Destilace a rektifikace jsou široce používány v průmyslu. Pomocí těchto metod se čistí etylalkohol, odděluje se petrolej, benzín, motorová nafta a další složky z ropy, aromatické látky se získávají v parfumerii a mnoho dalšího.
Obě technologie jsou založeny na stejném principu kapalné destilace. Existují však rozdíly, a to docela závažné.
Destilace je proces, při kterém se kapalina v krychli (nádobě) zahřívá a odpařuje, načež se ochladí a kondenzuje. Pára může být nakonec přeměněna na kapalinu nebo pevnou látku (druhá možnost není v tomto článku zvažována). Výstupní produkt se nazývá destilát. Nebo zbytek dna (tzv. kapalina, která se neodpařila), podle účelu, pro který byla původní směs destilována.
Konstrukce jednoduchého zařízení na výrobu destilované vody. Kapalina je v kostce 1 s víčkem 2 a teploměrem 3. Po zahřátí nádoby se voda změní na páru, která stoupá nahoru a vstupuje do trubice 4 s ventilem 5. A odtud do trubice 6, umístěné v lednici 7. že pára kondenzuje a opět přešla do kapalného stavu, je potřeba ji ochladit. K tomu se trubka 6 promyje tekoucí ledovou vodou. Pro zlepšení účinnosti chlazení je navinutý do spirály, aby se pára udržela déle na nižší teplotě. Po opuštění chladničky kapalina vstupuje do nádoby, kde se shromažďuje destilát.
Při destilaci směsi sestávající ze dvou složek (jedna z nich je základní rozpouštěcí kapalina a druhá je v ní rozpuštěna) se nízkovroucí, tedy s nižším bodem varu, mění v páru. A vysokovroucí (s vyšším bodem varu) zůstává v kapalném stavu. K regulaci stupně ohřevu je potřeba teploměr tak, aby byl tento parametr mezi uvedenými teplotami.
Charakteristickým rysem destilace je skutečnost, že těkavé složky se jednou odpaří. Takovou jednoduchou metodou je nemožné dosáhnout vysokého stupně separace složek směsi. Navíc vyniká pouze jedna složka.
Rektifikace je proces, v jehož počáteční fázi se kapalina, stejně jako destilace, také zahřívá a odpařuje. Pak ale pára vstupuje do destilační kolony. V něm dochází vlivem protiproudu mezi kapalnou a plynnou fází směsi k tepelné a hmotové výměně mezi párou a zkondenzovanými kapkami. Výchozí směs je rozdělena (s vysokým stupněm čištění) na složky s různými teplotami varu z důvodu, že se kapalina skutečně mnohonásobně odpařuje a kondenzuje.
Schéma jednoduchého usměrňovače, který lze vyrobit i doma. Skládá se z kostky nahřáté nad ohněm nebo vodní lázní. Nad ním je rektifikační sloupec (v domácích zařízeních - zásuvka, což je tuhá trubka) s tryskami, které ji plní (na obrázku se nazývají „drhličky“, protože pro domácí zařízení jsou často vyrobeny z levných kovových kuchyňských houbiček ). Nad ním je zpětný chladič. Na straně, naproti jednotce pro výběr destilátu, je speciální výstupní trubice (ve schématu zbarvená červeně). Je připojen k lednici a následně k přijímací nádobě. V laboratorních a domácích usměrňovačích se trysky používají jako „drhličky“, kterými je kolona naplněna. Nejoblíbenější: spirálový prizmatický (Selivanenko) a běžný drát (Panchenkov). První poskytuje nejlepší stupeň čištění, druhý, s poměrně efektivním provozem, je designově nejjednodušší. Obvykle jsou vyrobeny z nerezové oceli nebo mědi. V průmyslových instalacích se místo trysek používají speciální desky.
Zařízení funguje následovně. Výchozí směs se zahřeje v destilační kostce a začne se odpařovat. Pára prochází destilační kolonou. U jednotky pro výběr destilátu je část páry odváděna červenou trubicí, vstupuje do chladničky, kondenzuje a proudí do přijímací nádoby. Druhá část stoupá do zpětného chladiče. Ta druhá je ve skutečnosti další lednička s tekoucí vodou v kabátku. V ní kondenzuje i tato druhá část páry, načež ve formě kapiček, které se nazývají reflux nebo reflux, proudí do destilační kolony a pohybuje se v ní shora dolů. Průtok vody pro chlazení zpětného chladiče lze nastavit, čímž se změní množství zpětného toku proudícího zpět do kolony.
