تقطیر (جداسازی محلول)
تقطیر (Distillation) یک عملیات مشترک در آزمایشگاه ها برای جداسازی اجزای سازنده محلول (مانند نفت خام) می باشد. دستگاه شامل سه بخش است: محفظه تقطیر که محلول و بخار در آن قرار می گیرد، کندانسور برای خنک کاری بخار و برگشت مایع، مخزن جمع کننده قطرات تقطیر. در زیر یک دستگاه تقطیر آزمایشگاهی با درپوش های لاستیکی مشاهده می کنید.
تقطیر (Distillation) یک عملیات مشترک در آزمایشگاه ها برای جداسازی اجزای سازنده محلول (مانند نفت خام) می باشد. دستگاه شامل سه بخش است: محفظه تقطیر که محلول و بخار در آن قرار می گیرد، کندانسور برای خنک کاری بخار و برگشت مایع، مخزن جمع کننده قطرات تقطیر. در زیر یک دستگاه تقطیر آزمایشگاهی با درپوش های لاستیکی مشاهده می کنید.
دستگاه تقطیر معمولا از شیشه ساخته می شود. همه قسمت های دستگاه برای جلوگیری از سقوط باید ایمن باشد. تمام بخش ها به خصوص مخزنی که حرارت می بیند باید از لحاظ ترک بررسی شود. ارتباط میان قطعات شیشه ای با لاستیک یا چوب پنبه یا اتصالات مخروطی بوده و نباید با بخارات گرم واکنش نشان دهند. اگر از اتصالات مخروطی استفاده می شود روان کننده ها نیز نباید با محلول ترکیب شود و آن را آلوده سازد.
کندانسور معمولا به منبع آب متصل است تا بخارات را خنک کند. روش مناسب این است که شلنگ ورودی به کندانسور از محفظه تقطیر دورتر و شلنگ خروجی نزدیک محفظه تقطیر باشد. این کار مانع از تماس بخار گرم با آب سرد شده و از شوک حرارتی جلوگیری به عمل می آورد. لوله های اتصال باید طوری محکم باشند که تغییرات فشار آب را تحمل کند. جریان آب باید به اندازه کافی در شلنگ ها جریان داشته باشد تا باعث پاشش یا مسایلی از این دست نشود. به خاطر داشته باشید نرخ جریان در طول روز ممکن است نسبت به نرخ تنظیم شده، تغییر کند.
بر اساس خواص فیزیکی اجزای مخلوط مایع، روش های مختلفی در تقطیر وجود دارد. ساده ترین روش آن حذف با تبخیر جزئی مداوم محلول در حال جوش و کندانس بخارات تشکیل شده است. زمانی که محلول می جوشد بخش سبک تر مایع بخار شده و به کنداسور هدایت می گردد. در کندانسور با سرد شدن بخارات کندانسه تشکیل شده و به محفظه جمع کننده می ریزد. با ادامه گرمایش بخش سنگین تر سیال که نقطه جوش بالاتری دارد بخار شده و این روند ادامه می یابد. در تقطیر ساده، کاهش پیوسته در تشکیل تقطیر وجود دارد.
تقطیر جز به جز روشی است برای جداسازی یک مخلوط به اجزای سازنده آن. در این روش شیمیایی ترکیبات بر اساس نقطه جوششان تبخیر شده و در ستون تقطیر بالا می روند.
تئوری روش ساده برای جدایش ترکیباتی استفاده می شود که اختلاف نقطه جوش بالایی دارند. اگر دو ماده در محلول نقاط جوش 40 و 50 درجه سلسیوس داشته باشند با روش تقطیر ساده نمی توان آن ها را جدا نمود. در این مورد از روش تقطیر جز به جز استفاده می شود.
دو ماده A و B را فرض کنید که نقطه جوش ماده A کمتر باشد. در نقاط جوششان، بخار حاوی مخلوطی از هر دو ماده (بیشتر A چون نقطه جوش کمتری دارد) به کندانسور رفته و خنک می گردد و وارد محفظه جمع کننده قطرات می شود. این قطرات حاوی مقدار بیشتری ماده A و مقداری ماده B می باشد. برای حذف مایع B از ظرف یک بار دیگر عمل تقطیر انجام گرفته و در نهایت ماده خالص A به دست می آید.
تقطیر جز به جز به صورت مجموعه ای از تقطیر های ساده و متوالی انجام می گیرد اما به جای داشتن چندین کندانسور و مخزن جمع کننده قطرات، تبخیر و چگالش همگی در یک ستون انجام می گیرد. ستون تقطیر حاوی لوله های بلند و سطوحی است که همه مراحل تبخیر و چگالش در طول آن انجام می گیرد. در تقطیر جز به جز، بخار در ستون بالا و بالا می رود در هر مرحله کندانسه ها در سینی جمع شده و مجدد تبخیر می شوند و باز بالاتر می روند و کندانسه تشکیل می شود. این تبخیر و کندانس تا بالای ستون ادامه پیدا می کند تا بخار خالص تری به دست آید. بیشتر بودن سطح ستون تقطیر عمل جدایش را بهتر و آرام تر انجام می دهد.
