تقطیر جزء به جزء جداسازی اجزای مختلف از یک مخلوط همگن مایع است. هر جزء معمولاً دارای نقطه جوش و فشار بخار متفاوتی نسبت به بقیه است، بنابراین تقطیر کسری را می توان با اعمال گرادیان دما به دست آورد.

اجزای مختلف در مراحل یا سطوح مختلف راه اندازی متراکم می شوند، که می تواند یک مجموعه کوچک متشکل از ظروف شیشه ای آزمایشگاهی و سایر تجهیزات باشد. عملیات صنعتی در مقیاس بزرگمانند صنعت نفت و گاز هنگام پالایش نفت به انواع مختلف سوخت.

تقطیر جزئی معمولاً زمانی استفاده می شود که بیش از دو جزء در مخلوط مایع وجود داشته باشد که باید جدا شوند. تفاوت در نقاط جوش مایعات باعث می شود که مایعات در نقاط مختلف متراکم شوند. ستون تکه تکه.

هر دو ستون تقسیم آزمایشگاهی در مقیاس کوچک و مقیاس بزرگ، طرح های اولیه یکسانی دارند: انواع مختلف بخارات متراکم شده و در سطوح مختلف متناسب با فرارشان جمع آوری می شوند.

هدف از تقطیر کسری چیست؟

تقطیر جزء به جزء هنگام جدا کردن بیش از دو نوع مایع از یک مخلوط همگن بسیار مفید است. این روش به ویژه در جداسازی مایعاتی که اختلاف نقطه جوش کمتر از 25 درجه سانتیگراد دارند مفید است. همچنین می توان از آن برای افزایش خلوص یک تقطیر خاص استفاده کرد. در طول تقطیر جزئی، بخش‌هایی از مخلوط اصلی تبخیر شده و در سطوح مختلف با تغییر گرادیان دما تغلیظ می‌شوند.

هر چند معمولی تقطیر این روش همچنین می‌تواند برای جدا کردن مخلوط‌های متشکل از بیش از دو نوع مایع استفاده شود، تقطیر مجدد همان مخلوط مایع به طور مکرر در دماهای مختلف فقط برای جدا کردن اجزای مختلف خسته‌کننده، زمان‌بر و غیرعملی است.

راه حل ظریف برای این مشکل استفاده از گرادیان دما است. این کار را می توان با استفاده از یک ستون تقسیم یا اتاق های تقطیر جداگانه به ترتیب انجام داد. در اینجا نحوه عملکرد فرآیند تقطیر متوالی آمده است:

برای نگاهی عمیق تر به این فرآیند، این ویدیوی یوتیوب را ببینید!

همانطور که در مثال مشاهده می کنید، خلوص مولی تقطیر بنزن را می توان از طریق یک سری مراحل تقطیر ساده افزایش داد. از خلوص 50 درصد در فلاسک اول، خلوص تقطیر در فلاسک آخر به 97 درصد رسید.

نمونه ای از تقطیر کسری

معروف ترین نمونه تقطیر کسری، فرآیند پالایش نفت خام یا سوخت فسیلی است. انواع مختلفی از سوخت های فسیلی مانند نفت سفید و بنزین را می توان از طریق فرآیند تقطیر جزئی از نفت خام استخراج کرد.

در مقیاس صنعتی، از یک ستون شکنش فلزی عظیم استفاده می شود. این ستون دارای سینی هایی در سطوح مختلف است که نوع خاصی از سوخت مقطر را جمع آوری می کند. برای جزئیات بیشتر به تصویر شماتیک زیر مراجعه کنید:

نفت خام از طریق یک لوله سیم پیچی که از یک محفظه گرمایش می گذرد، جریان می یابد. سپس اجازه داده می شود تا از طریق ستون شکاف تبخیر شود. با بالا رفتن بخار، دما کاهش می یابد. این باعث می‌شود که اجزای سنگین‌تر و کمتر فرار ابتدا متراکم شوند، زیرا اجزای فرارتر و سبک‌تر به شکل گازی باقی می‌مانند تا زمانی که در سطوح بالایی ستون شکنش به دمای خنک‌تری برسند. مایعات تغلیظ شده به طور جداگانه جمع آوری می شوند.

