Destillation ist eine Methode, Mischungen zu trennen, die auf Unterschieden in Flüchtigkeiten von Bestandteilen in einer kochenden flüssigen Mischung gestützt sind. Destillation ist eine Einheitsoperation, oder ein physischer Trennungsprozess und nicht eine chemische Reaktion.

Gewerblich hat Destillation mehrere Anwendungen. Es wird verwendet, um grobes Öl in mehr Bruchteile für den spezifischen Gebrauch wie Transport, Energieerzeugung und Heizung zu trennen. Wasser ist destilliert, um Unreinheiten wie Salz vom Meerwasser zu entfernen. Luft ist destilliert, um seine Bestandteile — namentlich Sauerstoff, Stickstoff, und Argon — für den Industriegebrauch zu trennen. Die Destillation von in Gärung gebrachten Lösungen ist seit alten Zeiten verwendet worden, um destillierte Getränke mit einem höheren Alkoholgehalt zu erzeugen. Die Propositionen, wo Destillation, besonders Destillation von Alkohol ausgeführt wird, sind als a bekannt.

Geschichte

Die ersten klaren Beweise der Destillation kommen aus griechischen Alchimisten, die in Alexandria im ersten Jahrhundert n.Chr. arbeiten. Destilliertes Wasser ist seitdem mindestens ca bekannt gewesen. 200 n.Chr., als Alexander von Aphrodisias den Prozess beschrieben hat. Araber haben den Prozess von den Ägyptern gelernt und haben ihn umfassend in ihren chemischen Experimenten verwendet.

Klare Beweise der Destillation von Alkohol kommen aus der Schule von Salerno im 12. Jahrhundert. Bruchdestillation wurde von Tadeo Alderotti im 13. Jahrhundert entwickelt.

1500 hat deutscher Alchimist Hieronymus Braunschweig Liber de arte destillandi (Das Buch der Kunst der Destillation) das erste Buch veröffentlicht, das allein dem Thema der Destillation gewidmet ist, gefolgt 1512 von viel ausgebreiteter Version. 1651 hat John French Die Kunst der Destillation das erste englische Hauptkompendium der Praxis veröffentlicht, obwohl es gefordert worden ist, ist so viel davon auf die Arbeit von Braunschweig zurückzuführen. Das schließt Diagramme mit Leuten in ihnen ein, die Industrieskala aber nicht Bank-Skala der Operation zeigend.

Als in die Wissenschaft der Chemie entwickelte Alchimie haben Behälter gerufen Erwiderungen sind für Destillationen gewöhnt geworden. Sowohl Destillierkolben als auch Erwiderungen sind Formen des Glases mit langen Hälsen, die beiseite auf einen Winkel nach unten hinweisen, der als luftgekühlte Kondensatoren gehandelt hat, um das Destillat zu kondensieren und es nach unten für die Sammlung tropfen zu lassen. Später wurden Kupferdestillierkolben erfunden. Befestigte Gelenke wurden häufig dicht durch das Verwenden verschiedener Mischungen, zum Beispiel ein aus Roggen-Mehl gemachtes Geld behalten. Diese Destillierkolben haben häufig ein Kühlsystem um den Schnabel mit kaltem Wasser zum Beispiel gezeigt, das die Kondensation von Alkohol effizienter gemacht hat. Diese wurden Topf stills genannt. Heute sind die Erwiderungen und der Topf stills durch effizientere Destillationsmethoden in den meisten Industrieprozessen größtenteils verdrängt worden. Jedoch wird der Topf noch noch für die Weiterentwicklung von einem feinen alcohols wie Kognak, Schottischer Whisky, Tequila und einige Wodkas weit verwendet. Topf stills gemacht aus verschiedenen Materialien (Holz, Ton, rostfreier Stahl) wird auch von Schmugglern in verschiedenen Ländern verwendet. Kleiner Topf stills wird auch für die Innenproduktion der Blume wesentliche oder Wasseröle verkauft.

Frühe Formen der Destillation waren Gruppe-Prozesse mit einer Eindampfung und einer Kondensation. Reinheit wurde durch die weitere Destillation des Kondensats verbessert. Größere Volumina wurden durch das einfache Wiederholen der Destillation bearbeitet. Wie man berichtete, haben Chemiker nicht weniger als 500 bis 600 Destillationen ausgeführt, um eine reine Zusammensetzung zu erhalten.

Am Anfang des 19. Jahrhunderts wurden die Grundlagen von modernen Techniken einschließlich des Vorwärmens und der Ebbe besonders von den Franzosen entwickelt, dann 1830 wurde ein britisches Patent Aeneas Coffey für eine Whisky-Destillationssäule ausgegeben, die unaufhörlich gearbeitet hat und als der Archetyp von modernen petrochemischen Einheiten betrachtet werden kann. 1877 wurde Ernest Solvay ein amerikanisches Patent für eine Tablett-Säule für die Ammoniak-Destillation gewährt, und dieselben und nachfolgenden Jahre haben Entwicklungen dieses Themas für Öl und Geister gesehen.

Mit dem Erscheinen der chemischen Technik als eine Disziplin am Ende des 19. Jahrhunderts konnten wissenschaftliche aber nicht empirische Methoden angewandt werden. Die sich entwickelnde Erdölindustrie am Anfang des 20. Jahrhunderts hat den Impuls für die Entwicklung von genauen Designmethoden wie die Methode von McCabe-Thiele und die Gleichung von Fenske zur Verfügung gestellt. Die Verfügbarkeit von starken Computern hat auch direkte Computersimulation von Destillationssäulen erlaubt.

Anwendungen der Destillation

Die Anwendung der Destillation kann in vier Gruppen grob geteilt werden: Laborskala, Industriedestillation, Destillation des Krauts für die Parfümerie und medicinals (Kräuterdestillat), und Lebensmittelverarbeitung. Die letzten zwei sind von den ehemaligen zwei darin in der Verarbeitung von Getränken unverwechselbar verschieden, die Destillation wird als eine wahre Reinigungsmethode nicht verwendet, aber mehr den ganzen volatiles von den Quellmaterialien bis das Destillat zu übertragen.

