تقطیر و یکسوسازی به طور گسترده در صنعت استفاده می شود. با استفاده از این روش ها، الکل اتیلیک خالص می شود، نفت سفید، بنزین، سوخت دیزل و سایر اجزا از روغن جدا می شود، مواد معطر در عطرسازی به دست می آید و خیلی چیزهای دیگر.
هر دو فناوری بر اساس یک اصل تقطیر مایع هستند. با این حال، تفاوت هایی وجود دارد و تفاوت هایی کاملاً جدی وجود دارد.
تقطیر فرآیندی است که در طی آن مایعی در یک مکعب (ظرف) حرارت داده و تبخیر می شود و پس از آن سرد و متراکم می شود. بخار در نهایت می تواند به مایع یا جامد تبدیل شود (گزینه دوم در این مقاله مورد بحث قرار نگرفته است). محصول خروجی تقطیر نامیده می شود. یا باقیمانده کف (به اصطلاح مایعی که تبخیر نشده است) بسته به هدفی که مخلوط اصلی تقطیر شده است.
ساخت دستگاه ساده برای تولید آب مقطر. مایع در مکعب 1 با درب 2 و دماسنج 3 است. پس از گرم شدن ظرف، آب به بخار تبدیل می شود که بالا می رود و با دریچه 5 وارد لوله 4 می شود و از آنجا به لوله 6 واقع در یخچال 7 می رسد. که بخار متراکم شود و دوباره به حالت مایع تبدیل شود، باید خنک شود. برای انجام این کار، لوله 6 با آب یخ جاری شسته می شود. برای بهبود راندمان خنک‌کننده، آن را به صورت مارپیچی پیچیده می‌کنند تا بخار را برای مدت طولانی‌تری در دمای پایین‌تری نگه دارد. پس از خروج از یخچال، مایع برای جمع آوری عرقیات وارد ظرفی می شود.
هنگام تقطیر مخلوطی متشکل از دو جزء (یکی از آنها مایع حل کننده پایه است و دومی در آن حل می شود) یک مخلوط کم جوش ، یعنی یکی با نقطه جوش پایین تر ، به بخار تبدیل می شود. و جوش زیاد (با نقطه جوش بالاتر) در حالت مایع باقی می ماند. برای تنظیم درجه حرارت به یک دماسنج نیاز است تا این پارامتر بین دماهای مشخص شده باشد.
یکی از ویژگی های متمایز تقطیر این واقعیت است که اجزای فرار یک بار تبخیر می شوند. با چنین روش ساده ای نمی توان به درجه بالایی از جداسازی اجزای مخلوط دست یافت. علاوه بر این، تنها یک عنصر متمایز است.
یکسوسازی فرآیندی است که در مرحله اولیه آن مایع نیز مانند تقطیر حرارت داده و تبخیر می شود. اما سپس بخار وارد ستون تقطیر می شود. در آن، به دلیل جریان مخالف بین فاز مایع و گاز مخلوط، تبادل حرارتی و جرمی بین بخار و قطرات متراکم انجام می‌شود. مخلوط اولیه (با درجه تصفیه بالا) به اجزایی با نقطه جوش متفاوت تقسیم می شود زیرا مایع در واقع بارها تبخیر و متراکم می شود.
نمودار یک یکسو کننده ساده که می توان آن را حتی در خانه ساخت. این شامل یک مکعب است که روی آتش یا حمام آب گرم می شود. در بالای آن یک ستون اصلاح (در دستگاه های خانگی - یک کشو، که یک لوله سفت و سخت است) با نازل هایی که آن را پر می کند وجود دارد (در شکل به آنها "صاف کننده" می گویند، زیرا برای دستگاه های خانگی اغلب از اسفنج های فلزی ارزان آشپزخانه ساخته می شوند. ). بالای آن یک کندانسور رفلاکس قرار دارد. در سمت، روبروی واحد انتخاب تقطیر، یک لوله خروجی مخصوص (رنگ قرمز در نمودار) وجود دارد. به یخچال و سپس به ظرف گیرنده متصل می شود. در رکتیفایرهای آزمایشگاهی و خانگی، از نازل ها به عنوان آبشکن استفاده می شود که ستون با آن پر می شود. محبوب ترین: منشوری مارپیچی (Selivanenko) و سیم معمولی (Panchenkov). اولی بهترین درجه تمیز کردن را ارائه می دهد ، دومی با عملکرد نسبتاً مؤثر ، از نظر طراحی ساده ترین است. آنها معمولا از فولاد ضد زنگ یا مس ساخته می شوند. در تاسیسات صنعتی به جای نازل از صفحات مخصوص استفاده می شود.
دستگاه به شرح زیر عمل می کند. مخلوط اولیه در مکعب تقطیر گرم می شود و شروع به تبخیر می کند. بخار از یک ستون تقطیر عبور می کند. در واحد انتخاب تقطیر، بخشی از بخار از طریق لوله قرمز خارج شده، وارد یخچال می شود، متراکم می شود و به ظرف گیرنده جریان می یابد. قسمت دیگر به کندانسور رفلاکس بالا می رود. دومی در واقع یک یخچال دیگر با آب جاری در یک ژاکت است. در آن این قسمت دوم بخار نیز متراکم می شود و پس از آن به صورت قطراتی که به آن رفلاکس یا رفلاکس می گویند، به ستون تقطیر می ریزد و در داخل آن از بالا به پایین حرکت می کند. سرعت جریان آب برای خنک کردن کندانسور رفلاکس را می توان تنظیم کرد، در نتیجه مقدار جریان برگشتی به ستون را تغییر داد.