تقطیر جزئی برای جداسازی چیست؟

تقطیر کسری برای جدا کردن چندین جزء مایع مختلف از یک مخلوط استفاده می شود. این کار را می توان از طریق یک توالی تقطیر ساده یا با استفاده از ستون تقسیم انجام داد. رایج ترین کاربرد آن فرآیند تقطیر نفت خام است که آن را به انواع مختلف سوخت و سایر فرآورده های نفتی تصفیه می کند، همانطور که تصویر بالا نشان می دهد.

همچنین می توان از تقطیر جزئی برای تصفیه آب استفاده کرد. از دیگر کاربردهای صنعتی آن می توان به استخراج سیلیکون بسیار غلیظ و خالص شده از کلروسیلان ها اشاره کرد. صنعت الکترونیک، که شامل تولیدکنندگان کامپیوتر و تلفن همراه است، به این فرآیند وابسته است. بدون آن، ساخت قطعات نیمه هادی با کیفیت بالا دشوار و گران خواهد بود.

فرآیند صنعتی استخراج نیتروژن، آرگون و اکسیژن از هوا نیز شامل مقیاس بزرگ است. تقطیر کسری هوا. در طی این فرآیند، هوا تا 200- درجه سانتیگراد خنک می شود تا به حالت مایع تبدیل شود. سپس به صورت جزئی تقطیر می شود تا اجزای مفید مختلف استخراج شود. برای مثال، اکسیژن را می توان در دمای 183- درجه سانتی گراد از مخلوط جدا کرد.

مراحل تقطیر کسری

همانطور که از نام آن پیداست، تقطیر کسری شامل جداسازی “کسری” یا اجزای یک مخلوط است. هر جزء کسری نقطه جوش مخصوص به خود را دارد که با فراریت آن نسبت معکوس دارد.

از طرف دیگر، فشار بخار با نوسانات آن نسبت مستقیم دارد. این بدان معنی است که برخی از بخارات در دماهای خاصی متراکم می شوند. سبک‌ترین و فرارترین آن‌ها در بالا جمع‌آوری می‌شوند در حالی که سنگین‌تر در پایین قرار می‌گیرند.

تقطیر جزئی سه مرحله اساسی دارد، صرف نظر از نوع مخلوط مایعی که تقطیر می شود. این مراحل تبخیر، تراکم و در نهایت جمع آوری است. این مراحل در سطوح مختلف دما اتفاق می‌افتند، به این معنی که این فرآیند چندین محصول یا تقطیر در سطوح مختلف تولید می‌کند.

• مرحله 1: حرارت دهید و تبخیر کنید

در این مرحله مخلوط مایع مانند نفت خام حرارت داده می شود تا تبخیر شود. سپس بخار به ستون شکاف هدایت می شود.

• گام 2: جدا کردن و متراکم کردن

با افزایش بخار، سنگین ترین و کم فرارترین اجزا شروع به متراکم شدن می کنند. برخی به پایین باز می گردند در حالی که برخی دیگر در سطوح خاصی متراکم می شوند که مربوط به دماهای پایین تر در مقایسه با دمای پایین است. اجزای فرار بیشتر به بالاترین قسمت ستون می رسند، جایی که متراکم می شوند.

• مرحله 3: جمع آوری و خنک شدن

بخش های مقطر جمع آوری شده و در ظروف جداگانه سرد می شوند. اینها محصولات متمایز فرآیند تقطیر هستند.

تفاوت بین تقطیر و تقطیر کسری چیست؟

از نظر اصول اولیه و مراحل اساسی درگیر، هم تقطیر ساده و هم تقطیر کسری بسیار شبیه هستند. با این حال، تفاوت اصلی در جزئیات است. دومی پیچیده تر است و از مراحل فرعی تشکیل شده است. این دومی همچنین چندین تقطیر را به عنوان محصولات نهایی تولید می کند.