Co je vícesložková destilace?
Vícesložková destilace je chemický proces, ve kterém se směs těkavých sloučenin odděluje na základě jejich teplot varu. Proces probíhá v destilační koloně, ve vertikálním stohování misek nebo stupňů, na kterých koexistují složky v jejich kapalné a parní fázi. Když se směs pohybuje nahoru kolonou, sloučeniny s vysokou teplotou varu se koncentrují na nižších stupních, zatímco sloučeniny s nízkou teplotou varu se koncentrují na vyšších stupních.
Destilační kolony používají základní principy rovnovážných směsí kapalina-pára. Když se teplo aplikuje na kapalinu, teplota kapaliny stoupá, dokud nedosáhne bodu varu (BP). U BP nezpůsobuje další energie zvýšení teploty; molekuly jej spíše používají k úniku z kapalné fáze a stávají se plynem.
Energie absorbovaná novou molekulou plynu již není k dispozici pro zahřívání další molekuly kapaliny. Jak se kapalina vaří, ochlazuje se také nepřítomnost energie, která udržuje molekuly plynu v plynné fázi. Toto chlazení způsobí opětovné kondenzování některých molekul plynu v kapalinu a uvolnění energie odpařování. Uvolněná energie je schopna kapalinu znovu ohřát. V rovnovážných podmínkách se rychlost odpařování rovná rychlosti kondenzace.
Ve vícesložkové destilační koloně se v každém stupni vytvoří rovnovážná směs. Na dno kolony je stálý zdroj nové energie. Toto teplo způsobí, že některé z plynně fázových molekul nejprchavější sloučeniny v každém stádiu, jedna s nejnižším BP, stoupají do dalšího stádia. V tomto vyšším stádiu se směs znovu pokusí dosáhnout rovnováhy. Molekuly přicházející zespodu mohou mít v tomto stadiu příliš vysokou koncentraci BP, takže se hromadí v kapalné fázi.
Nakonec se kapalina v každém stupni koncentruje v jedné nebo více složkách. Boční toky mohou být odebírány v jedné nebo více fázích. Kapalné proudy budou koncentrovány do jedné nebo více složek a mohou být nutné další destilační kroky.
Ropa se obvykle destiluje na frakce pomocí vícesložkové destilace. Frakcí je řada podobných sloučenin s blízkým BP, které lze zpracovat jako jednu sloučeninu. Příkladem je benzín. Plyn s nízkým obsahem BP může být odebrán z horní části kolony a nevyžaduje další zpracování.
Návrh vícesložkové destilace vyžaduje složité výpočty. Konstrukční parametry kolony zahrnují specifikaci počtu stupňů, dodávacího stupně suroviny, fází, ve kterých se odstraňují toky produktů, a tepla potřebného k pohonu kolony. Tyto výpočty provádějí specializované vícesložkové počítačové programy destilace, ale inženýři se stále učí metodám grafického řešení, aby tento proces pochopili.