Der Hauptunterschied zwischen Laborskala-Destillation und Industriedestillation ist, dass Laborskala-Destillation häufig mit der Gruppe klug durchgeführt wird, wohingegen Industriedestillation häufig unaufhörlich vorkommt. In der Gruppe-Destillation ändern sich die Zusammensetzung des Quellmaterials, die Dämpfe der destillierenden Zusammensetzungen und des Destillats während der Destillation. In der Gruppe-Destillation wird ein stiller (geliefert) mit einer Gruppe von Futter-Mischung beladen, die dann in seine Teilbruchteile getrennt wird, die folgend vom flüchtigsten bis weniger flüchtigen, mit den Böden gesammelt werden (am wenigsten oder dem unvergänglichen Bruchteil bleibend), entfernt am Ende. Das stille kann dann wieder geladen werden, und der Prozess wiederholt.

In der dauernden Destillation werden die Quellmaterialien, die Dämpfe und das Destillat an einer unveränderlichen Zusammensetzung durch das sorgfältige Ergänzen des Quellmaterials und das Entfernen von Bruchteilen sowohl vom Dampf als auch von der Flüssigkeit im System behalten. Das läuft auf eine bessere Kontrolle des Trennungsprozesses hinaus.

Idealisiertes Destillationsmodell

Der Siedepunkt einer Flüssigkeit ist die Temperatur, bei der der Dampf-Druck der Flüssigkeit dem Druck in der Flüssigkeit gleichkommt, Luftblasen ermöglichend, sich zu formen ohne, zerquetscht zu werden. Ein spezieller Fall ist der normale Siedepunkt, wo der Dampf-Druck der Flüssigkeit dem umgebenden atmosphärischen Druck gleichkommt.

Es ist ein häufiger Irrtum, den in einer flüssigen Mischung an einem gegebenen Druck jeder Bestandteil am Siedepunkt entsprechend dem gegebenen Druck kocht und sich die Dämpfe jedes Bestandteils getrennt und rein versammeln werden. Das kommt jedoch sogar in einem idealisierten System nicht vor. Idealisierte Modelle der Destillation werden im Wesentlichen durch das Gesetz von Raoult und das Gesetz von Dalton geregelt und nehmen an, dass mit dem Dampf flüssiges Gleichgewicht erreicht wird.

Das Gesetz von Raoult nimmt an, dass ein Bestandteil zum Gesamtdampf-Druck der Mischung im Verhältnis zu seinem Prozentsatz der Mischung und seinem Dampf-Druck, wenn rein, oder kurz und bündig beiträgt: Teilweiser Druck kommt mit dem Dampf-Druck multipliziertem Maulwurf-Bruchteil, wenn rein, gleich. Wenn ein Bestandteil den Dampf-Druck eines anderen Bestandteils ändert, oder wenn die Flüchtigkeit eines Bestandteils von seinem Prozentsatz in der Mischung abhängig ist, wird das Gesetz scheitern.

Das Gesetz von Dalton stellt fest, dass der Gesamtdampf-Druck die Summe des Dampf-Drucks jedes individuellen Bestandteils in der Mischung ist. Wenn eine Mehrteilflüssigkeit geheizt wird, wird sich der Dampf-Druck jedes Bestandteils erheben, so den Gesamtdampf-Druck veranlassend, sich zu erheben. Wenn der Gesamtdampf-Druck den Druck erreicht, der die Flüssigkeit umgibt, kommt das Kochen vor, und Flüssigkeit wendet sich Benzin überall im Hauptteil der Flüssigkeit zu. Bemerken Sie, dass eine Mischung mit einer gegebenen Zusammensetzung einen Siedepunkt an einem gegebenen Druck hat, wenn die Bestandteile gegenseitig auflösbar sind.

Eine Implikation eines Siedepunkts ist, dass leichtere Bestandteile nie sauber "zuerst kochen". Am Siedepunkt, dem ganzen flüchtigen Teileitergeschwür, aber für einen Bestandteil, ist sein Prozentsatz im Dampf dasselbe als sein Prozentsatz des Gesamtdampf-Drucks. Leichtere Bestandteile haben einen höheren teilweisen Druck und werden so im Dampf konzentriert, aber schwerere flüchtige Bestandteile haben auch einen (kleineren) teilweisen Druck und verdampfen notwendigerweise auch, im Dampf weniger konzentriert seiend. Tatsächlich sind Gruppe-Destillation und fractionation durch das Verändern der Zusammensetzung der Mischung erfolgreich. In der Gruppe-Destillation verdampft die Gruppe, der seine Zusammensetzung ändert; in fractionation enthält Flüssigkeit höher in der fractionation Säule mehr Lichter und Eitergeschwüre bei niedrigeren Temperaturen.

Das idealisierte Modell ist im Fall von chemisch ähnlichen Flüssigkeiten, wie Benzol und Toluol genau. In anderen Fällen werden strenge Abweichungen aus dem Gesetz von Raoult und dem Gesetz von Dalton, am berühmtesten in der Mischung von Vinylalkohol und Wasser beobachtet. Diese Zusammensetzungen, wenn geheizt, zusammen, bilden einen azeotrope, der eine Zusammensetzung mit einem Siedepunkt höher oder tiefer ist als der Siedepunkt jeder getrennten Flüssigkeit. Eigentlich werden alle Flüssigkeiten, wenn gemischt und geheizt, azeotropic Verhalten zeigen. Obwohl es rechenbetonte Methoden gibt, die verwendet werden können, um das Verhalten einer Mischung von willkürlichen Bestandteilen zu schätzen, ist die einzige Weise, genaue mit dem Dampf flüssige Gleichgewicht-Daten zu erhalten, durch das Maß.

