteellinen sekoitus nesteitä (seos, jossa vuorovaikutus hiukkasia eri katsotaan yhtäläisiksi yhtäläisten hiukkasten välisten vuorovaikutusten kanssa) Raoultin laki täyttyy.
Tämä laki sanoo, että kaasuseoksen kunkin komponentin osahöyrynpaine on yhtä suuri kuin puhtaan komponentin höyrynpaine kerrottuna sen mooliosuudella nesteseoksessa.
Kokonaishöyrynpaine on siis seoksen komponenttien osapaineiden summa kaasufaasissa. Toisaalta seoksen komponentin mooliosuus on sen pitoisuuden dimensioton mitta. Yllä mainitut suuruudet voidaan laskea käyttämällä seuraavia yhtälöitä:
Missä:
- px Y py ovat komponenttien osapaineet x ja Y vastaavasti nesteseosta ympäröivässä höyryseoksessa.
- px * ja py * ovat komponenttien höyrynpaineet x ja Y.
- xx Y xy ovat komponenttien mooliosuuksia x ja Y nestemäisessä seoksessa.
- nx Y ny ovat komponenttien aineen määrä x ja Y nestemäisessä seoksessa.
Yllä esitetty Raoultin laki pätee ihanteellisille seoksille (jotka ovat ihmisen luoma malli tutkimusten yksinkertaistamiseksi), mutta todellisuudessa tämä laki kärsii poikkeamista, kun seos on todellinen.
Siten, jos seoksen eri hiukkasilla on voimakkaammat molekyylien väliset voimat kuin puhtaan nesteen hiukkasilla, niin seoksen höyrynpaine on pienempi kuin puhtaan nesteen höyrynpaine, mikä saa aikaan negatiivisen poikkeaman Raoultin laista.
Jos toisaalta puhtaan nesteen hiukkasten väliset molekyylien väliset voimat ovat suuremmat kuin seoksen hiukkasten voimat, seoksen hiukkaset pääsevät helpommin poistumaan höyryfaasiin, jolloin höyrynpaine seoksesta tulee suurempi, mikä tuottaa positiivisen poikkeaman Raoultin laista
Kun halutaan tislata atseotrooppista seosta (esim. etanolia ja vettä), on lisättävä jokin komponentti (tässä tapauksessa bentseeniä), jotta atseotrooppi muuttuu ja näin voidaan erottaa atseotrooppinen seos. seos. Atseotrooppi on nestemäinen seos, jonka koostumus on määritelty ja jonka kiehuessa syntyvillä höyryillä on sama seoksen koostumus (joten atseotrooppisen seoksen komponentteja ei voida erottaa yksinkertaisella tai jakotislauksella).
Atseotroopeilla on määritelty kiehumislämpötila, esimerkiksi 1 atm:n paineessa, etanoli kiehuu 78,37 °C:ssa ja vesi 100 °C:ssa, kun taas etanoli-vesi-atseotrooppi kiehuu 78,2 °C:ssa. Aseotrooppisilla seoksilla on tapauksesta riippuen negatiivisia tai positiivisia poikkeamia Raoultin laista.
Tislaustyypit
Tislaus voi tapahtua eri tavoin:
- Yksinkertainen tislaus. Yksinkertaisinta on seoksen keittäminen, kunnes eri komponentit ovat eronneet. Se on tehokas erotusmenetelmä, kun seoksen komponenttien kiehumispisteet vaihtelevat suuresti (ihannetapauksessa niiden eron tulisi olla vähintään 25 °C, muuten se ei takaa tislatun aineen täydellistä puhtautta).
- Jakotislaus. Se suoritetaan fraktiointikolonnin avulla, joka koostuu eri levyistä, joissa höyrystyminen ja kondensaatio tapahtuvat peräkkäin, mikä takaa erotettujen komponenttien suuremman puhtauden.
- Tyhjiötislaus. Alentamalla painetta, kunnes syntyy tyhjiö, prosessi katalysoidaan alentamaan komponenttien kiehumispistettä, koska joillakin on erittäin korkeat kiehumispisteet, joita voidaan alentaa, kun painetta alennetaan suuresti ja siten nopeuttaa tislausprosessia.
