Çok Bileşenli Damıtma Nedir?

Çok bileşenli damıtma, uçucu bileşiklerin bir karışımının kaynama noktalarına göre ayrıldığı kimyasal bir işlemdir. İşlem, bir damıtma kolonunda, sıvı ve buhar fazlarındaki bileşenlerin bir arada bulunduğu tepsilerin veya aşamaların dikey istiflenmesinde gerçekleşir. Karışım kolonu hareket ettirirken, yüksek kaynama noktalı bileşikler düşük aşamalarda konsantre olurken düşük kaynama noktalı bileşikler yüksek aşamalarda konsantre olur.

Damıtma kolonları, sıvı-buhar denge karışımlarının temel prensiplerini kullanır. Bir sıvıya ısı uygulandığında, sıvının sıcaklığı kaynama noktasına (BP) ulaşana kadar yükselir. BP'de, ek enerji sıcaklık artışına neden olmaz; aksine, moleküller sıvı fazdan kaçmak ve bir gaz haline gelmek için kullanırlar.

Yeni gaz molekülü tarafından emilen enerji, bir sonraki sıvı molekülü ısıtmak için artık mevcut değildir. Sıvı kaynadıkça, gaz moleküllerini bir gaz fazında tutan enerjinin yokluğundan da soğuyor. Bu soğutma, bazı gaz moleküllerinin tekrar sıvı haline gelmesine ve buharlaşma enerjisini serbest bırakmasına neden olacaktır. Serbest kalan enerji, sıvıyı yeniden ısıtabilir. Denge koşullarında buharlaşma hızı, yoğuşma hızına eşittir.

Çok bileşenli bir damıtma kolonunda, her aşamada bir denge karışımı oluşturulur. Sütunun altına sabit bir yeni enerji kaynağı vardır. Bu ısı, en düşük BP olan her aşamadaki en uçucu bileşiğin gaz-faz moleküllerinin bir kısmının bir sonraki aşamaya yükselmesine neden olur. Bu daha yüksek aşamada, karışım tekrar dengeye gelmeye çalışacaktır. Aşağıdan gelen moleküller bu aşamada buharlaşmak için çok yüksek bir BP'ye sahip olabilir, bu nedenle sıvı fazda birikir.

Sonunda, her aşamadaki sıvı, bileşenlerin bir veya daha fazlasında konsantre hale gelir. Yan akımlar bir veya daha fazla aşamada çıkarılabilir. Sıvı akışlar bir veya daha fazla bileşende konsantre olacak ve ilave damıtma adımları gerekli olabilir.

Petrol tipik olarak çok bileşenli damıtma yoluyla fraksiyonlara damıtılır. Bir fraksiyon, tek bir bileşik olarak muamele edilebilecek yakın BP'ye sahip benzer bileşiklerin bir aralığıdır. Benzin bir örnektir. Düşük bir BP gazı kolonun tepesinden alınabilir ve daha fazla işlem gerektirmez.

Çok bileşenli bir damıtma tasarımı, karmaşık hesaplamalar gerektirir. Sütun tasarım parametreleri, aşama sayısını, ham maddenin besleme aşamasını, ürün akışlarının kaldırıldığı aşamaları ve sütunu çalıştırmak için gereken ısıyı belirtmeyi içerir. Özel çok bileşenli damıtma bilgisayar programları bu hesaplamaları yapar, ancak mühendisler süreci anlamak için hala grafiksel çözüm yöntemleri öğrenirler.