Es ist nicht möglich, eine Mischung von Bestandteilen durch die Destillation völlig zu reinigen, weil das verlangen würde, dass jeder Bestandteil in der Mischung einen teilweisen Nulldruck hat. Wenn ultrareine Produkte die Absicht sind, dann weiter muss chemische Trennung angewandt werden. Wenn eine binäre Mischung verdampft wird und der andere Bestandteil, z.B ein Salz, teilweisen Nulldruck zu praktischen Zwecken hat, ist der Prozess einfacher und wird Eindampfung in der Technik genannt.

Gruppe-Destillation

Die Heizung einer idealen Mischung von zwei flüchtigen Substanzen A und B (damit, die höhere Flüchtigkeit oder niedrigeren Siedepunkt zu haben), in einer Gruppe-Destillationseinstellung (solcher als in einem Apparat, der in der öffnenden Zahl gezeichnet ist), bis die Mischung kocht, läuft auf einen Dampf über der Flüssigkeit hinaus, die eine Mischung von A und B enthält. Das Verhältnis zwischen A und B im Dampf wird vom Verhältnis in der Flüssigkeit verschieden sein: Das Verhältnis in der Flüssigkeit wird dadurch bestimmt, wie die ursprüngliche Mischung bereit war, während das Verhältnis im Dampf in der flüchtigeren Zusammensetzung, bereichert wird (wegen des Gesetzes von Raoult, sieh oben). Der Dampf geht den Kondensator durch und wird vom System entfernt. Das bedeutet der Reihe nach, dass das Verhältnis von Zusammensetzungen in der restlichen Flüssigkeit jetzt vom anfänglichen Verhältnis verschieden (d. h. in B mehr bereichert ist als die Startflüssigkeit).

Das Ergebnis besteht darin, dass sich das Verhältnis in der flüssigen Mischung ändert, reicher am Bestandteil B werdend. Das veranlasst den Siedepunkt der Mischung sich zu erheben, der der Reihe nach auf einen Anstieg der Temperatur im Dampf hinausläuft, der auf ein sich änderndes Verhältnis von A hinausläuft: B in der Gasphase (weil geht Destillation weiter, gibt es ein zunehmendes Verhältnis von B in der Gasphase). Das läuft auf ein sich langsam änderndes Verhältnis A hinaus: B im Destillat.

Wenn der Unterschied im Dampf-Druck zwischen den zwei Bestandteilen A und B groß ist (allgemein ausgedrückt als der Unterschied in Siedepunkten), wird die Mischung am Anfang der Destillation im Bestandteil A hoch bereichert, und wenn Bestandteil A destilliert davon hat, wird die kochende Flüssigkeit im Bestandteil B bereichert.

Dauernde Destillation

Dauernde Destillation ist eine andauernde Destillation, in der eine flüssige Mischung unaufhörlich (ohne Unterbrechung) gefüttert in den Prozess ist und getrennte Bruchteile unaufhörlich als Produktionsströme entfernt werden, weil Zeit während der Operation geht. Dauernde Destillation erzeugt mindestens zwei Produktionsbruchteile einschließlich mindestens eines flüchtigen Destillat-Bruchteils, der gekocht hat und als ein zu einer Flüssigkeit kondensierter Dampf getrennt gewonnen worden ist. Es gibt immer Böden (oder Rückstand) Bruchteil, der der am wenigsten flüchtige Rückstand ist, der als ein kondensierter Dampf nicht getrennt gewonnen worden ist.

Dauernde Destillation unterscheidet sich von der Gruppe-Destillation in der Rücksicht, die Konzentrationen mit der Zeit nicht ändern sollten. Dauernde Destillation kann an einem unveränderlichen Staat für eine willkürliche Zeitdauer geführt werden. Für jedes Quellmaterial der spezifischen Zusammensetzung sind die Hauptvariablen, die die Reinheit von Produkten in der dauernden Destillation betreffen, das Ebbe-Verhältnis und die Zahl von theoretischen Gleichgewicht-Stufen (praktisch, die Zahl von Tabletten oder die Höhe der Verpackung). Ebbe ist ein Fluss vom Kondensator zurück zur Säule, die ein Wiederverwenden erzeugt, das eine bessere Trennung mit einer gegebenen Zahl von Tabletten erlaubt. Gleichgewicht-Stufen sind ideale Schritte, wo Zusammensetzungen mit dem Dampf flüssiges Gleichgewicht erreichen, den Trennungsprozess wiederholend und bessere Trennung gegeben ein Ebbe-Verhältnis erlaubend. Eine Säule mit einem hohen Ebbe-Verhältnis kann weniger Stufen, aber es Ebben ein großer Betrag von Flüssigkeit haben, eine breite Säule mit einer großen Stockung gebend. Umgekehrt muss eine Säule mit einem niedrigen Ebbe-Verhältnis eine Vielzahl von Stufen haben, so eine höhere Säule verlangend.

Allgemeine Verbesserungen

Sowohl Gruppe als auch dauernde Destillationen können verbessert werden, indem sie von einer fraktionierenden Säule oben auf der Destillationstaschenflasche Gebrauch gemacht wird. Die Säule verbessert Trennung durch die Versorgung einer größeren Fläche für den Dampf und das Kondensat, um in Kontakt einzutreten. Das hilft ihm, am Gleichgewicht für so lange wie möglich zu bleiben. Die Säule kann sogar aus kleinen Subsystemen bestehen ('Tablette' oder 'Teller'), der alle eine bereicherte, kochende flüssige Mischung, alle mit ihrem eigenen mit dem Dampf flüssigen Gleichgewicht enthalten.

