Hva er destillasjon med flere komponenter?

Multikomponentdestillasjon er en kjemisk prosess der en blanding av flyktige forbindelser skilles ut basert på kokepunktene. Prosessen skjer i en destillasjonskolonne, en vertikal stabling av brett eller trinn hvor komponenter i deres væske- og dampfaser eksistere sammen. Når blandingen beveger seg oppover i kolonnen, konsentrerer høykokende forbindelser seg på lavere trinn, mens lavkokende forbindelser konsentrerer seg om høyere trinn.

Destillasjonskolonner bruker grunnleggende prinsipper for flytende-likevektsblandinger. Når varme tilføres en væske, øker væskens temperatur til den når kokepunktet (BP). Hos BP forårsaker ekstra energi ikke en temperaturøkning; snarere bruker molekylene det for å unnslippe væskefasen og bli en gass.

Energien som absorberes av det nye gassmolekylet er ikke lenger tilgjengelig for å varme opp det neste flytende molekylet. Når væsken koker, avkjøles den også fra fravær av energi som holder gassmolekylene i en gassfase. Denne avkjøling vil føre til at noen av gassmolekylene kondenserer til væske igjen og frigjør fordampingsenergien. Energien som frigjøres klarer å varme opp væsken. Ved likevektsforhold tilsvarer fordampningshastigheten kondensasjonshastigheten.

I en multikomponent destillasjonskolonne etableres en likevektsblanding på hvert trinn. Det er en konstant kilde av ny energi tilført bunnen av kolonnen. Denne varmen får noen av gassfasemolekylene til den mest flyktige forbindelsen på hvert trinn, den med lavest BP, til å stige til neste trinn. På dette høyere stadiet vil blandingen prøve å komme i likevekt igjen. Molekylene som kommer nedenfra kan ha for høy BP til å fordampe på dette stadiet, slik at de akkumuleres i væskefasen.

Etter hvert blir væsken i hvert trinn konsentrert i en eller flere av komponentene. Sidestrømmer kan tas av i ett eller flere trinn. Væskestrømmene vil bli konsentrert i en eller flere komponenter, og ytterligere destillasjonstrinn kan være nødvendig.

Petroleum destilleres typisk til fraksjoner via multikomponentdestillasjon. En fraksjon er en rekke lignende forbindelser med nær BP som kan behandles som en enkelt forbindelse. Bensin er et eksempel. En gass med lav BP kan tas fra toppen av kolonnen og krever ikke videre behandling.

Utformingen av en multikomponentdestillasjon krever kompliserte beregninger. Parametredesignparametrene inkluderer å spesifisere antall trinn, matetrinnet til råstoffet, trinnene hvor produktstrømmene fjernes og varmen som trengs for å drive kolonnen. Spesialiserte datamaskinprogrammer med multikomponentdestillasjon utfører disse beregningene, men ingeniører lærer fremdeles grafiske løsningsmetoder for å forstå prosessen.