V destilační koloně je protiproud dvou fází - pára stoupá nahoru, reflux klesá. Mezi nimi dochází k výměně hmoty a tepla, v důsledku čehož se pára obohacuje o nízkovroucí (vysoce těkavé) složky směsi a kapičky proudící kapaliny jsou obohaceny o vysokovroucí (těžce těkavé) složky. Díky tomu je při dostatečné výšce kolony z její horní části (jednotka selekce destilátu) odstraněn cílový podíl vysoké čistoty. Trysky v koloně slouží k zesílení výměny hmoty a tepla, protože ke kondenzaci páry dochází právě na jejich rozvinutém povrchu. V průmyslových instalacích k tomu dochází na podnosech.
Každá deska umístěná ve sloupci se nazývá fyzická (PT). Je potřeba, aby se co nejrychleji dosáhlo rovnovážného stavu mezi kapalnou a parní fází. Bublinky páry procházejí refluxní vrstvou umístěnou na FT. V důsledku toho se urychlí výměna hmoty a tepla mezi fázemi. Po průchodu páry jedním FT však stále nebude rovnováha, protože účinnost tohoto prvku se pohybuje od 50 % do 60 %. Pro získání rovnovážného stavu fází, který by odpovídal jedné teoretické desce (TP), je tedy nutné instalovat dvě FT. To znamená, že pokud je podle výpočtů potřeba sloup 40 TT, tak je ve skutečnosti nutné do něj osadit 80 FT.
Rektifikační zařízení mohou být kontinuální nebo dávková.
V první se do kolony neustále přivádí tekutá směs a také se z ní neustále odebírají oddělené přísady. Za druhé, určité množství směsi se okamžitě vloží do kostky, poté zařízení pracuje, dokud není zcela zpracováno.
V domácích zařízeních se jako destilační kolona používá zásuvka. Jedná se o trubku o průměru 30 mm až 50 mm, plněnou v celém svém objemu tryskami. Aby se předešlo rozlití, jsou podél okrajů umístěny vaty, které jsou propustné pro páru a kapky. Stavu fázové rovnováhy je dosaženo, když pára prochází určitou vrstvou rámu, ekvivalentní jednomu CT. Jeho výška se počítá v milimetrech a nazývá se výška přenosové jednotky.
Hlavní rysy rektifikace: izolace požadované složky v její čisté formě a schopnost rozdělit výchozí směs na několik složek najednou. Čím vyšší sloupec, tím pomalejší proces, ale čistší konečný produkt.
V průmyslu alkoholických nápojů je rozdíl mezi destilovaným a rektifikovaným alkoholem vysvětlen následovně. Destilát je surovina, ve které zůstává zachována organoleptika (chuť a vůně) původního produktu. To znamená, že pokud se vyrábí obilný nápoj, pak obilniny, pokud jablečný nápoj, pak jablka a tak dále. Destilovaný ethylalkohol přitom stále obsahuje mnoho nečistot. Některé z nich tvoří chuť a vůni. Jiné se lze zbavit pomocí různých receptů. Rektifikovaný alkohol je rafinovaný alkohol. Organoleptické vlastnosti původního produktu zcela chybí. Chutná a voní jen po alkoholu a po ničem jiném. V dalších fázích technologického procesu se k němu pomocí dochucovacích přísad a aromat přidávají požadované organoleptické vlastnosti, načež se získává široká škála likérů, tinktur a dalších věcí.
Na základě toho nemůžeme říci, že jedna metoda je lepší a druhá horší. Každý má svůj vlastní účel. Pokud se například vyrábí brandy s chutí a vůní hroznů, pak je potřeba destilace. Po nápravě tyto vlastnosti zmizí. Pro získání příjemné vůně zraje destilovaný alkohol v dubových sudech. U rektifikovaného 96% lihu je to ale k ničemu, hodí se jen k ředění např. při výrobě vodky. K tomu lze ještě dodat, že zařízení na rektifikaci lihu je dražší než na destilaci. Kromě toho je pro rektifikaci zapotřebí destilovaná kaše.
Ve směsi sestávající ze dvou složek (z nichž jedna je kapalina jako základ roztoku) se koncentrace rozpuštěné látky v kapalině C1 liší od její koncentrace C2 v páře této kapaliny. Rozdělovací (distribuční) koeficient
je charakteristikou procesu. V některých případech je výhodnější pracovat s převrácenou hodnotou: A = 1 / B, která se nazývá stejně. Tento parametr závisí na podmínkách destilace a povaze látek, které tvoří směs.