Es gibt Unterschiede zwischen Laborskala und Industrieskala-Fraktionieren-Säulen, aber die Grundsätze sind dasselbe. Beispiele von Laborskala-Fraktionieren-Säulen (in der zunehmenden Leistungsfähigkeit) schließen ein:

• Luftkondensator
• Säule von Vigreux (gewöhnlich Laboratorium klettern nur)
• Gepackte Säule (gepackt mit Glasperlen, Metallstücken oder anderem chemisch trägem Material)
• Das Drehen des Band-Destillationssystems.

Laborskala-Destillation

Laborskala-Destillationen werden fast als Gruppe-Destillationen exklusiv geführt. Das Gerät, das in der Destillation manchmal verwendet ist, gekennzeichnet als ein stiller, besteht an einem Minimum eines Wiederboilers oder Topfs, in dem das Quellmaterial geheizt wird, wird ein Kondensator, in dem der erhitzte Dampf zurück zum flüssigen Staat und einem Empfänger abgekühlt wird, in dem das konzentrierte oder Flüssigkeit, genannt das Destillat gereinigt hat, gesammelt. Mehrere Laborskala-Techniken für die Destillation bestehen (sieh auch).

Einfache Destillation

In der einfachen Destillation werden alle heißen erzeugten Dämpfe in einen Kondensator sofort geleitet, der abkühlt und die Dämpfe kondensiert. Deshalb wird das Destillat nicht rein sein - seine Zusammensetzung wird zur Zusammensetzung der Dämpfe bei der gegebenen Temperatur und dem Druck identisch sein, und kann aus dem Gesetz von Raoult geschätzt werden.

Infolgedessen wird einfache Destillation gewöhnlich nur verwendet, um Flüssigkeiten zu trennen, deren sich Siedepunkte außerordentlich unterscheiden (Faustregel ist 25 °C), oder Flüssigkeiten von involatile Festkörpern oder Öle zu trennen. Für diese Fälle ist der Dampf-Druck der Bestandteile gewöhnlich genug verschieden, dass das Gesetz von Raoult wegen des unbedeutenden Beitrags des weniger flüchtigen Bestandteils vernachlässigt werden kann. In diesem Fall kann das Destillat zu seinem beabsichtigten Zweck genug rein sein.

Bruchdestillation

Für viele Fälle werden die Siedepunkte der Bestandteile in der Mischung genug nah sein, dass das Gesetz von Raoult in Betracht gezogen werden muss. Deshalb muss Bruchdestillation verwendet werden, um die Bestandteile gut durch wiederholte Eindampfungskondensationszyklen innerhalb einer gepackten fraktionierenden Säule zu trennen. Diese Trennung, durch aufeinander folgende Destillationen, wird auch Korrektur genannt.

Da die Lösung, gereinigt zu werden, geheizt wird, erheben sich seine Dämpfe zur fraktionierenden Säule. Als es sich erhebt, wird es kühl, sich auf den Kondensator-Wänden und den Oberflächen des sich verpacken lassenden Materials verdichtend. Hier setzt das Kondensat fort, durch die steigenden heißen Dämpfe geheizt zu werden; es verdampft noch einmal. Jedoch, die Zusammensetzung der frischen Dämpfe werden wieder durch das Gesetz von Raoult bestimmt. Jeder Eindampfungskondensationszyklus (hat einen theoretischen Teller genannt), wird eine reinere Lösung des flüchtigeren Bestandteils nachgeben. In Wirklichkeit kommt jeder Zyklus bei einer gegebenen Temperatur an genau derselben Position in der fraktionierenden Säule nicht vor; theoretischer Teller ist so ein Konzept aber nicht eine genaue Beschreibung.

Mehr theoretische Teller führen zu besseren Trennungen. Ein spinnendes Band-Destillationssystem verwendet ein spinnendes Band des Teflons oder Metalls, um die steigenden Dämpfe in den nahen Kontakt mit dem hinuntersteigenden Kondensat zu zwingen, die Zahl von theoretischen Tellern steigernd.

Dampfdestillation

Wie Vakuumdestillation ist Dampfdestillation eine Methode, um Zusammensetzungen zu destillieren, die hitzeempfindlich sind. Die Temperatur des Dampfs ist leichter zu kontrollieren als die Oberfläche eines Heizungselements, und erlaubt eine hohe Rate der Wärmeübertragung, ohne bei einer sehr hohen Temperatur zu heizen. Dieser Prozess ist mit dem Sprudeln des Dampfs durch eine erhitzte Mischung des Rohstoffs verbunden. Nach dem Gesetz von Raoult wird etwas von der Zielzusammensetzung (in Übereinstimmung mit seinem teilweisen Druck) verdampfen. Die Dampf-Mischung wird abgekühlt und kondensiert, gewöhnlich eine Schicht von Öl und eine Schicht von Wasser nachgebend.

Die Dampfdestillation von verschiedenen Gewürzkräutern und Blumen kann auf zwei Produkte hinauslaufen; ein wesentliches Öl sowie ein wässeriges Kräuterdestillat. Die wesentlichen Öle werden häufig in der Parfümerie und aromatherapy verwendet, während die wässerigen Destillate viele Anwendungen in aromatherapy, Lebensmittelverarbeitung und Hautpflege haben.

Vakuumdestillation

Einige Zusammensetzungen haben sehr hohe Siedepunkte. Um solche Zusammensetzungen zu kochen, ist es häufig besser, den Druck zu senken, an dem solche Zusammensetzungen gekocht werden, anstatt die Temperatur zu vergrößern. Sobald der Druck zum Dampf-Druck der Zusammensetzung (bei der gegebenen Temperatur) gesenkt wird, kochend und der Rest des Destillationsprozesses anfangen kann. Diese Technik wird Vakuumdestillation genannt, und es wird im Laboratorium in der Form des Drehevaporators allgemein gefunden.

Diese Technik ist auch für Zusammensetzungen sehr nützlich, die außer ihrer Zergliederungstemperatur am atmosphärischen Druck kochen, und die deshalb durch jeden Versuch zersetzt würden, sie unter dem atmosphärischen Druck zu kochen.