در ستون تقطیر یک جریان متقابل از دو فاز وجود دارد - بخار بالا می رود، رفلاکس پایین می آید. تبادل جرم و حرارت بین آنها اتفاق می افتد، در نتیجه بخار با اجزای کم جوش (بسیار فرار) مخلوط غنی می شود و قطرات مایع جاری با مواد با جوش بالا (به سختی فرار) غنی می شود. به همین دلیل در صورت کافی بودن ارتفاع ستون، کسر هدف با خلوص بالا از قسمت بالایی آن (واحد انتخاب تقطیر) حذف می شود. نازل های ستون برای تشدید جرم و تبادل گرما عمل می کنند، زیرا تراکم بخار دقیقاً در سطح توسعه یافته آنها اتفاق می افتد. در تاسیسات صنعتی این روی سینی ها اتفاق می افتد.
هر صفحه واقع در ستون فیزیکی (PT) نامیده می شود. این مورد نیاز است تا حالت تعادل در سریع ترین زمان ممکن بین فاز مایع و بخار حاصل شود. حباب های بخار از لایه رفلاکس واقع در FT عبور می کنند. در نتیجه تبادل جرم و حرارت بین فازها تسریع می شود. اما، پس از عبور بخار از یک FT، هنوز تعادلی وجود نخواهد داشت، زیرا راندمان این عنصر از 50٪ تا 60٪ است. بنابراین، برای به دست آوردن حالت تعادل فازها که با یک صفحه نظری (TP) مطابقت دارد، لازم است دو FT نصب شود. این بدان معنی است که اگر طبق محاسبات به یک ستون 40 TT نیاز باشد، در واقع باید 80 FT در آن نصب شود.
کارخانه های اصلاح می توانند پیوسته یا دسته ای باشند.
در اول، مخلوط مایع به طور مداوم وارد ستون می شود و مواد جدا شده نیز دائما از آن خارج می شود. ثانیاً مقدار معینی از مخلوط بلافاصله وارد مکعب می شود و پس از آن دستگاه تا زمانی که کاملاً پردازش شود کار می کند.
در وسایل خانگی از کشو به عنوان ستون تقطیر استفاده می شود. این لوله با قطر 30 تا 50 میلی متر است که در کل حجم آن با نازل پر شده است. برای جلوگیری از ریختن دومی به بیرون، در امتداد لبه‌ها، چوب‌هایی که در برابر بخار و قطره‌ها نفوذ می‌کنند قرار می‌دهند. حالت تعادل فاز زمانی حاصل می شود که بخار از لایه خاصی از قاب عبور کند که معادل یک CT است. ارتفاع آن بر حسب میلی متر محاسبه می شود و ارتفاع واحد انتقال نامیده می شود.
ویژگی های اصلی یکسوسازی: جداسازی ماده مورد نظر به شکل خالص و توانایی جداسازی مخلوط اولیه به چندین جزء به طور همزمان. هرچه ستون بالاتر باشد، روند کندتر است، اما محصول نهایی خالص تر است.
در صنعت نوشیدنی های الکلی، تفاوت بین الکل مقطر و تصحیح شده به شرح زیر توضیح داده شده است. مقطر ماده اولیه ای است که مواد ارگانولپتیک (طعم و بو) محصول اصلی در آن باقی می ماند. یعنی اگر نوشیدنی غلات درست شد، غلات، اگر نوشیدنی سیب، سیب و غیره. در عین حال، الکل اتیلیک مقطر همچنان حاوی ناخالصی های زیادی است. برخی از آنها طعم و بو را تشکیل می دهند. دیگران را می توان با استفاده از دستور العمل های مختلف خلاص کرد. الکل تصحیح شده یک الکل تصفیه شده است. خواص ارگانولپتیکی محصول اصلی کاملاً وجود ندارد. فقط مزه و بوی الکل دارد و نه چیز دیگری. در مراحل بعدی فرآیند فن آوری، با کمک افزودنی های طعم دهنده و رایحه، خواص ارگانولپتیک مورد نظر به آن اضافه می شود و پس از آن طیف وسیعی از لیکورها، تنتورها و موارد دیگر به دست می آید.
بر این اساس نمی توان گفت که یک روش بهتر و دیگری بدتر است. هر کس هدف خود را دارد. اگر مثلاً براندی با طعم و عطر انگور درست شود، تقطیر لازم است. پس از اصلاح، این ویژگی ها ناپدید می شوند. برای به دست آوردن عطر دلپذیر، الکل مقطر را در بشکه های بلوط کهنه می کنند. اما برای الکل 96٪ تصحیح شده بی فایده است؛ فقط برای رقیق کردن مناسب است، به عنوان مثال، در تولید ودکا. به این می‌توان اضافه کرد که تجهیزات برای تصحیح الکل گران‌تر از تقطیر است. علاوه بر این، پوره مقطر برای اصلاح مورد نیاز است.
در مخلوطی متشکل از دو ماده (که یکی از آنها مایع به عنوان پایه محلول است)، غلظت ماده محلول در مایع C1 با غلظت C2 آن در بخار این مایع متفاوت است. ضریب تقسیم (توزیع).
از ویژگی های فرآیند است. در برخی موارد، کار با مقدار متقابل راحت تر است: A = 1 / B که به آن یکسان می گویند. این پارامتر به شرایط تقطیر و ماهیت مواد تشکیل دهنده مخلوط بستگی دارد.
بسته به شرایط، ضریب B می تواند:
ایده آل. فقط تحت تأثیر فشارهای جزئی اجزای مخلوط قرار می گیرد (فشار جزئی عبارت است از فشار یک گاز منفرد موجود در مخلوطی از چندین گاز؛ یعنی فشار یک گاز است که اگر کل گاز را اشغال کند، فشار خواهد داشت. حجم اشغال شده توسط مخلوط گازها).