V závislosti na podmínkách může být koeficient B:
Ideál. Je ovlivněn pouze parciálními tlaky složek směsi (parciální je tlak jednotlivého plynu obsaženého ve směsi několika plynů; to znamená, že je to tlak jednoho plynu, který by měl, kdyby zabíral celou směs objem zabraný směsí plynů).
Rovnováha. V tomto případě je počet molekul plynu H vypařujících se z kapaliny roven počtu jeho molekul H1, které se za stejnou dobu vrátí zpět do kapaliny.
Efektivní.
V praxi je destilace ovlivněna mícháním roztoku a přítomností nečistot v něm. Přítomnost posledně jmenovaného může být tak významná, že efektivní koeficient pro separaci hlavní látky a nečistot se může značně lišit od ideálního koeficientu.
Neméně důležitými parametry procesu jsou teplota vypařování a míra odchylky systému od fázové rovnováhy mezi kapalinou a párou. Během destilace:
Kde NS je počet molekul procházejících do kondenzátu. Odchylka je kvantitativně určena poměrem: NS / N. V tomto případě existují dva mezní stavy systému. Pokud NS = 0, pak existuje rovnováha: kolik částic opustilo kapalinu za jednotku času, stejný počet se do ní vrátil. Pokud HC = H, pak se jedná o molekulární destilaci, tedy všechny částice, které se odpařily z kapaliny, se změnily na kondenzát. K tomu obvykle dochází, pokud se proces provádí ve vakuu, tlak par je nízký a vzdálenost od povrchu vody k bodu kondenzace je minimální. V tomto případě se částice páry nesrážejí ani s molekulami vzduchu, ani mezi sebou.
Proces popsaný na začátku článku, při kterém se kapalina zahřívá a částečně odpařuje a její páry jsou nepřetržitě vypouštěny do chladničky a tam kondenzují, se nazývá jednoduchá destilace. Při práci s vícesložkovou kapalnou směsí se používá frakční destilace nebo frakční destilace. V tomto případě se složky směsi shromažďují do kondenzátu po částech, v závislosti na jejich těkavosti, počínaje nejnižším bodem varu.
Rektifikace je mnohými odborníky považována za druh destilace. Vyskytuje se v důsledku skutečnosti, že jakýkoli uzavřený systém skládající se z plynu a kapaliny má sklon k rovnovážnému stavu. A během rektifikace se pracovní (skutečná) koncentrace složek v parní fázi liší od toho, co by mělo být, aby tato kapalina byla v rovnováze.
Destilace a rektifikace jsou dvě metody oddělování složek kapalné směsi, které jsou založeny na stejném fyzikálním procesu. Ale různé technologie pro jejich implementaci umožňují získat zcela odlišné výsledky.
Destilace je metoda oddělování nebo čištění látek na základě různých bodů varu.
V závislosti na vlastnostech složek separované směsi a rozdílu v jejich bodech varu se používají různé druhy a způsoby destilace. Pokud je tedy účelem destilace očistit látku od prakticky netěkavých nečistot, uchýlí se k jednoduché destilaci. Příkladem je destilace vody z vodovodu k odstranění rozpuštěných minerálních solí, což vede k destilované vodě. Zvláštním případem jednoduché destilace je destilace vodní párou. Pokud se při zahřívání směsi odpaří dvě nebo více složek, musí se k jejich oddělení použít frakční destilace. Oba typy destilace – jednoduchá i frakční – lze provádět jak za atmosférického, tak i za sníženého tlaku (vakuová destilace).
Destilaci lze podrobit nejen kapalné látky, ale i pevné látky při pokojové teplotě. Ve srovnání s rekrystalizací poskytuje destilace obvykle vyšší výtěžek čistého produktu za kratší dobu.
Pomocí destilace v laboratoři v jedné operaci můžete například snadno vyčistit až kilogram látky, přičemž k rekrystalizaci stejného množství produktu je třeba jej buď rozdělit na více porcí, nebo použít objemné zařízení, které je ne vždy pohodlné. Na rozdíl od rekrystalizace lze destilaci použít k čištění vysoce kontaminovaných sloučenin, včetně izolace produktů přímo z reakční hmoty. Konečně, destilace nevyžaduje spotřebu žádných pomocných látek, jako jsou adsorbenty nebo organická rozpouštědla.
Na druhou stranu destilace není univerzální metodou čištění. Mnoho látek se rozkládá při bodu varu i za sníženého tlaku.