Molekulare Destillation ist Vakuumdestillation unter dem Druck von 0.01 torr. 0.01 torr sind eine Größenordnung über dem Hochvakuum, wo Flüssigkeiten im freien molekularen Fluss-Regime sind, d. h. der freie Mittelpfad von Molekülen mit der Größe der Ausrüstung vergleichbar ist. Die gasartige Phase übt nicht mehr bedeutenden Druck auf die Substanz aus, die, und folglich zu verdampfen ist, die Rate der Eindampfung hängt nicht mehr von Druck ab. D. h. weil die Kontinuum-Annahmen der flüssigen Dynamik nicht mehr gelten, wird Massentransport durch die molekulare Dynamik aber nicht flüssige Dynamik geregelt. So ist ein kurzer Pfad zwischen der heißen Oberfläche und der kalten Oberfläche, normalerweise durch das Verschieben einer Heizplatte notwendig, die mit einem Film des Futters neben einem kalten Teller mit einer Gesichtslinie zwischen bedeckt ist. Molekulare Destillation wird industriell für die Reinigung von Ölen verwendet.

Luftempfindliche Vakuumdestillation

Einige Zusammensetzungen haben hohe Siedepunkte sowie empfindliche Luft zu sein. Ein einfaches Vakuumdestillationssystem, kann wie veranschaulicht, oben verwendet werden, wodurch das Vakuum durch ein träges Benzin ersetzt wird, nachdem die Destillation abgeschlossen ist. Jedoch ist das ein weniger befriedigendes System, wenn man wünscht, Bruchteile unter einem reduzierten Druck zu sammeln. Um das zu tun, kann ein "Kuh-" oder "Schwein"-Adapter zum Ende des Kondensators, oder für bessere Ergebnisse oder für sehr Luft empfindliche Zusammensetzungen hinzugefügt werden ein Dreieck-Apparat von Perkin kann verwendet werden.

Das Perkin Dreieck, hat Mittel über eine Reihe des Glases, oder Teflon-Klapse dazu erlaubt Bruchteilen, vom Rest des stillen ohne den Hauptkörper der Destillation isoliert zu werden, die entweder vom Vakuum oder von der Hitzequelle wird entfernt, und kann so in einem Staat der Ebbe bleiben. Um das zu tun, wird die Probe zuerst vom Vakuum mittels der Klapse isoliert, das Vakuum über die Probe wird dann durch ein träges Benzin (wie Stickstoff oder Argon) ersetzt und kann dann stoppered und entfernt sein. Ein frischer Sammlungsbehälter kann dann zum System hinzugefügt werden, hat ausgeleert und hat sich zurück ins Destillationssystem über die Klapse verbunden, um einen zweiten Bruchteil und so weiter zu sammeln, bis alle Bruchteile gesammelt worden sind.

Kurze Pfad-Destillation

Kurze Pfad-Destillation ist eine Destillationstechnik, die mit dem Destillat verbunden ist, eine kurze Entfernung, häufig nur einige Zentimeter reisend, und normalerweise am reduzierten Druck getan wird. Ein klassisches Beispiel würde eine Destillation sein, die das Destillat einschließt, das von einem Glasfässchen bis einen anderen ohne das Bedürfnis nach einem Kondensator reist, der die zwei Räume trennt. Diese Technik wird häufig für Zusammensetzungen verwendet, die bei hohen Temperaturen nicht stabil sind oder kleine Beträge der Zusammensetzung zu reinigen. Der Vorteil besteht darin, dass die Heizungstemperatur (am reduzierten Druck) beträchtlich niedriger sein kann als der Siedepunkt der Flüssigkeit am Standarddruck, und das Destillat nur eine kurze Entfernung vor dem Kondensieren reisen muss. Ein kurzer Pfad stellt sicher, dass wenig Zusammensetzung auf den Seiten des Apparats verloren wird. Der Kugelrohr ist eine Art kurzer Pfad-Destillationsapparat, die häufig vielfache Räume enthalten, um Destillat-Bruchteile zu sammeln.

Zonendestillation

Zonendestillation ist ein Destillationsprozess im langen Behälter mit dem teilweisen Schmelzen der raffinierten Sache in der bewegenden flüssigen Zone und Kondensation des Dampfs in der festen Phase an Kondensat, das im kalten Gebiet zieht. Der Prozess wird in der Theorie gearbeitet. Wenn sich Zonenheizung von der Spitze bis den Boden des Behälters dann bewegt, formt sich das feste Kondensat mit dem unregelmäßigen Unreinheitsvertrieb. Dann kann der reinste Teil des Kondensats als Produkt herausgezogen werden. Der Prozess kann oft durch das Bewegen (ohne Umsatz) vom erhaltenen Kondensat zum untersten Teil des Behälters auf dem Platz der raffinierten Sache wiederholt werden. Der unregelmäßige Unreinheitsvertrieb im Kondensat (der Leistungsfähigkeit der Reinigung ist), Zunahmen mit der Zahl von Wiederholungen des Prozesses.