تعادل. در این حالت، تعداد مولکول های گاز H که از مایع تبخیر می شود، برابر با تعداد مولکول های H1 آن است که در همان زمان به مایع برمی گردند.
تاثير گذار.
در عمل تقطیر تحت تأثیر هم زدن محلول و وجود ناخالصی در آن قرار می گیرد. وجود دومی ممکن است آنقدر مهم باشد که ضریب موثر برای جداسازی ماده اصلی و ناخالصی ها با ضریب ایده آل تفاوت زیادی داشته باشد.
پارامترهای فرآیند کمتر مهم، دمای تبخیر و درجه انحراف سیستم از تعادل فاز بین مایع و بخار است. در حین تقطیر:
جایی که NS تعداد مولکول هایی است که به میعانات عبور می کنند. انحراف از نظر کمی با نسبت تعیین می شود: NS / N. در این مورد، دو حالت محدود کننده سیستم وجود دارد. اگر NS = 0 باشد، یک تعادل وجود دارد: چند ذره در واحد زمان مایع را ترک کردند، همان تعداد به آن بازگشت. اگر HC = H، پس این تقطیر مولکولی است، یعنی تمام ذراتی که از مایع تبخیر می شوند به میعان تبدیل می شوند. این معمولاً در صورتی اتفاق می‌افتد که فرآیند در خلاء انجام شود، فشار بخار کم باشد و فاصله از سطح آب تا نقطه تراکم حداقل باشد. در این حالت، ذرات بخار نه با مولکول های هوا و نه با یکدیگر برخورد نمی کنند.
فرآیندی که در ابتدای مقاله توضیح داده شد، که در آن مایعی گرم شده و تا حدی تبخیر می شود و بخارات آن به طور مداوم در یخچال تخلیه می شود و در آنجا متراکم می شود، تقطیر ساده نامیده می شود. هنگام کار با مخلوط مایع چند جزئی، از تقطیر کسری یا تقطیر کسری استفاده می شود. در این حالت، مواد تشکیل دهنده مخلوط، بسته به فراریت آنها، در قسمت هایی به میعانات جمع آوری می شوند و از پایین ترین نقطه جوش شروع می شوند.
رکتیفیکیشن از نظر بسیاری از کارشناسان نوعی تقطیر است. این به دلیل این واقعیت است که هر سیستم بسته ای متشکل از گاز و مایع به حالت تعادل تمایل دارد. و در طول یکسوسازی، غلظت کاری (واقعی) مواد در فاز بخار با آنچه که باید برای این مایع در حالت تعادل باشد، متفاوت است.
تقطیر و یکسوسازی دو روش جداسازی اجزای یک مخلوط مایع هستند که بر اساس فرآیند فیزیکی یکسانی هستند. اما فن آوری های مختلف برای اجرای آنها امکان دستیابی به نتایج کاملاً متفاوت را فراهم می کند.
تقطیر روشی برای جداسازی یا تصفیه مواد بر اساس نقاط جوش مختلف است.
بسته به خواص اجزای مخلوطی که قرار است جدا شوند و اختلاف نقطه جوش آنها از انواع و روش های تقطیر استفاده می شود. بنابراین، اگر هدف از تقطیر، پاکسازی ماده ای از ناخالصی های عملاً غیرفرار باشد، به تقطیر ساده متوسل می شوند. به عنوان مثال، تقطیر آب لوله کشی برای حذف نمک های معدنی محلول و در نتیجه آب مقطر است. یک مورد خاص از تقطیر ساده، تقطیر با بخار است. اگر هنگام حرارت دادن یک مخلوط، دو یا چند جزء تبخیر شوند، باید از تقطیر کسری برای جداسازی آنها استفاده شود. هر دو نوع تقطیر - ساده و کسری - را می توان هم در اتمسفر و هم در فشار کاهش یافته (تقطیر خلاء) انجام داد.
نه تنها مواد مایع، بلکه مواد جامد در دمای اتاق نیز می توانند در معرض تقطیر قرار گیرند. در مقایسه با تبلور مجدد، تقطیر معمولاً بازدهی بالاتری از محصول خالص را در زمان کمتری می دهد.
با استفاده از تقطیر در آزمایشگاه، در یک عملیات، می توانید به عنوان مثال تا یک کیلوگرم از یک ماده را به راحتی تصفیه کنید، در حالی که برای تبلور مجدد همان مقدار محصول، باید آن را به چند قسمت تقسیم کنید یا از تجهیزات حجیم استفاده کنید. همیشه راحت نیست بر خلاف تبلور مجدد، تقطیر می تواند برای خالص سازی ترکیبات بسیار آلوده، از جمله جداسازی محصولات به طور مستقیم از مخلوط واکنش استفاده شود. در نهایت، تقطیر مستلزم صرف هیچ گونه مواد کمکی، مانند جاذب ها یا حلال های آلی نیست.
از طرف دیگر، تقطیر یک روش خالص سازی جهانی نیست. بسیاری از مواد در نقطه جوش حتی در فشار کاهش یافته تجزیه می شوند.