Pokud mají kapaliny podobné body varu, je jejich separace v laboratoři velmi pracná a vyžaduje použití účinných destilačních kolon, kterými ne každá laboratoř disponuje. Avšak i když je rozdíl v bodech varu velký, destilace vždy zajistí úplné oddělení. Tomu byste měli věnovat zvláštní pozornost. Začínající pracovníci se často domnívají, že destilace automaticky zaručuje odstranění všech nečistot z látky. Mezitím v praxi existují odděleně vroucí (azeotropní) směsi. Například ethylalkoholový déšť lze zcela zbavit vody destilací za atmosférického tlaku, i když rozdíl v jejich bodech varu je více než 20 °C. Při pokusu o destilaci alkoholu z vody se v přijímači shromáždí směs obsahující 95,6 % (hm.) alkoholu a 4,4 % vody. Poměrně častým jevem, který narušuje destilaci, je schopnost některých vysoce účinných látek destilovat s parami jiných látek. Této vlastnosti se zároveň využívá k efektivnímu čištění vysoce účinných látek např. při destilaci vodní párou.
Z výše uvedeného vyplývá, že k destilaci lze přistoupit pouze po úplném pochopení povahy možných nečistot a jejich relativní těkavosti. V mnoha případech lze látku získat s menší námahou a v čistší formě, pokud je destilace kombinována s jinými metodami čištění. Například technický ethylacetát obsahuje jako hlavní nečistoty ethylalkohol, kyselinu octovou a vodu. V souladu s tím jeden z možných způsobů čištění zahrnuje ošetření chloridem vápenatým, aby se absorboval alkohol a většinu vody, ošetření bezvodou potaší k odstranění stop kyseliny a další sušení, vystavení na zeolitech pro konečné sušení a nakonec destilace k odstranění možných - těkavé nečistoty.
Destilace
P. ( destilace) je operace velmi často používaná v chemické laboratorní praxi a ve strojírenství v továrnách pro oddělování roztoků kapalin nebo pevných látek v kapalinách, jakož i jejich směsí, založená na jejich nestejné těkavosti a spočívající v přeměně kapaliny varem na páru. , který se následně ochladí v lednici opět kondenzuje do kapalného stavu. V tomto případě je chladnička uspořádána tak, že kapalina, která kondenzuje z páry a podléhá separaci, nemůže proudit zpět do nádoby, kde se provádí var, ale je nasměrována (destilována) do jiné nádoby, nazývané přijímač . Viz umění. Laboratoř, kde jsou podrobně rozebrány různé druhy destilace (frakcionovaná destilace, destilace za sníženého tlaku, destilace vodní párou atd.), dále praktické techniky a přístroje běžně používané v laboratořích a umění. Vařící.
Suchá destilace (destilace sèche, trockene Destilace, destruktivní destilace- poslední, anglický název nejlépe ze všech ostatních odpovídá podstatě věci) je rozklad pevných látek při zahřívání doprovázený uvolňováním par. V tomto případě většinou jen větší či menší část odebrané látky přechází do páry a část zůstává na konci operace v destilační aparatuře (kotli, retortě) ve formě pevného zbytku. Mezi typické příklady suché destilace v technologii patří: suchá destilace dřeva (viz) za účelem získání dřevního lihu, kyseliny octové, terpentýnu, dehtu a uhlí z něj; pro suchou destilaci uhlí při výrobě plynu (viz) a koksu (viz) a spolu s uvolňováním osvětlovacího plynu vzniká dehet a čpavková voda a zbytek je koks; na suché P. kosti (viz) a různé živočišné a rostlinné zbytky a produkty, jako: kůže, rohovina, pryskyřice atd. získat z nich čpavek, kostní (živočišný) olej a uhlí, pryskyřičné oleje atd. suchý P. z chemické laboratorní praxe, upozorňujeme na reakci výroby ketonů rozkladem při zahřívání solí mastných kyselin, např.: (CH 3 -CO-O) 2 Ba = CH 3 -CO-CH 3 + BaCO 3, k výrobě aldehydů (viz) podle Piria metody atd. a do jímače přechází keton nebo uhlovodík a v retortě zůstává sůl oxidu uhličitého. I když se všechny tyto reakce ve své podstatě hluboce liší od běžného P., vzhledem si s ním ve skutečnosti zachovávají velmi velké podobnosti, protože v obou případech se používá zahřívání, tvoří se páry, které pak kondenzují, což zase , otočka, vyžaduje přibližně stejná zařízení a zařízení k provádění běžné i suché destilace.
Článek reprodukuje materiál zV současné době jsou alkoholické nápoje v našem životě používány poměrně často. Ale silné nápoje přinášejí potěšení pouze tehdy, jsou-li vysoce kvalitní. Toho lze dosáhnout použitím správných způsobů jeho získání. V tomto ohledu je důležité znát základní metody destilace alkoholu: destilaci lihu a jeho rektifikaci.