- Aseotrooppinen tislaus. Tislaus on välttämätön atseotroopin, eli seoksen, jonka aineet käyttäytyvät yhtenä, jopa kiehumispisteen jakamiseen, rikkomiseen, joten niitä ei voida erottaa yksinkertaisella tai jakotislauksella. Atseotrooppisen seoksen erottamiseksi on välttämätöntä muuttaa sekoitusolosuhteita, esimerkiksi lisäämällä jotain erotuskomponenttia.
- Höyrytislaus. Seoksen haihtuvat ja haihtumattomat komponentit erotetaan vesihöyryn suoralla ruiskutuksella.
- Kuivatislaus. Se koostuu kiinteiden materiaalien lämmittämisestä ilman läsnäoloa liuottimia nesteitä, hanki kaasut ja kondensoi ne sitten toiseen astiaan.
- Parannettu tislaus. Sitä kutsutaan myös vaihtoehtoiseksi tai reaktiiviseksi tislaukseksi, ja se on mukautettu tiettyihin seoksiin, joita on vaikea erottaa tai joilla on sama kiehumispiste.
Esimerkkejä tislauksesta
- Öljynjalostus. Erilaisten erottaminen hiilivedyt läsnä Maaöljy Se suoritetaan jakotislaamalla, varastoimalla tislauskolonnin eri kerroksiin tai erillisiin osastoihin jokainen raakaöljyn kypsentämisestä saatu yhdiste. Nämä kaasut nousevat ja tiivistyvät kolonnin ylemmissä kerroksissa, kun taas tiheämmät aineet, kuten asfaltti ja parafiini, jäävät alemmille kerroksille.
- Katalyyttinen krakkaus. Tämä on nimi, joka on annettu tietyille tavanomaisille öljynjalostuksen tyhjötislauksille, joissa käytetään tyhjiötorneja kaasujen erottamiseen raakaruoan keittämisestä. Siten hiilivetyjen kiehuminen kiihtyy ja prosessi. Krakkaus on eräänlainen tuhoisa tislaus, jossa suuremmat hiilivedyt hajotetaan (korkeissa lämpötiloissa ja katalyyttejä käyttäen) pienemmiksi hiilivedyiksi, joilla on alhaisemmat kiehumispisteet.
- Puhdistus etanolilla. Erottaa alkoholit Kuten etanolissa vedestä valmistuksessa laboratoriossa, käytetään atseotrooppista tislausta, jossa seokseen lisätään bentseeniä tai muita erottumista edistäviä tai nopeuttavia aineosia, jotka voidaan sitten helposti poistaa muuttamatta tuotteen kemiallista koostumusta. tuote.
- Hiilen käsittely. Nestemäisten orgaanisten polttoaineiden saamiseksi käytetään hiiltä tai puuta kuivatislausmenetelmillä, jolloin kaasut vapautuvat. palaminen.
- Mineraalisuolojen termolyysi. Kuivatislauksella saadaan erilaisia teollisesti hyödyllisiä mineraaliaineita mineraalisuolojen polttamisesta saatujen kaasujen emanaatiosta ja kondensaatiosta.
- Alembic. Tämä on arabien antiikin aikana keksitty laite, jonka tarkoituksena on tuottaa hajuvesiä, lääkkeitä ja alkoholia käyneistä hedelmistä. Sen toiminnassa noudatetaan tislauksen periaatteita: aineita kuumennetaan pienessä kattilassa ja syntyneet kaasut jäähdytetään kierukassa, joka johtaa toiseen säiliöön, johon kerätään mainittujen kaasujen kondensoitumisesta syntyvä neste.
- Hajuvesien tuotanto. Höyrytislauksella valmistetaan hajusteita, kiehuvaa vettä yhdessä säilöttyjen kukkien kanssa, halutun tuoksuisen kaasun tuottamiseksi, jota voidaan tiivistettynä käyttää hajuvesien perusnesteenä.