از مهم ترین کاربردهای تقطیر، تقطیر نفت خام و به دست آوردن انواع مختلف سوخت ها از جمله گازوییل، نفت سفید، بنزین و سوخت های دیزلی و... می باشد.
تقطیر نفت خام
تقطیر (Distillation) یک عملیات مشترک در آزمایشگاه ها برای جداسازی اجزای سازنده محلول (مانند نفت خام) می باشد. دستگاه شامل سه بخش است: محفظه تقطیر که محلول و بخار در آن قرار می گیرد، کندانسور برای خنک کاری بخار و برگشت مایع، مخزن جمع کننده قطرات تقطیر. در زیر یک دستگاه تقطیر آزمایشگاهی با درپوش های لاستیکی مشاهده می کنید.
دستگاه تقطیر معمولا از شیشه ساخته می شود. همه قسمت های دستگاه برای جلوگیری از سقوط باید ایمن باشد. تمام بخش ها به خصوص مخزنی که حرارت می بیند باید از لحاظ ترک بررسی شود. ارتباط میان قطعات شیشه ای با لاستیک یا چوب پنبه یا اتصالات مخروطی بوده و نباید با بخارات گرم واکنش نشان دهند. اگر از اتصالات مخروطی استفاده می شود روان کننده ها نیز نباید با محلول ترکیب شود و آن را آلوده سازد.
کندانسور معمولا به منبع آب متصل است تا بخارات را خنک کند. روش مناسب این است که شلنگ ورودی به کندانسور از محفظه تقطیر دورتر و شلنگ خروجی نزدیک محفظه تقطیر باشد. این کار مانع از تماس بخار گرم با آب سرد شده و از شوک حرارتی جلوگیری به عمل می آورد. لوله های اتصال باید طوری محکم باشند که تغییرات فشار آب را تحمل کند. جریان آب باید به اندازه کافی در شلنگ ها جریان داشته باشد تا باعث پاشش یا مسایلی از این دست نشود. به خاطر داشته باشید نرخ جریان در طول روز ممکن است نسبت به نرخ تنظیم شده، تغییر کند.
بر اساس خواص فیزیکی اجزای مخلوط مایع، روش های مختلفی در تقطیر وجود دارد. ساده ترین روش آن حذف با تبخیر جزئی مداوم محلول در حال جوش و کندانس بخارات تشکیل شده است. زمانی که محلول می جوشد بخش سبک تر مایع بخار شده و به کنداسور هدایت می گردد. در کندانسور با سرد شدن بخارات کندانسه تشکیل شده و به محفظه جمع کننده می ریزد. با ادامه گرمایش بخش سنگین تر سیال که نقطه جوش بالاتری دارد بخار شده و این روند ادامه می یابد. در تقطیر ساده، کاهش پیوسته در تشکیل تقطیر وجود دارد.
تقطیر جز به جز روشی است برای جداسازی یک مخلوط به اجزای سازنده آن. در این روش شیمیایی ترکیبات بر اساس نقطه جوششان تبخیر شده و در ستون تقطیر بالا می روند.
تئوری روش ساده برای جدایش ترکیباتی استفاده می شود که اختلاف نقطه جوش بالایی دارند. اگر دو ماده در محلول نقاط جوش 40 و 50 درجه سلسیوس داشته باشند با روش تقطیر ساده نمی توان آن ها را جدا نمود. در این مورد از روش تقطیر جز به جز استفاده می شود.
دو ماده A و B را فرض کنید که نقطه جوش ماده A کمتر باشد. در نقاط جوششان، بخار حاوی مخلوطی از هر دو ماده (بیشتر A چون نقطه جوش کمتری دارد) به کندانسور رفته و خنک می گردد و وارد محفظه جمع کننده قطرات می شود. این قطرات حاوی مقدار بیشتری ماده A و مقداری ماده B می باشد. برای حذف مایع B از ظرف یک بار دیگر عمل تقطیر انجام گرفته و در نهایت ماده خالص A به دست می آید.
تقطیر جز به جز به صورت مجموعه ای از تقطیر های ساده و متوالی انجام می گیرد اما به جای داشتن چندین کندانسور و مخزن جمع کننده قطرات، تبخیر و چگالش همگی در یک ستون انجام می گیرد. ستون تقطیر حاوی لوله های بلند و سطوحی است که همه مراحل تبخیر و چگالش در طول آن انجام می گیرد. در تقطیر جز به جز، بخار در ستون بالا و بالا می رود در هر مرحله کندانسه ها در سینی جمع شده و مجدد تبخیر می شوند و باز بالاتر می روند و کندانسه تشکیل می شود. این تبخیر و کندانس تا بالای ستون ادامه پیدا می کند تا بخار خالص تری به دست آید. بیشتر بودن سطح ستون تقطیر عمل جدایش را بهتر و آرام تر انجام می دهد.
از مهم ترین کاربردهای تقطیر، تقطیر نفت خام و به دست آوردن انواع مختلف سوخت ها از جمله گازوییل، نفت سفید، بنزین و سوخت های دیزلی و... می باشد.
تقطیر نفت خام
منبع: سایت www.scipost.ir
