Что такое многокомпонентная дистилляция?

Многокомпонентная дистилляция - это химический процесс, в котором смесь летучих соединений разделяется в зависимости от их температуры кипения. Процесс происходит в дистилляционной колонне, вертикальной укладке тарелок или ступеней, на которых сосуществуют компоненты в их жидкой и паровой фазах. Когда смесь перемещается вверх по колонне, высококипящие соединения концентрируются на более низких ступенях, а низкокипящие соединения концентрируются на более высоких ступенях.

В дистилляционных колоннах используются основные принципы парожидкостных равновесных смесей. Когда тепло подается на жидкость, температура жидкости повышается, пока не достигнет точки кипения (BP). В БП дополнительная энергия не вызывает повышения температуры; скорее, молекулы используют его, чтобы избежать жидкой фазы и стать газом.

Энергия, поглощенная новой молекулой газа, больше не доступна для нагрева следующей молекулы жидкости. Когда жидкость кипит, она также охлаждается из-за отсутствия энергии, удерживающей молекулы газа в газовой фазе. Это охлаждение приведет к тому, что некоторые молекулы газа снова конденсируются в жидкость, высвобождая энергию испарения. Высвобождаемая энергия способна нагревать жидкость. В условиях равновесия скорость испарения равна скорости конденсации.

В многокомпонентной дистилляционной колонне равновесная смесь устанавливается на каждой стадии. Постоянный источник новой энергии поступает в нижнюю часть колонны. Это тепло заставляет некоторые газофазные молекулы самого летучего соединения на каждой стадии, той, которая имеет самое низкое АД, подниматься до следующей стадии. На этой более высокой стадии смесь снова попытается прийти в равновесие. Молекулы, приходящие снизу, могут иметь слишком высокое АД, чтобы испаряться на этой стадии, поэтому они накапливаются в жидкой фазе.

В конце концов, жидкость на каждой стадии концентрируется в одном или нескольких компонентах. Побочные потоки могут быть сняты на одном или нескольких этапах. Потоки жидкости будут концентрироваться в одном или нескольких компонентах, и могут потребоваться дополнительные стадии дистилляции.

Нефть обычно перегоняется на фракции многокомпонентной перегонкой. Фракция - это ряд похожих соединений с близким АД, которые можно рассматривать как одно соединение. Бензин является примером. Газ с низким BP может быть удален из верхней части колонны и не требует дальнейшей обработки.

Конструкция многокомпонентной дистилляции требует сложных расчетов. Конструктивные параметры колонны включают в себя указание количества стадий, стадии подачи сырья, стадий, на которых удаляются потоки продукта, и тепла, необходимого для привода колонны. Специализированные компьютерные программы многокомпонентной дистилляции выполняют эти вычисления, но инженеры все еще изучают графические методы решения, чтобы понять процесс.