Samotné slovo „destilace“ je latinského původu a znamená „kapání“. Obvykle se tato metoda používá v mnoha oblastech života k oddělení kapalin na složky, které se liší složením. Neplatí, pokud se frakce obsažené v kapalině liší bodem varu.
Destilace se používá v průmyslu rafinace ropy k výrobě benzínu, petroleje a mazacích olejů. Na této metodě je založen i proces odsolování mořské vody.
Nás však tato metoda zajímá pro účely izolace ethylalkoholu z kapalin obsahujících alkohol.
Destilace neboli destilace alkoholu je jev, jehož výsledkem je odpařování těkavých sloučenin z fermentované směsi. Tyto složky, usazující se ve formě kondenzátu, tvoří měsíční svit. K vytvoření měsíčního svitu se používá speciální zařízení - destilátor, což je destilační kostka.
Samotný proces destilace je jednoduchý a skládá se ze dvou kroků:
Přitom bod varu lihu, který potřebujeme extrahovat, je +78C, kdežto vody +100C, což vede k rychlému odpaření lihu. Během procesu chlazení alkohol kondenzuje. Pro zvýšení koncentrace alkoholu lze destilát destilovat vícekrát.
Měsíční svit získaný na začátku se vyznačuje silnou silou a vysokou úrovní škodlivých látek v něm: esterů a aldehydů. V tomto ohledu je k požívání jako alkohol kategoricky nevhodný, je lepší ho vylít nebo mu najít jiné využití, například si s ním zapálit.
Proces destilace Nedoporučuje se také používat tzv. „ocasy“ s obsahem fusilových alkoholů a metanolu. Poznáte je podle nepříjemného zápachu. Objevují se po poklesu síly měsíčního svitu na 40%, ale na rozdíl od prvních nepoužitelných kapek lze „ocásky“ použít k opětovné destilaci.
Dokončení destilace se obvykle stanoví následujícím způsobem: zapálí se absorpční kapalina. Pokud začne hořet, zastavte destilaci.
Destilace alkoholu se podle klasifikace dělí na následující typy:
Jednoduchá destilace alkoholu je počáteční fází druhého typu destilace.
Schéma procesu destilace Tato metoda byla používána již ve starověkém Egyptě k výrobě barvy ze zkažených hroznů. K tomu byly použity měděné kostky, jejichž konstrukce zahrnovala destilační nádrž, kondenzátor a výstupní potrubí pro odpařování. Nejprve se tyto jednotky používaly při výrobě barev a parfémů a po chvíli se začaly používat k vytváření silných alkoholických nápojů.
V současnosti je jednoduchá destilace technologií destilace alkoholu, která zcela neodstraní škodlivé nečistoty. Ani opakováním tohoto procesu se nápoj zcela nevyčistí. Jeho výstupní síla je 25-30 % obj.
Destilace alkoholu se provádí v několika fázích:
Konečný produkt má vůni a chuť produktů použitých na rmut, a proto je podroben aromatizaci. V dubových sudech se louhuje například rum a koňak, do ginu se přidávají mandle nebo borová esence.
Složitější metoda zahrnuje použití brambor, které se po rozdrcení musí naplnit vodou a zahřát. Škrob obsažený v bramborách se přeměňuje na cukry. Poté přidejte kvásek a dejte na teplé místo.
Kromě toho, aby se zbavil nepříjemných pachů, je výrobek často vystaven chemickému ošetření, které může negativně ovlivnit lidské zdraví.
Tato metoda se také nazývá frakční, protože se provádí v několika fázích. Vyžaduje to více pozornosti a trpělivosti.
Frakční destilace je založena na rozdílu teploty varu složek, které tvoří kapalinu. Podstatou metody je dělení alkoholu na frakce během destilace s následnou distribucí do různých nádob.
Destilace etanolu nezahrnuje použití „hlavic“ nebo první frakce kvůli jejich nepříjemnému zápachu a zvýšené škodlivosti. Kondenzát shromážděný v této fázi je nebezpečný nejen pro požití, ale i pro vnější použití. Pokud se taková frakce dostane na kůži, může dojít k jejímu poškození, například se kůže sloupne. "Hlavy" se používají především na osvětlení dřeva. Po dokončení separace této frakce je nutné vyměnit přijímací nádobu.
Střední frakce (tělo měsíčního svitu) nemá žádnou barvu a žádný štiplavý zápach. V této fázi je vybrán vysoce kvalitní měsíční svit. K selekci této části měsíčního svitu dochází při spalování při teplotách do 95C, přičemž síla se pohybuje od 35 do 45 %. V rozmezí od 78 do 83C se uvolňují nejčistší vodně-lihové hmoty, které neobsahují lidské zdraví škodlivé nečistoty.