اگر مایعات نقطه جوش مشابهی داشته باشند، جداسازی آنها در آزمایشگاه بسیار کار بر است و مستلزم استفاده از ستون های تقطیر کارآمد است که در هر آزمایشگاهی وجود ندارد. با این حال، حتی اگر تفاوت در نقاط جوش زیاد باشد، تقطیر همیشه جداسازی کامل را تضمین می کند. باید به این موضوع توجه ویژه ای داشته باشید. کارگران تازه کار اغلب بر این باورند که تقطیر به طور خودکار حذف تمام ناخالصی ها را از یک ماده تضمین می کند. در همین حال، در عمل مخلوط‌های غیرجوش (آزئوتروپیک) جداگانه وجود دارد. به عنوان مثال، آهن الکلی اتیلیک را می توان با تقطیر در فشار اتمسفر به طور کامل از آب خارج کرد، اگرچه تفاوت در نقطه جوش آنها بیش از 20 درجه سانتیگراد است. هنگام تلاش برای تقطیر الکل از آب، مخلوطی حاوی 95.6٪ الکل (وزنی) و 4.4٪ آب در گیرنده جمع می شود. یک پدیده نسبتاً رایج که با تقطیر تداخل دارد، توانایی برخی از مواد پرقدرت برای تقطیر با بخار مواد دیگر است. در عین حال، از این خاصیت برای تصفیه مؤثر مواد با قدرت بالا، به عنوان مثال، در هنگام تقطیر با بخار آب استفاده می شود.
از موارد فوق چنین نتیجه می شود که تنها پس از درک کامل از ماهیت ناخالصی های احتمالی و فرار نسبی آنها می توان به تقطیر متوسل شد. در بسیاری از موارد، اگر تقطیر با روش های دیگر تصفیه ترکیب شود، می توان ماده ای را با کار کمتر و به شکل خالص تری به دست آورد. به عنوان مثال، اتیل استات فنی حاوی اتیل الکل، اسید استیک و آب به عنوان ناخالصی های اصلی است. بر این اساس، یکی از روش های ممکن برای تصفیه آن شامل تصفیه با کلرید کلسیم برای جذب الکل و بیشتر آب، تصفیه با پتاس بی آب برای حذف آثار اسیدی و خشک کردن بیشتر، قرار گرفتن در معرض زئولیت ها برای خشک کردن نهایی و در نهایت تقطیر برای حذف غیر ممکن است. -ناخالصی های فرار
تقطیر
پ. ( تخریب) عملیاتی است که اغلب در آزمایشگاه های شیمیایی و مهندسی در کارخانه ها برای جداسازی محلول های مایعات یا جامدات در مایعات و همچنین مخلوطی از آنها بر اساس فراریت نابرابر آنها و شامل تبدیل مایع با جوشاندن به بخار استفاده می شود. ، که سپس در یخچال سرد می شود دوباره به حالت مایع تبدیل می شود. در این حالت، یخچال به گونه‌ای تنظیم می‌شود که مایعی که از بخار متراکم می‌شود و در معرض جدا شدن است، نتواند به ظرفی که در آن جوش انجام می‌شود جریان یابد، بلکه به ظرف دیگری به نام گیرنده هدایت (تقطیر) می‌شود. . هنر را ببینید. آزمایشگاه، که در آن انواع مختلف تقطیر به تفصیل مورد بحث قرار می گیرد (تقطیر تفکیک شده، تقطیر تحت فشار کاهش یافته، تقطیر با بخار آب و غیره)، و همچنین تکنیک ها و دستگاه های عملی که معمولاً در آزمایشگاه ها استفاده می شود، و هنر. غلیان.
تقطیر خشک (distilation sèche, trockene تقطیر, تخریب مخرب- آخرین نام انگلیسی بهترین از همه موارد دیگر با اصل موضوع مطابقت دارد) تجزیه مواد جامد هنگام گرم شدن است که با انتشار محصولات بخار همراه است. در این حالت معمولاً فقط قسمت بزرگتر یا کوچکتری از ماده گرفته شده به بخار می رود و بخشی از آن در پایان عملیات در دستگاه تقطیر (دیگ بخار، رتورت) به صورت پسماند جامد باقی می ماند. نمونه‌های معمول تقطیر خشک در فناوری عبارتند از: تقطیر خشک چوب (نگاه کنید به) به منظور به دست آوردن الکل چوب، اسید استیک، سقز، قطران و زغال سنگ از آن. برای تقطیر خشک زغال سنگ در تولید گاز (نگاه کنید به) و کک (نگاه کنید به) و همراه با آزاد شدن گاز روشن کننده، قطران و آب آمونیاک تشکیل می شود و باقیمانده کک است. روی استخوان های خشک فسفر (نگاه کنید به) و بقایای مختلف حیوانی و گیاهی و محصولات مانند: چرم، شاخ، رزین و غیره برای به دست آوردن آمونیاک، روغن استخوان (حیوانی) و زغال سنگ، روغن های رزین و غیره به عنوان نمونه هایی از P. خشک از عمل آزمایشگاه شیمیایی، ما به واکنش تولید کتون از طریق تجزیه هنگام گرم کردن نمک اسیدهای چرب اشاره می کنیم، به عنوان مثال: (CH 3 -CO-O) 2 Ba = CH 3 -CO-CH 3 + BaCO 3، برای تولید آلدئیدها (نگاه کنید به) طبق روش پیریا و غیره، و یک کتون یا هیدروکربن به گیرنده عبور می کند و نمک دی اکسید کربن در مخزن باقی می ماند. اگرچه همه این واکنش ها، در ذات خود، عمیقاً با P. معمولی متفاوت هستند، اما از نظر ظاهری در واقع شباهت های بسیار زیادی با آن حفظ می کنند، زیرا در هر دو مورد گرمایش اعمال می شود، بخارهایی تشکیل می شود که سپس متراکم می شوند، که به نوبه خود، به نوبه خود، تقریباً به دستگاه ها و دستگاه های مشابهی برای انجام تقطیر معمولی و خشک نیاز دارد.
مقاله مطالبی را ازدر حال حاضر، نوشیدنی های الکلی اغلب در زندگی ما استفاده می شود. اما نوشیدنی های قوی تنها در صورتی لذت می برند که از کیفیت بالایی برخوردار باشند. این امر با استفاده از راه های مناسب برای به دست آوردن آن قابل دستیابی است. در این راستا، دانستن روش های اساسی تقطیر الکل مهم است: تقطیر الکل و تصحیح آن.