Destillation von Zone ist ein Destillationsanalogon der Zonenrekristallisierung. Der Unreinheitsvertrieb im Kondensat wird durch bekannte Gleichungen der Zonenrekristallisierung mit verschiedenen Zahlen der Wiederholung des Prozesses - mit dem Ersatzvertrieb effizienter k der Kristallisierung auf dem Trennungsfaktor α der Destillation beschrieben. (Literatur: Kravchenko, Destillation von A.I. Zone: eine neue Methode, sich//Probleme der Atomwissenschaft und Technologie, 2011 zu verfeinern. - N. 6 - Reihe: "Vakuum, reine Materialien, Supraleiter" (19). - P. 24-26. [in Russisch]. - http://vant.kipt.kharkov.ua)

Andere Typen

• Der Prozess der reaktiven Destillation ist mit dem Verwenden des Reaktionsbehälters als das stille verbunden. In diesem Prozess kocht das Produkt gewöhnlich bedeutsam tiefer als seine Reaktionspartner. Da das Produkt von den Reaktionspartnern gebildet wird, wird es verdunstet und von der Reaktionsmischung entfernt. Diese Technik ist ein Beispiel eines dauernden gegen einen Gruppe-Prozess; Vorteile schließen weniger Ausfallzeit ein, um den Reaktionsbehälter wegen des Ausgangsmaterials und weniger workup anzuklagen.
• Katalytische Destillation ist der Prozess, durch den die Reaktionspartner katalysiert werden destilliert seiend, um unaufhörlich die Produkte von den Reaktionspartnern zu trennen. Diese Methode wird verwendet, um zu helfen, Gleichgewicht-Reaktionen erreichen Vollziehung.
• Pervaporation ist eine Methode für die Trennung von Mischungen von Flüssigkeiten durch die teilweise Eindampfung durch eine nichtporöse Membran.
• Ex-Zugdestillation wird als Destillation in Gegenwart von einem mischbaren, hohen Kochen, relativ unvergänglichem Bestandteil, dem Lösungsmittel definiert, das keinen azeotrope mit den anderen Bestandteilen in der Mischung bildet.
• Blitz-Eindampfung (oder teilweise Eindampfung) sind die teilweise Eindampfung, die vorkommt, wenn ein durchtränkter flüssiger Strom die Verminderung des Drucks durch das Durchführen einer drosselnden Klappe oder anderen drosselnden Geräts erlebt. Dieser Prozess ist eine der einfachsten Einheitsoperationen, zu einer Destillation mit nur einer Gleichgewicht-Bühne gleichwertig seiend.
• Codistillation ist Destillation, die auf Mischungen durchgeführt wird, in denen die zwei Zusammensetzungen nicht mischbar sind.

Der Einheitsprozess der Eindampfung kann auch "Destillation" genannt werden:

• In der Dreheindampfung wird ein Vakuumdestillationsapparat verwendet, um Hauptteil-Lösungsmittel von einer Probe zu entfernen. Normalerweise wird das Vakuum durch einen Wassersaugapparat oder eine Membranenpumpe erzeugt.
• In einem kugelrohr wird ein kurzer Pfad-Destillationsapparat normalerweise (allgemein in der Kombination mit einem (hohen) Vakuum) verwendet, um hoch das Kochen (> 300 °C) Zusammensetzungen zu destillieren. Der Apparat besteht aus einem Ofen, in den die Zusammensetzung, destilliert zu sein, ein Empfang-Teil gelegt wird, der außerhalb des Ofens und eines Mittels ist, die Probe rotieren zu lassen. Das Vakuum wird normalerweise durch das Verwenden einer Hochvakuum-Pumpe erzeugt.

• Trockene Destillation oder zerstörende Destillation, trotz des Namens, sind nicht aufrichtig Destillation, aber eher eine chemische Reaktion bekannt als pyrolysis, in dem feste Substanzen in einer trägen oder abnehmenden Atmosphäre geheizt werden und irgendwelche flüchtigen Bruchteile, hoch kochende Flüssigkeiten und Produkte von pyrolysis enthaltend, gesammelt werden. Die zerstörende Destillation von Holz, um Methanol zu geben, ist die Wurzel seiner gemeinsamen Bezeichnung - Holzalkohol.
• Stopp-Destillation ist eine analoge Methode des Reinigungsverwendens, das statt der Eindampfung friert. Es ist nicht aufrichtig Destillation, aber eine Rekristallisierung, wo das Produkt der geistige Mutter-Getränk ist, und erzeugt zur Destillation gleichwertige Produkte nicht. Dieser Prozess wird in der Produktion von Eisbier und Eiswein verwendet, um Vinylalkohol und Zuckerinhalt beziehungsweise zu vergrößern. Es wird auch verwendet, um Calvados zu erzeugen. Verschieden von der Destillation konzentriert Stopp-Destillation giftigen congeners, anstatt sie zu entfernen.

Destillation von Azeotropic

Wechselwirkungen zwischen den Bestandteilen der Lösung schaffen zur Lösung einzigartige Eigenschaften, weil die meisten Prozesse nichtideale Mischungen zur Folge haben, wo das Gesetz von Raoult nicht hält. Solche Wechselwirkungen können auf ein unveränderliches Kochen azeotrope hinauslaufen, der sich benimmt, als ob es eine reine Zusammensetzung (d. h., Eitergeschwüre bei einer einzelnen Temperatur statt einer Reihe) war. An einem azeotrope enthält die Lösung den gegebenen Bestandteil in demselben Verhältnis wie der Dampf, so dass Eindampfung die Reinheit nicht ändert, und Destillation Trennung nicht bewirkt. Zum Beispiel bilden Äthyl-Alkohol und Wasser einen azeotrope von 95.6 % an 78.1 °C.

Wenn der azeotrope genug rein für den Gebrauch nicht betrachtet wird, dort bestehen Sie einige Techniken, um den azeotrope zu brechen, um ein reines Destillat zu geben. Dieser Satz von Techniken ist als azeotropic Destillation bekannt. Einige Techniken erreichen das durch "das Springen" über die azeotropic Zusammensetzung (durch das Hinzufügen eines zusätzlichen Bestandteils, um einen neuen azeotrope, oder durch das Verändern des Drucks zu schaffen). Andere arbeiten durch chemisch oder physisch das Entfernen oder Absondern von der Unreinheit. Zum Beispiel, um Vinylalkohol außer 95 % zu reinigen, kann ein trocknender Agent oder (Sikkativ wie Pottasche) hinzugefügt werden, um das auflösbare Wasser in unlösliches Wasser der Kristallisierung umzuwandeln. Molekulare Siebe werden häufig für diesen Zweck ebenso verwendet.