Konečná frakce neboli „ocasy“ se vyznačuje silným, štiplavým zápachem v důsledku obsahu tavných olejů a těžkých nečistot. Je také nutné zabránit tomu, aby se dostaly do hlavní části frakce, k tomu je v této fázi nutné vyměnit přijímací nádobu. „Ocasy“ jsou obvykle nevhodné k požití kvůli jejich zápachu a zhoršení kvality hlavní části měsíčního svitu. Ale dají se použít k opětovné destilaci, přidat do nové kaše nebo přidat do měsíčku pro milovníky této chuti.
Pro zlepšení kvality alkoholu se doporučuje provést další čištění dřevěným uhlím, zředit jej čistou vodou nebo znovu destilovat, přičemž tento proces proveďte pomaleji než poprvé. Opakovaná destilace může vést ke vzniku azeotropní směsi, jejíž složení se při následných destilacích nemění.
Vzhledem k tomu, že destilací nelze vyrobit alkohol s vysokým stupněm čištění, a to ani frakční, kvůli přítomnosti aroma a chuti, používá se rektifikace.
Vlastní rektifikační proces je separace směsi, která je založena na procesu výměny tepla mezi párou a kapalinou.
Mnoho lidí mylně považuje rektifikaci alkoholu za re-destilaci, ale tyto dva pojmy by se neměly zaměňovat.
Tato metoda zahrnuje použití destilační kolony, což je zařízení, které rozděluje kapalinu na složky. V tomto případě je výsledkem čistý alkohol, který nemá žádné štiplavé pachy, chutě ani škodlivé látky. Rektifikace bez použití tohoto zařízení produkuje alkohol s nižší koncentrací.
Když se nádoba s měsíčním svitem zahřeje, kapalina se začne vařit, což má za následek tvorbu páry. Stoupá destilačními kolonami nahoru a končí v jednotce, kde pára kondenzuje a nazývá se zpětný chladič. Toto zařízení je chlazeno vodou. Když pára dopadne na ochlazený povrch, kondenzuje, což má za následek tvorbu hlenu. Hlen vytéká do nádoby. Pára, která stoupá nahoru, a zpětný tok, který stéká dolů, se vzájemně ovlivňují a vytvářejí proces výměny tepla. Rektifikace zahrnuje neustálou interakci mezi párou a kapalinou. V důsledku toho jsou látky s nižším bodem varu umístěny nahoře, přeměňují se na kondenzát a proudí do nádoby.
Tato destilační metoda se používá k získání čistého ethylalkoholu. Tento alkohol je základem vodky. Rektifikace je také nejbezpečnější, protože umožňuje vyrábět silné alkoholické nápoje, eliminuje přítomnost velkého množství nečistot a otravy chemikáliemi při konzumaci.
Chcete-li určit nejlepší metodu destilace alkoholu, musíte se rozhodnout, co je pro vás důležitější: jemná chuť a vůně alkoholu nebo čistého alkoholu.
Při různých metodách destilace vznikají na výstupu různé nápoje: destilací se vyrábí měsíční svit, koňak, whisky, tequila, gin; čistý alkohol je rektifikační produkt.
Kromě toho musíte pochopit, že po destilaci, dokonce i frakční, má konečný nápoj aroma a chuť původní suroviny, zatímco v procesu rektifikace jsou chuťové a aromatické vlastnosti zničeny.
Nelze tedy říci, že jedna nebo druhá metoda je lepší, protože na výstupu dávají různé výsledky.
Proces přeměny kapaliny na páru, která pak kondenzuje zpět do kapalné formy. Nejjednodušším příkladem je destilace vody, kdy se pára z konvice ukládá ve formě kapiček na studený povrch.
Destilace se používá k oddělení kapalin od netěkavých pevných látek, jako při destilaci alkoholických nápojů z fermentovaných materiálů, nebo k oddělení dvou nebo více kapalin s různými teplotami varu, jako při výrobě benzínu, petroleje a mazacích olejů z ropy. Další průmyslové aplikace zahrnují zpracování chemikálií, jako je formaldehyd a fenol, a odsolování mořské vody.
Proces destilace byl pravděpodobně používán starověkými experimentátory. Aristoteles (384-322 př. n. l.) zmínil, že čistou vodu lze získat odpařováním mořské vody. Plinius starší (23-79 n. l.) popsal primitivní metodu kondenzace, při níž se olej získaný zahřátím kalafuny shromažďuje na vlně umístěné v horní části alembiku.
