Hvad er destillation med flere komponenter?
Multikomponentdestillation er en kemisk proces, hvor en blanding af flygtige forbindelser adskilles baseret på deres kogepunkter. Processen finder sted i en destillationssøjle, en lodret stabling af bakker eller trin, hvorpå komponenter i deres væske- og dampfaser eksistere hinanden. Når blandingen bevæger sig op ad søjlen, koncentrerer høje kogende forbindelser sig på lavere trin, mens lavkogende forbindelser koncentrerer sig om højere trin.
Destillationssøjler bruger grundlæggende principper for blandinger af væske / damp-ligevægt. Når varme tilføres en væske, stiger væskeens temperatur, indtil det når kogepunktet (BP). Ved BP forårsager yderligere energi ikke en temperaturstigning; snarere bruger molekylerne det til at undslippe den flydende fase og blive en gas.
Den energi, der absorberes af det nye gasmolekyle, er ikke længere tilgængelig til at opvarme det næste flydende molekyle. Når væsken koger, afkøles den også fra fraværet af energi, der holder gasmolekylerne i en gasfase. Denne afkøling får nogle af gasmolekylerne til at kondensere til væske igen og frigiver fordampningsenergien. Den frigjorte energi er i stand til at genopvarme væsken. Ved ligevægtsbetingelser er fordampningshastigheden lig med kondensationshastigheden.
I en multikomponentdestillationskolonne etableres en ligevægtsblanding på hvert trin. Der er en konstant kilde af ny energi, der leveres til bunden af søjlen. Denne varme får nogle af gasfasemolekylerne i den mest flygtige forbindelse på hvert trin, den med den laveste BP, til at stige til det næste trin. På dette højere trin vil blandingen forsøge at komme i ligevægt igen. Molekylerne, der kommer nedenfra, kan have for høj BP til at fordampe på dette trin, så de ophobes i væskefasen.
Til sidst koncentreres væsken i hvert trin i en eller flere af komponenterne. Sidestrømme kan fjernes i et eller flere trin. Væskestrømmene koncentreres i en eller flere komponenter, og yderligere destillationstrin kan være nødvendigt.
Petroleum destilleres typisk til fraktioner via multikomponentdestillation. En fraktion er en række lignende forbindelser med tæt BP, der kan behandles som en enkelt forbindelse. Benzin er et eksempel. En lav BP-gas kan fjernes fra toppen af søjlen og kræver ikke yderligere behandling.
Konstruktionen af en multikomponentdestillation kræver komplekse beregninger. Søjledesignparametrene inkluderer specificering af antallet af trin, tilførselsstadiet for råmaterialet, de trin, hvor produktstrømme fjernes, og den varme, der er nødvendig for at drive kolonnen. Specialiserede multikomponentdestillationscomputerprogrammer udfører disse beregninger, men ingeniører lærer stadig grafiske løsningsmetoder for at forstå processen.