کلمه تقطیر خود منشأ لاتینی دارد و به معنای ریختن است. به طور معمول، این روش در بسیاری از مناطق زندگی برای جداسازی مایعات به اجزای متفاوت استفاده می شود. اگر کسری های موجود در مایع در نقطه جوش متفاوت باشند اعمال نمی شود.
تقطیر در صنعت پالایش نفت برای تولید بنزین، نفت سفید و روغن های روان کننده استفاده می شود. فرآیند شیرین سازی آب دریا نیز بر اساس این روش انجام می شود.
اما ما به این روش برای جداسازی اتیل الکل از مایعات حاوی الکل علاقه مندیم.
تقطیر یا تقطیر الکل پدیده ای است که منجر به تبخیر ترکیبات فرار از مخلوط تخمیر شده می شود. این اجزا با ته نشین شدن به صورت میعانات، مهتابی را تشکیل می دهند. برای ایجاد مهتاب، از یک دستگاه مخصوص استفاده می شود - یک تقطیر، که یک مکعب تقطیر است.
فرآیند تقطیر به خودی خود ساده است و شامل دو مرحله است:
در عین حال، نقطه جوش الکلی که باید استخراج کنیم +78 درجه سانتیگراد است در حالی که نقطه جوش آب 100+ است که منجر به تبخیر سریع الکل می شود. در طول فرآیند خنک شدن، الکل متراکم می شود. تقطیر را می توان بیش از یک بار تقطیر کرد تا غلظت الکل افزایش یابد.
مهتابی که در ابتدا به دست می آید با قدرت قوی و سطح بالایی از مواد مضر در آن متمایز می شود: استرها و آلدئیدها. از این نظر، مصرف آن به عنوان الکل مطلقاً نامناسب است، بهتر است آن را بیرون بریزید یا استفاده دیگری برای آن پیدا کنید، مثلاً با آن آتش روشن کنید.
فرآیند تقطیر همچنین استفاده از به اصطلاح "دم" حاوی الکل فیزل و متانول توصیه نمی شود. آنها را می توان با بوی نامطبوع آنها شناسایی کرد. آنها پس از کاهش قدرت مهتابی به 40٪ ظاهر می شوند، اما، برخلاف اولین قطره های غیرقابل استفاده، "دم" را می توان برای تقطیر مجدد استفاده کرد.
اتمام تقطیر معمولاً به روش زیر تعیین می شود: مایع جاذب مشتعل می شود. اگر شروع به سوختن کرد، تقطیر را متوقف کنید.
تقطیر الکل بر اساس طبقه بندی به انواع زیر تقسیم می شود:
تقطیر ساده الکل مرحله اولیه تقطیر نوع دوم است.
نمودار فرآیند تقطیر این روش در مصر باستان برای تولید رنگ از انگورهای فاسد استفاده می شد. برای این کار از مکعب های مسی استفاده شد که طراحی آن شامل مخزن تقطیر، کندانسور و لوله خروجی برای تبخیر بود. در ابتدا از این واحدها در تولید رنگ و عطر استفاده می شد و پس از مدتی برای تولید مشروبات الکلی قوی استفاده می شد.
در حال حاضر تقطیر ساده یک فناوری برای تقطیر الکل است که ناخالصی های مضر را به طور کامل حذف نمی کند. حتی تکرار این روند نوشیدنی را کاملا تمیز نمی کند. قدرت خروجی آن 25-30 درصد حجم است.
تقطیر الکل در چند مرحله انجام می شود:
محصول نهایی دارای عطر و طعم محصولات مورد استفاده برای ماش است و بنابراین در معرض معطر شدن قرار می گیرد. به عنوان مثال، رام و کنیاک را در بشکه های بلوط دم کرده و بادام یا کاج را به جین اضافه می کنند.
یک روش پیچیده تر شامل استفاده از سیب زمینی است که وقتی خرد می شود باید با آب پر شود و گرم شود. نشاسته موجود در سیب زمینی به قند تبدیل می شود. سپس مخمر را اضافه کرده و در جای گرم قرار دهید.
علاوه بر این، برای خلاص شدن از شر بوی نامطبوع، محصول اغلب تحت درمان شیمیایی قرار می گیرد که می تواند بر سلامت انسان تأثیر منفی بگذارد.
این روش کسری نیز نامیده می شود، زیرا در چندین مرحله انجام می شود. توجه و حوصله بیشتری می طلبد.
تقطیر کسری بر اساس تفاوت در نقطه جوش اجزای سازنده مایع است. ماهیت روش این است که الکل را در حین تقطیر به کسری جدا کنید و سپس آنها را در ظروف مختلف توزیع کنید.
تقطیر اتانول به دلیل بوی نامطبوع و افزایش سطح مضر بودن آنها شامل استفاده از "سر" یا اولین بخش نیست. میعانات جمع آوری شده در این مرحله نه تنها برای بلعیدن، بلکه برای استفاده خارجی نیز خطرناک است. اگر چنین کسری روی پوست وارد شود، ممکن است آسیب ایجاد شود، به عنوان مثال، پوست کنده می شود. "سر" عمدتا برای روشن کردن چوب استفاده می شود. پس از اتمام جداسازی این کسری، لازم است ظرف گیرنده تعویض شود.