Unvermischbare Flüssigkeiten, wie Wasser und Toluol, bilden leicht azeotropes. Allgemein werden diese azeotropes ein niedriges Kochen azeotrope genannt, weil der Siedepunkt des azeotrope niedriger ist als der Siedepunkt jedes reinen Bestandteils. Die Temperatur und Zusammensetzung des azeotrope werden vom Dampf-Druck der reinen Bestandteile ohne Gebrauch des Gesetzes von Raoult leicht vorausgesagt. Der azeotrope wird in einer Destillationseinstellung durch das Verwenden eines flüssig-flüssigen Separators (ein Dekantiergefäß) leicht gebrochen, um die zwei flüssigen Schichten zu trennen, die oben kondensiert werden. Nur eine der zwei flüssigen Schichten werden zur Destillationseinstellung flüssig wiedergemacht.

Hoch besteht das Kochen azeotropes, wie eine 20 Gewicht-Prozent-Mischung von Salzsäure in Wasser, auch. Wie einbezogen, durch den Namen ist der Siedepunkt des azeotrope größer als der Siedepunkt jedes reinen Bestandteils.

Um azeotropic Destillationen und böse Destillationsgrenzen, solcher als im DeRosier Problem zu brechen, ist es notwendig, die Zusammensetzung des leichten Schlüssels im Destillat zu vergrößern.

Das Brechen eines azeotrope mit der Einrichtungsdruck-Manipulation

Die Siedepunkte von Bestandteilen in einem azeotrope überlappen, um ein Band zu bilden. Durch das Herausstellen eines azeotrope zu einem positiven oder Vakuumdruck ist es möglich, den Siedepunkt eines Bestandteils weg von anderem durch die Ausnutzung der sich unterscheidenden Dampf-Druck-Kurven von jedem zu beeinflussen; die Kurven können am Azeotropic-Punkt überlappen, aber werden kaum sein bleiben identisch weiter entlang der Druck-Achse jede Seite des Azeotropic-Punkts. Wenn die Neigung groß genug ist, überlappen die zwei Siedepunkte nicht mehr, und so verschwindet das azeotropic Band.

Diese Methode kann das Bedürfnis entfernen, andere Chemikalien zu einer Destillation hinzuzufügen, aber es hat zwei potenzielle Nachteile.

Unter dem negativen Druck ist die Macht für eine Vakuumquelle erforderlich, und die reduzierten Siedepunkte der Destillate verlangt, dass der Kondensator Kühler geführt wird, um Destillat-Dämpfe zu verhindern, die gegen die Vakuumquelle verlieren werden. Vergrößerte kühl werdende Anforderungen werden häufig zusätzliche Energie und vielleicht neue Ausrüstung oder eine Änderung des Kühlmittels verlangen.

Wechselweise, wenn positiver Druck erforderlich ist, kann Standardglas nicht verwendet werden, Energie muss für die Druckbeaufschlagung verwendet werden, und es gibt eine höhere Chance von Seitenreaktionen, die in der Destillation wie Zergliederung wegen der höheren zum Wirkungskochen erforderlichen Temperaturen vorkommen.

Eine Einrichtungsdestillation wird sich auf eine Druck-Änderung in einer Richtung, entweder positiv oder negativ verlassen.

Destillation des Druck-Schwingens

Destillation des Druck-Schwingens ist im Wesentlichen dasselbe, weil die Einrichtungsdestillation gepflegt hat, azeotropic Mischungen zu brechen, aber hier kann sowohl positiver als auch negativer Druck verwendet werden.

Das hat einen wichtigen Einfluss auf die Selektivität der Destillation und erlaubt einem Chemiker, einen solchen Prozess zu optimieren, dass weniger Extreme des Drucks und der Temperatur erforderlich sind und weniger Energie verbraucht wird. Das ist in kommerziellen Anwendungen besonders wichtig.

Destillation des Druck-Schwingens wird während der Industriereinigung von Ethylacetat nach seiner katalytischen Synthese von Vinylalkohol verwendet.

Industriedestillation

In großem Umfang Industriedestillationsanwendungen schließen sowohl Gruppe als auch dauernd unbedeutend, Vakuum, azeotropic, Ex-Zug-, und Dampfdestillation ein. Die am weitesten verwendeten Industrieanwendungen der dauernden Steady-Statebruchdestillation sind in Erdölraffinerien, petrochemischen und chemischen Werken und Erdgas-Verarbeitungswerken.

Industriedestillation wird normalerweise in großen, vertikalen zylindrischen Säulen durchgeführt, die als Destillationstürme oder Destillationssäulen mit Diametern im Intervall von ungefähr 65 Zentimeter bis 16 Meter und Höhen im Intervall von ungefähr 6 Metern bis 90 Metern oder mehr bekannt sind. Wenn das Prozess-Futter eine verschiedene Zusammensetzung, als im Destillieren groben Öls, flüssiger Ausgänge an Zwischenräumen hat, berücksichtigt die Säule den Abzug von verschiedenen Bruchteilen oder Produkten, die verschiedene Siedepunkte haben oder Reihen kochen. 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 und werden häufig die Böden genannt.

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 downflowing Ebbe-Flüssigkeit das Abkühlen und die Kondensation der upflowing Dämpfe zur Verfügung, die dadurch die Leistungsfähigkeit des Destillationsturms vergrößern. Je mehr Ebbe, die 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, mehr Ebbe, die für eine gegebene gewünschte Trennung, weniger die Zahl von theoretischen erforderlichen Tellern zur Verfügung gestellt wird.

Solche fraktionierenden Industrietürme werden auch in der Lufttrennung verwendet, flüssigen Sauerstoff, flüssigen Stickstoff und hohes Reinheitsargon erzeugend. Die Destillation von chlorosilanes ermöglicht auch die Produktion von Silikon der hohen Reinheit für den Gebrauch als ein Halbleiter.