Většina destilačních metod používaných v průmyslu a laboratorním výzkumu jsou variacemi jednoduché destilace. Tato základní technologie využívá k ohřevu kapaliny destilační kotel nebo retortu, chladič k ochlazení páry a nádobu na sběr destilátu. Při zahřívání směsi látek se nejprve destiluje ta nejtěkavější z nich nebo ta s nejnižším bodem varu a poté se destilují ostatní, případně se nedestilují vůbec. Takové jednoduché zařízení je ideální pro čištění kapalin obsahujících netěkavé složky a je docela účinné pro oddělování látek s různými body varu. Pro laboratorní použití jsou části aparatury obvykle skleněné a spojené zátkami, pryžovými hadicemi nebo skleněnými trubičkami. V průmyslovém měřítku je zařízení vyrobeno z kovu nebo keramiky.
Pro rafinaci ropy byla vyvinuta metoda zvaná frakční nebo diferenciální destilace, protože jednoduchá destilace k oddělení kapalin, jejichž body varu se liší jen málo, je neúčinná. V tomto případě páry opakovaně kondenzují a odpařují se v izolované vertikální nádobě. Zvláštní roli zde hrají parní nádrže, frakční kolony a kondenzátory, které umožňují část kondenzátu vrátit zpět do krychle. Cílem je dosáhnout těsného kontaktu mezi stoupajícími různými fázemi směsi tak, aby se do přijímače dostaly pouze nejtěkavější frakce ve formě páry a zbytek se vrátil jako kapalina do destilačního zařízení. Čištění těkavých složek v důsledku kontaktu mezi takovými protiproudy se nazývá usměrnění nebo obohacování.
Tato metoda se také nazývá vícestupňové bleskové odpařování. Jedná se o další typ jednoduché destilace. Používá se například k destilaci vody ve velkých komerčních odsolovacích zařízeních. Přeměna kapaliny na páru nevyžaduje zahřívání. Jednoduše spadne z nádoby s vysokým atmosférickým tlakem do nádoby s nižším atmosférickým tlakem. To vede k rychlému odpařování, doprovázenému kondenzací páry na kapalinu.
Jedna varianta procesu za sníženého tlaku používá k vytvoření vakua vakuové čerpadlo. Tato metoda, nazývaná "vakuová destilace", se někdy používá při práci s látkami, které běžně vrou při vysokých teplotách nebo se za normálních podmínek varem rozkládají.
Vývěvy vytvářejí v koloně tlak, který je výrazně nižší než atmosférický tlak. Kromě nich se používají vakuové regulátory. Pečlivá kontrola parametrů je velmi důležitá, protože účinnost separace závisí na rozdílu relativní těkavosti při dané teplotě a tlaku. Změna tohoto parametru může negativně ovlivnit proces.
Ve vakuu to v ropných rafineriích dobře vědí. Konvenční destilační metody oddělují lehké uhlovodíky a nečistoty od těžkých uhlovodíků. Zbylý produkt se podrobí vakuové destilaci. To umožňuje separaci vysokovroucích uhlovodíků, jako jsou oleje a vosky, při nízkých teplotách. Metoda se také používá pro separaci organických chemických sloučenin citlivých na teplo a pro regeneraci organických rozpouštědel.
Parní destilace je alternativní způsob destilace při teplotách pod normálním bodem varu. Používá se tehdy, když se destilovaná látka nemísí a chemicky nereaguje s vodou. Příklady takových materiálů jsou mastné kyseliny a sojový olej. Při destilaci se do kapaliny přivádí pára, která ji zahřívá a způsobuje odpařování.
I když se náplňové kolony nejčastěji používají k absorpci, používají se také k destilaci směsí pára-kapalina. Tato konstrukce poskytuje velkou kontaktní plochu, která zvyšuje účinnost systému. Jiný název pro tento design je destilační kolona.
Princip fungování je následující. Surovinová směs složek s různou těkavostí je přiváděna do středu kolony. Kapalina proudí dolů tryskou a pára se pohybuje nahoru. Směs na dně nádrže vstupuje do ohřívače a opouští jej spolu s párou. Plyn proudí vzhůru tryskou, nabírá nejtěkavější složky kapaliny, opouští kolonu a vstupuje do kondenzátoru. Po zkapalnění se produkt dostává do refluxní nádrže, kde se rozdělí na destilát a frakci použitou k refluxu.
Různé koncentrace způsobují přechod méně těkavých složek z plynné fáze do kapalné fáze. Nástavec prodlužuje dobu a oblast kontaktu, což zlepšuje účinnost separace. Na výstupu pára obsahuje maximální množství těkavých složek, zatímco v kapalině je jejich koncentrace minimální.