کسر میانی (جسم مهتابی) رنگ و بوی تند ندارد. در این مرحله مهتابی با کیفیت بالا انتخاب می شود. انتخاب این قسمت از مهتاب در هنگام احتراق در دمای تا 95 درجه سانتیگراد رخ می دهد، در حالی که قدرت آن از 35 تا 45٪ متغیر است. در محدوده 78 تا 83 درجه سانتیگراد، خالص ترین توده های آب الکلی آزاد می شود که حاوی ناخالصی های مضر برای سلامتی انسان نیست.
بخش نهایی یا "دم" با بوی قوی و تند به دلیل محتوای روغن های بدنه و ناخالصی های سنگین مشخص می شود. همچنین لازم است از ورود آنها به قسمت اصلی کسر جلوگیری شود؛ برای این کار در این مرحله لازم است ظرف گیرنده را تعویض کنید. "دم ها" معمولاً به دلیل بوی بد آنها و بدتر شدن کیفیت قسمت اصلی مهتاب برای بلعیدن مناسب نیستند. اما می توان از آنها برای تقطیر مجدد استفاده کرد، به پوره جدید اضافه کرد یا برای دوستداران این طعم به مهتابی اضافه کرد.
برای بهبود کیفیت الکل، توصیه می شود یک تصفیه دیگر با زغال چوب انجام دهید، آن را با آب تمیز رقیق کنید، یا دوباره تقطیر کنید، این فرآیند را آهسته تر از دفعه اول انجام دهید. تقطیر مکرر می تواند منجر به تشکیل یک مخلوط آزئوتروپیک شود که ترکیب آن در طول تقطیرهای بعدی تغییر نمی کند.
با توجه به اینکه تولید الکل با درجه خالص سازی بالا با تقطیر غیرممکن است، حتی به صورت کسری، به دلیل وجود عطر و طعم، از یکسوسازی استفاده می شود.
فرآیند یکسوسازی خود جداسازی یک مخلوط است که بر اساس فرآیند تبادل حرارت بین بخار و مایع است.
بسیاری از مردم به اشتباه تصحیح الکل را تقطیر مجدد می دانند، اما این دو مفهوم را نباید با هم اشتباه گرفت.
این روش شامل استفاده از ستون تقطیر است که دستگاهی است که مایع را به اجزاء جدا می کند. در این حالت، نتیجه الکل خالصی است که هیچ بو، طعم و مواد مضری ندارد. اصلاح بدون استفاده از این دستگاه الکل با قدرت کمتری تولید می کند.
هنگامی که یک ظرف با مهتاب گرم می شود، مایع شروع به جوشیدن می کند و در نتیجه بخار تشکیل می شود. از طریق ستون های تقطیر به سمت بالا بالا می رود و به واحدی ختم می شود که بخار متراکم می شود و کندانسور برگشتی نامیده می شود. این دستگاه با آب خنک می شود. هنگامی که بخار به سطح خنک شده برخورد می کند، متراکم می شود و در نتیجه خلط ایجاد می شود. بلغم به داخل ظرف می ریزد. بخاری که به سمت بالا بالا می رود و رفلاکسی که به پایین جریان می یابد با یکدیگر تعامل دارند و فرآیند تبادل حرارت را تشکیل می دهند. یکسوسازی شامل تعامل دائمی بین بخار و مایع است. در نتیجه، موادی با نقطه جوش پایین تر در بالا قرار می گیرند؛ آنها به میعانات تبدیل می شوند و به داخل ظرف می ریزند.
از این روش تقطیر برای به دست آوردن الکل اتیلیک خالص استفاده می شود. این الکل اساس ودکا است. اصلاح همچنین ایمن ترین است، زیرا به شما امکان می دهد نوشیدنی های الکلی قوی بسازید، وجود مقادیر زیادی ناخالصی و مسمومیت با مواد شیمیایی را هنگام مصرف از بین می برد.
برای تعیین بهترین روش برای تقطیر الکل، باید تصمیم بگیرید که چه چیزی برای شما مهمتر است: طعم و عطر لطیف الکل یا الکل خالص.
در طی روش های مختلف تقطیر، نوشیدنی های مختلفی در خروجی تشکیل می شود: تقطیر برای تولید مهتاب، کنیاک، ویسکی، تکیلا، جین استفاده می شود. الکل خالص یک محصول اصلاح است.
علاوه بر این، باید بدانید که پس از تقطیر، حتی به صورت جزئی، نوشیدنی نهایی عطر و طعم ماده اولیه اصلی را دارد، در حالی که در فرآیند تصحیح طعم و خواص معطر از بین می رود.
بنابراین، نمی توان گفت که این یا آن روش بهتر است، زیرا آنها نتایج متفاوتی را در خروجی می دهند.
فرآیند تبدیل مایع به بخار، که سپس به شکل مایع متراکم می شود. ساده ترین مثال، تقطیر آب است، زمانی که بخار از یک کتری به شکل قطرات بر روی سطح سرد رسوب می کند.
تقطیر برای جدا کردن مایعات از جامدات غیرفرار، مانند تقطیر مشروبات الکلی از مواد تخمیر شده، یا برای جدا کردن دو یا چند مایع با نقطه جوش متفاوت، مانند تولید بنزین، نفت سفید و روغن های روان کننده از نفت استفاده می شود. از دیگر کاربردهای صنعتی می توان به پردازش مواد شیمیایی مانند فرمالدئید و فنل و نمک زدایی آب دریا اشاره کرد.
فرآیند تقطیر احتمالاً توسط آزمایشگران باستانی استفاده می شد. ارسطو (384-322 قبل از میلاد) اشاره کرد که آب خالص را می توان با تبخیر آب دریا به دست آورد. پلینی بزرگ (23-79 پس از میلاد) یک روش اولیه تراکم را توصیف کرد که در آن روغن بدست آمده از گرم کردن رزین بر روی پشمی که در بالای آلمبیک قرار داده شده است جمع آوری می شود.