Design und Operation eines Destillationsturms 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 Destillationstürmen normalerweise niedriger als diese einer theoretischen effizienten 100-%-Gleichgewicht-Bühne. Folglich braucht ein Destillationsturm mehr Tablette als die Zahl von theoretischen mit dem Dampf flüssigen Gleichgewicht-Stufen.

Im modernen Industriegebrauch wird ein sich verpacken lassendes Material in der Säule statt Tablette verwendet, wenn Tiefdruck-Fälle über die Säule erforderlich sind. Andere Faktoren, die Verpackung bevorzugen, sind: Vakuumsysteme, kleinere Diameter-Säulen, zerfressende Systeme, Systeme, die für das Schäumen, Systeme anfällig sind, die niedrige flüssige Stockung und Gruppe-Destillation verlangen. Umgekehrt sind Faktoren, die Teller-Säulen bevorzugen: Die Anwesenheit von Festkörpern in Futter, hohen flüssigen Raten, großen Säulendiametern, komplizierten Säulen, Säulen mit der breiten Futter-Zusammensetzungsschwankung, Säulen mit einer chemischen Reaktion, Absorptionssäulen, Säulen, die durch Fundament-Gewicht-Toleranz, niedrige flüssige Rate, großes Umlegverhältnis und jene Prozesse beschränkt sind, unterwirft, um Wogen zu bearbeiten.

Dieses sich verpacken lassende Material kann entweder zufällige abgeladene Verpackung (1-3" breit) wie Ringe von Raschig oder strukturiertes Metallblech sein. 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 mit dem Dampf flüssigen Gleichgewichts vertritt, ist die mit dem Dampf flüssige Gleichgewicht-Kurve in einer gepackten Säule dauernd. Jedoch, wenn man gepackte Säulen modelliert, ist es nützlich, mehrere "theoretische Stufen" 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.

Ein anderer Faktor zusätzlich zur sich verpacken lassenden Gestalt und Fläche, die die Leistung der zufälligen oder strukturierten Verpackung betrifft, ist die Flüssigkeit und der Dampf-Vertrieb, der ins gepackte Bett eingeht. Die Zahl von theoretischen Stufen, die erforderlich sind, eine gegebene Trennung zu machen, wird mit einem spezifischen Dampf am flüssigen Verhältnis berechnet. Wenn die Flüssigkeit und der Dampf über das oberflächliche Turm-Gebiet nicht gleichmäßig verteilt werden, weil es ins gepackte Bett eingeht, wird die Flüssigkeit zum Dampf-Verhältnis im gepackten Bett nicht richtig sein, und die erforderliche Trennung wird nicht erreicht. Die Verpackung wird scheinen, richtig nicht zu arbeiten. Die Höhe, die eines theoretischen Tellers (HETP) gleichwertig ist, wird größer sein als erwartet. Das Problem ist nicht die Verpackung von sich, aber dem Mal-Vertrieb der Flüssigkeiten, die ins gepackte Bett eingehen. Flüssiger Mal-Vertrieb ist öfter das Problem als Dampf. Das Design der flüssigen Verteiler hat gepflegt, das Futter einzuführen, und die Ebbe zu einem gepackten Bett ist zum Lassen die Verpackung kritisch dafür maximale Leistungsfähigkeit durchführen. Methoden, die Wirksamkeit eines flüssigen Verteilers zu bewerten, um die Flüssigkeit gleichmäßig zu verteilen, die in ein gepacktes Bett eingeht, können in Verweisungen gefunden werden. Beträchtliche Arbeit so gewesen getan zu diesem Thema durch Fractionation Research, Inc. (allgemein bekannt wie FREITAG).

Mehrwirkungsdestillation

Die Absicht der Mehrwirkungsdestillation ist, die Energieeffizienz des Prozesses, für den Gebrauch im Entsalzen, oder in einigen Fällen eine Bühne in der Produktion von ultrareinem Wasser zu vergrößern. Die Zahl von Effekten ist zum Kilowatt proportional · h/m von Wasser hat Zahl wieder erlangt, und bezieht sich auf das Volumen von Wasser, das pro Einheit der Energie im Vergleich zur Destillation der einzelnen Wirkung wieder erlangt ist. Eine Wirkung ist ungefähr 636 Kilowatt · h/m.

• Mehrstufenblitz-Destillation Kann mehr als 20 Effekten mit dem Thermalenergieeingang, wie erwähnt, im Artikel erreichen.
• Dampf-Kompressionseindampfung Kommerzielle groß angelegte Einheiten kann ungefähr 72 Effekten mit dem elektrischen Energieeingang gemäß Herstellern erreichen.

Es gibt viele andere Typen von Mehrwirkungsdestillationsprozessen, einschließlich eines verwiesenen auf als einfach Mehrwirkungsdestillation (MED), in der vielfache Räume, mit vorläufigen Hitzeex-Wechslern, verwendet werden.

Destillation in der Lebensmittelverarbeitung

Destillierte Getränke

Kohlenhydrat enthaltenden Pflanzenmaterialien wird erlaubt, zu gären, eine verdünnte Lösung von Vinylalkohol im Prozess erzeugend. Geister wie Whisky und Rum sind durch das Destillieren dieser verdünnten Lösungen von Vinylalkohol bereit. Bestandteile außer Vinylalkohol, einschließlich Wassers, esters, und anderen alcohols, werden im Kondensat gesammelt, die für den Geschmack nach dem Getränk verantwortlich sind.

Galerie

Referenzen

Weiterführende Literatur

• Needham, Joseph (1980). Wissenschaft und Zivilisation in China. Universität von Cambridge Presse. Internationale Standardbuchnummer 052108573X.

Links

• Alkohol-Destillation
• Fallstudie: Erdöldestillation