Frakcijska destilacija je postopek, s katerim sestavine v kemikaliji mešanica so ločeni na različne dele (imenovane ulomke) glede na njihove različne vrelišča. Frakcijska destilacija se uporablja za čiščenje kemikalij in za ločevanje zmesi, da se pridobijo njihove komponente.
Tehnika se uporablja v laboratorijih in industriji, kjer ima postopek ogromen komercialni pomen. Kemična in naftna industrija se opirata na frakcijsko destilacijo.
Kako deluje
Hlapi od Vreti raztopina se prenese vzdolž visokega stolpca, ki se imenuje frakcionirajoči stolpec. Stolpec je napolnjen s plastičnimi ali steklenimi kroglicami za izboljšanje ločevanja z zagotavljanjem večje površine za kondenzacijo in izhlapevanje. Temperatura kolone se postopoma znižuje vzdolž njegove dolžine. Komponente z višjim vreliščem se kondenzirajo na stolpcu in se vrnejo v rešitev; sestavni deli z nižjim vreliščem (več hlapljivo) skozi stolpec in se zbirajo blizu vrha.
Teoretično je, da več kroglic ali krožnikov izboljša ločitev, vendar dodajanje plošč poveča tudi čas in energijo, potrebno za dokončanje destilacije.
Surova nafta
Bencin in številne druge kemikalije se proizvajajo iz surove nafte z uporabo frakcijske destilacije. Surova nafta segreva, dokler ne izhlapi. V določenih temperaturnih območjih se kondenzirajo različne frakcije. Kemikalije v določeni frakciji so ogljikovodiki s primerljivim številom ogljikovih atomov. Od vročih do hladnih (največ ogljikovodikov do najmanjših) so lahko frakcije ostanki (ki se uporabljajo za izdelavo bitumna), kurilno olje, dizelsko gorivo, kerozin, nafta, bencin in rafinerijski plin.
Etanol
Frakcijska destilacija ne more popolnoma ločiti sestavnih delov mešanice etanola in vode, kljub različnim vreliščem obeh kemikalij. Voda vre pri 100 stopinjah Celzija, medtem ko etanol vre pri 78,4 stopinje Celzija. Če mešanica alkohol in voda zavre, se etanol koncentrira v hlapu, vendar le do točke, saj alkohol in voda tvorita azeotrop. Ko zmes doseže točko, kjer je sestavljena iz 96% etanola in 4% vode, je zmes bolj hlapna (vre pri 78,2 stopinje Celzija) kot etanol.
Preprosto vs. Frakcijska destilacija
Frakcijska destilacija se razlikuje od preproste destilacija ker frakcionirajoči stolpec naravno ločuje spojine glede na njihove vrelišča. Kemikalije je mogoče izolirati z enostavno destilacijo, vendar je treba skrbno nadzorovati temperaturo, ker lahko hkrati izoliramo samo eno "frakcijo".
Kako veste, ali naj za ločitev mešanice uporabite preprosto destilacijo ali frakcijsko destilacijo? Preprosta destilacija je hitrejša, enostavnejša in porabi manj energije, vendar je resnično uporabna le tam, kjer je je velika razlika med vreliščem želenih frakcij (več kot 70 stopinj Celcija). Če je med frakcijami le majhna temperaturna razlika, je najboljša izbira frakcijska destilacija.
Tu je razčlenitev razlik med enostavno in delno destilacijo:
| Enostavna destilacija | Frakcijska destilacija | |
| Uporaba | Ločimo relativno čiste tekočine, ki imajo velike razlike v vrelišču. Tudi ločevanje tekočin od trdnih nečistoč. | Izolirne komponente kompleksnih zmesi z majhnimi razlikami vrelišča. |
| Prednosti |
Hitreje Zahteva manj vnosa energije Enostavnejša, cenejša oprema |
Boljše ločevanje tekočin Bolje pri čiščenju tekočin, ki vsebujejo veliko različnih komponent |
| Slabosti |
Koristno le za relativno čiste tekočine Zahteva veliko razliko med vreliščem vrelišča Frakcije ne loči tako čisto |
Počasneje Zahteva več energije Bolj zapletena in draga namestitev |