بیشتر روش های تقطیر مورد استفاده در تحقیقات صنعتی و آزمایشگاهی، انواع تقطیر ساده هستند. این فناوری پایه از یک دستگاه ثابت یا گیره برای گرم کردن مایع، یک کندانسور برای خنک کردن بخار و یک ظرف برای جمع‌آوری تقطیر استفاده می‌کند. هنگام حرارت دادن مخلوطی از مواد ابتدا فرارترین آنها یا آنهایی که کمترین نقطه جوش را دارد تقطیر می کنند و سپس بقیه را تقطیر می کنند یا اصلاً تقطیر نمی کنند. چنین دستگاه ساده ای برای تصفیه مایعات حاوی اجزای غیر فرار عالی است و برای جداسازی مواد با نقطه جوش متفاوت کاملاً مؤثر است. برای مصارف آزمایشگاهی، قطعات دستگاه معمولاً از شیشه ساخته شده و توسط درپوش، شیلنگ لاستیکی یا لوله های شیشه ای به هم متصل می شوند. در مقیاس صنعتی، تجهیزات از فلز یا سرامیک ساخته می شوند.
روشی به نام تقطیر کسری یا دیفرانسیل برای پالایش نفت ابداع شد زیرا تقطیر ساده برای جدا کردن مایعاتی که نقطه جوش آنها کمی متفاوت است بی‌اثر است. در این حالت بخارها به طور مکرر متراکم شده و در یک ظرف عمودی عایق شده تبخیر می شوند. نقش ویژه ای در اینجا توسط مخازن بخار، ستون های کسری و کندانسورها ایفا می شود که اجازه می دهد بخشی از میعانات به مکعب برگردد. هدف، دستیابی به تماس نزدیک بین فازهای مختلف مخلوط می‌باشد، به طوری که تنها فرارترین بخش‌ها به شکل بخار به گیرنده می‌رسند و بقیه به صورت مایع به سمت سکون باز می‌گردند. خالص سازی اجزای فرار در نتیجه تماس بین چنین جریان های متقابلی را یکسوسازی یا غنی سازی می نامند.
به این روش تبخیر فلاش چند مرحله ای نیز می گویند. این نوع دیگری از تقطیر ساده است. به عنوان مثال، برای تقطیر آب در کارخانه های بزرگ نمک زدایی تجاری استفاده می شود. تبدیل مایع به بخار نیازی به حرارت ندارد. به سادگی از ظرفی با فشار اتمسفر بالا به ظرفی با فشار اتمسفر پایین تر می افتد. این منجر به تبخیر سریع، همراه با متراکم شدن بخار به مایع می شود.
یکی از تغییرات فرآیند کاهش فشار از یک پمپ خلاء برای ایجاد خلاء استفاده می کند. این روش که "تقطیر خلاء" نامیده می شود، گاهی اوقات هنگام کار با موادی استفاده می شود که معمولاً در دمای بالا می جوشند یا هنگام جوشیدن در شرایط عادی تجزیه می شوند.
پمپ های خلاء فشاری را در ستون ایجاد می کنند که به طور قابل توجهی کمتر از فشار اتمسفر است. علاوه بر آنها، تنظیم کننده های خلاء استفاده می شود. کنترل دقیق پارامترها بسیار مهم است زیرا راندمان جداسازی به تفاوت در فراریت نسبی در دما و فشار معین بستگی دارد. تغییر این پارامتر ممکن است بر روند تأثیر منفی بگذارد.
در خلاء، آنها آن را به خوبی در پالایشگاه های نفت می دانند. روش های تقطیر مرسوم، هیدروکربن های سبک و ناخالصی ها را از هیدروکربن های سنگین جدا می کند. محصول باقیمانده در معرض تقطیر خلاء قرار می گیرد. این اجازه می دهد تا هیدروکربن های با جوش بالا مانند روغن ها و موم ها در دماهای پایین جدا شوند. این روش همچنین برای جداسازی ترکیبات شیمیایی آلی حساس به حرارت و برای بازیابی حلال های آلی استفاده می شود.
تقطیر با بخار آب روشی جایگزین برای تقطیر در دمای کمتر از نقطه جوش معمولی است. زمانی استفاده می شود که ماده مقطر مخلوط نشده و با آب واکنش شیمیایی نمی دهد. نمونه هایی از این مواد اسیدهای چرب و روغن سویا هستند. در حین تقطیر، بخار به مایع وارد می شود که آن را گرم کرده و باعث تبخیر می شود.
اگرچه ستون‌های بسته اغلب برای جذب استفاده می‌شوند، اما برای تقطیر مخلوط‌های بخار و مایع نیز استفاده می‌شوند. این طراحی سطح تماس بزرگی را فراهم می کند که باعث افزایش کارایی سیستم می شود. نام دیگر این طرح ستون تقطیر است.
اصل کار به شرح زیر است. مخلوط مواد خام اجزاء با فراریت متفاوت به مرکز ستون وارد می شود. مایع از طریق نازل به پایین جریان می یابد و بخار به سمت بالا حرکت می کند. مخلوط ته مخزن وارد بخاری می شود و همراه با بخار از آن خارج می شود. گاز از طریق نازل به سمت بالا حرکت می کند، فرارترین اجزای مایع را می گیرد، ستون را ترک می کند و وارد کندانسور می شود. پس از مایع شدن، محصول وارد مخزن رفلاکس می شود و در آنجا به یک تقطیر و کسری که برای رفلاکس استفاده می شود، جدا می شود.