Trysky se plní volně ložené a v pytlích. Tvar plniva může být buď náhodný, nebo geometricky strukturovaný. Vyrábí se z materiálů jako je hlína, porcelán, plast, keramika, kov nebo grafit. Plnivo má zpravidla rozměry od 3 do 75 mm a vyznačuje se velkým povrchem ve styku se směsí pára-kapalina. Výhodou hromadného plnění je jeho vysoká průchodnost, odolnost vůči vysokým tlakům a nízká cena.
Kovová plniva mají vysokou pevnost a dobrou smáčivost. Keramické mají ještě vyšší smáčivost, ale nejsou tak odolné. Plastové jsou docela odolné, ale špatně smáčejí při nízkém průtoku. Protože keramická plniva jsou odolná vůči korozi, používají se při zvýšených teplotách, které plast nemůže odolat.
Paketové trysky jsou strukturované pletivo, jehož rozměry odpovídají průměru kolony. Zajistěte dlouhé kanály pro proudění kapaliny a páry. Jsou dražší, ale snižují tlakové ztráty. Naskládané trysky jsou preferovány pro nízké průtoky a nízké tlaky. Obvykle jsou vyrobeny ze dřeva, plechu nebo tkané síťoviny.
Používá se pro regeneraci rozpouštědel a v petrochemickém průmyslu.
Nejpoužívanější sloupce jsou diskového typu. Počet desek závisí na požadované čistotě a složitosti separace. Ovlivňuje, jak vysoká bude destilační kolona.
Jeho princip fungování je následující. Směs se přivádí uprostřed výšky sloupce. Rozdíl v koncentraci způsobuje, že méně těkavé složky procházejí z proudu páry do proudu kapaliny. Plyn opouštějící kondenzátor obsahuje nejvíce těkavých látek, zatímco méně těkavé látky vystupují přes ohřívač do proudu kapaliny.
Geometrie pater v koloně ovlivňuje stupeň a typ kontaktu mezi různými fázovými stavy směsi. Konstrukčně jsou vyrobeny ze síta, ventilu, uzávěru, mřížky, kaskády atd. Pro zajištění vysoké produktivity při nízkých nákladech se používají sítové vaničky, které mají otvory pro páru. Levnější kotouče ventilů, které mají otvory s otevíracími a zavíracími ventily, jsou náchylné k zanášení kvůli nahromadění materiálu na nich. Uzávěry mají uzávěry, které umožňují, aby pára procházela kapalinou malými otvory. Jedná se o nejpokročilejší a nejdražší technologii, efektivní při nízkých průtokech. Kapalina proudí z jednoho zásobníku do druhého vertikálním odtokovým potrubím.
K regeneraci rozpouštědel z procesního odpadu se často používají patrové kolony. Používají se také k regeneraci methanolu během sušení. Voda vychází jako kapalný produkt a těkavý organický odpad přechází do plynné fáze. Taková je destilace v destilační koloně.
Kryogenní destilace zahrnuje aplikaci běžných destilačních technik na plyny, které byly ochlazeny do kapalného stavu. Systém pracuje při teplotách pod -150 °C. K tomu se používají tepelné výměníky a spirály. Celá struktura se nazývá kryogenní blok. vstupují do jednotky a jsou destilovány při velmi nízkých teplotách. Kryogenní destilační kolony mohou být plněné nebo stohované. Upřednostňuje se vrstvená konstrukce, protože sypký materiál je méně účinný při nízkých teplotách.
Jednou z hlavních aplikací kryogenní destilace je separace vzduchu na plyny, z nichž se skládá.
Extrakční rektifikace využívá další sloučeniny, které působí jako rozpouštědlo pro změnu relativní těkavosti jedné ze složek směsi. V extrakční koloně se k látkám, které se mají oddělit, přidá rozpouštědlo. Složka vstupního proudu, která má být regenerována, se spojí s rozpouštědlem a vystupuje v kapalné fázi. Druhá složka se odpaří a jde do destilátu. Druhá destilace v jiné koloně oddělí látku od rozpouštědla, které se pak vrátí do předchozího kroku, aby se cyklus opakoval.
Extrakční rektifikace se používá k separaci sloučenin s podobnými body varu a azeotropních směsí. Extrakční rektifikace není v průmyslu tak široce využívána jako klasická destilace kvůli složitosti její konstrukce. Příkladem je proces výroby celulózy. odděluje celulózu od ligninu a druhou destilací se získá čistá látka.