غلظت های مختلف باعث می شود که اجزای فرار کمتری از فاز بخار به فاز مایع عبور کنند. ضمیمه طول مدت و منطقه تماس را افزایش می دهد که کارایی جداسازی را بهبود می بخشد. در خروجی، بخار حاوی حداکثر مقدار اجزای فرار است، در حالی که غلظت آنها در مایع حداقل است.
نازل ها به صورت فله ای و کیسه ای پر می شوند. شکل پرکننده می تواند تصادفی یا ساختار هندسی باشد. از موادی مانند خاک رس، چینی، پلاستیک، سرامیک، فلز یا گرافیت ساخته شده است. پرکننده، به عنوان یک قاعده، ابعادی از 3 تا 75 میلی متر دارد و با سطح بزرگی در تماس با مخلوط بخار و مایع مشخص می شود. مزیت پرکردن فله توان عملیاتی بالا، مقاومت در برابر فشارهای بالا و هزینه کم آن است.
پرکننده های فلزی دارای استحکام بالا و ترشوندگی خوبی هستند. سرامیکی ها حتی ترشوندگی بالاتری دارند، اما آنقدرها بادوام نیستند. پلاستیک‌ها کاملاً بادوام هستند، اما در سرعت‌های جریان کم به خوبی خیس نمی‌شوند. از آنجایی که پرکننده های سرامیکی در برابر خوردگی مقاوم هستند، در دماهای بالا که پلاستیک قادر به تحمل آن نیست استفاده می شود.
نازل های بسته یک مش ساختار یافته هستند که ابعاد آن با قطر ستون مطابقت دارد. کانال های طولانی برای جریان مایع و بخار فراهم کنید. آنها گران تر هستند، اما افت فشار را کاهش می دهند. نازل های روی هم برای دبی کم و شرایط فشار کم ترجیح داده می شوند. آنها معمولاً از چوب، ورق فلزی یا توری بافته می شوند.
برای بازیافت حلال و در صنعت پتروشیمی استفاده می شود.
پرکاربردترین ستون ها از نوع دیسکی هستند. تعداد صفحات به خلوص و پیچیدگی دلخواه جداسازی بستگی دارد. این بر ارتفاع ستون تقطیر تأثیر می گذارد.
اصل عملکرد آن به شرح زیر است. مخلوط در وسط ارتفاع ستون تغذیه می شود. اختلاف غلظت باعث می شود که اجزای فرار کمتری از جریان بخار به جریان مایع عبور کنند. گاز خروجی از کندانسور حاوی بیشترین مواد فرار است، در حالی که مواد فرار کمتر از طریق بخاری به جریان مایع خارج می شوند.
هندسه سینی ها در ستون بر درجه و نوع تماس بین حالت های فاز مختلف مخلوط تأثیر می گذارد. از نظر ساختاری، آنها از الک، شیر، درپوش، شبکه، آبشار و غیره ساخته می شوند. سینی های غربال که دارای سوراخ هایی برای بخار هستند، برای اطمینان از بهره وری بالا با هزینه های کم استفاده می شوند. دیسک‌های سوپاپ ارزان‌تر، که دارای دهانه‌هایی با دریچه‌های باز و بسته می‌شوند، به دلیل تجمع مواد روی آنها، مستعد گرفتگی هستند. کلاهک ها دارای درپوش هایی هستند که به بخار اجازه می دهد از داخل مایع از سوراخ های کوچک عبور کند. این پیشرفته ترین و گران ترین فناوری است که در نرخ جریان پایین موثر است. مایع از یک سینی به سینی دیگر در لوله های تخلیه عمودی جریان می یابد.
ستون های سینی اغلب برای بازیابی حلال ها از زباله های فرآیند استفاده می شوند. آنها همچنین برای بازیابی متانول در طول عملیات خشک کردن استفاده می شوند. آب به صورت یک محصول مایع خارج می شود و پسماندهای آلی فرار وارد فاز بخار می شوند. این همان چیزی است که تقطیر در ستون تقطیر است.
تقطیر برودتی شامل استفاده از تکنیک های تقطیر رایج برای گازهایی است که به حالت مایع سرد شده اند. این سیستم در دمای کمتر از -150 درجه سانتیگراد کار می کند. برای این کار از مبدل های حرارتی و کویل ها استفاده می شود. کل ساختار بلوک برودتی نامیده می شود. وارد واحد شده و در دمای بسیار پایین تقطیر می شوند. ستون‌های تقطیر برودتی را می‌توان بسته‌بندی یا انباشته کرد. طراحی انباشته ترجیح داده می شود زیرا مواد حجیم در دماهای پایین کمتر موثر هستند.
یکی از کاربردهای اصلی تقطیر برودتی، جداسازی هوا به گازهای تشکیل دهنده آن است.
تصحیح استخراجی از ترکیبات اضافی استفاده می کند که به عنوان یک حلال عمل می کنند تا فراریت نسبی یکی از اجزای مخلوط را تغییر دهند. در ستون استخراج، یک حلال به موادی که قرار است جدا شوند اضافه می شود. جزء جریان خوراکی که باید بازیافت شود با یک حلال ترکیب شده و در فاز مایع خارج می شود. جزء دیگر تبخیر شده و به داخل تقطیر می رود. تقطیر دوم در ستون دیگری، ماده را از حلال جدا می کند، سپس حلال به مرحله قبل بازگردانده می شود تا چرخه تکرار شود.
یکسوسازی استخراجی برای جداسازی ترکیبات با نقطه جوش مشابه و مخلوط های آزئوتروپیک استفاده می شود. تصحیح استخراجی به دلیل پیچیدگی طراحی آن به اندازه تقطیر معمولی در صنعت استفاده نمی شود. به عنوان مثال فرآیند تولید سلولز است. سلولز را از لیگنین جدا می کند و تقطیر دوم ماده خالص را تولید می کند.
