Дистилляция дегеніміз не? Бұл сұйықтықты буға айналдыру процесі, содан кейін ол қайтадан сұйық күйге айналады. Ең қарапайым мысал суды айдау болып табылады, мұнда шәйнектен шыққан бу суық бетке тамшылар түрінде сақталады.
Қолданба және тарих
Дистилляция ферменттелген материалдардан спиртті айдаудағы сияқты сұйықтарды ұшпайтын қатты заттардан бөлу үшін немесе бензин, керосин және майлау материалдарын өндірудегі сияқты қайнау температурасы әртүрлі екі немесе одан да көп сұйықтықтарды бөлу үшін қолданылады. мұнайдан. Басқа өнеркәсіптік қолданбаларға формальдегид пен фенол сияқты химиялық заттарды өңдеу және теңіз суын тұщыту кіреді.
Дистилляция процесін ежелгі тәжірибешілер қолданған болуы мүмкін. Аристотель (б.з.д. 384-322) теңіз суын буландыру арқылы таза су алуға болатынын айтқан. Плиний Аға (23-79 жж.) конденсацияның қарабайыр әдісін сипаттады, онда канифольді қыздыру арқылы алынған майды оның үстіне қойылған жүнге жинайды.алемиялық.
Қарапайым айдау
Өнеркәсіпте және зертханалық зерттеулерде қолданылатын айдау әдістерінің көпшілігі қарапайым дистилляцияның вариациялары болып табылады. Бұл негізгі технология сұйық қыздырылатын текшені немесе ретортты, буды салқындату үшін конденсаторды және дистиллятты жинауға арналған ыдысты пайдаланады. Заттардың қоспасын қыздырған кезде олардың ең ұшқышы немесе қайнау температурасы ең төмені алдымен дистилденеді, содан кейін қалғандары тазартылады немесе мүлде тазартылмайды. Мұндай қарапайым аппарат құрамында ұшпайтын компоненттері бар сұйықтықтарды тазарту үшін тамаша және әртүрлі қайнау температурасы бар заттарды бөлу үшін өте тиімді. Зертханалық қолдану үшін құрылғының бөліктері әдетте шыныдан жасалған және тығындармен, резеңке түтіктермен немесе шыны түтіктермен жалғанған. Өнеркәсіптік масштабта жабдық металдан немесе керамикадан жасалған.
Фракциялық айдау
Мұнайды өңдеу үшін фракциялық немесе дифференциалды айдау деп аталатын әдіс әзірленді, себебі қайнау температуралары аздап ерекшеленетін сұйықтықтарды бөлу үшін қарапайым айдау тиімсіз. Бұл жағдайда булар оқшауланған тік контейнерде бірнеше рет конденсацияланады және буланады. Мұнда ерекше рөлді құрғақ бумен пісіргіштер, фракциялық колонналар және конденсаттың бір бөлігін ағынсыз күйге қайтаруға мүмкіндік беретін конденсаторлар атқарады. Мақсат - қоспаның көтерілуінің әртүрлі фазалары арасындағы тығыз байланысқа қол жеткізу, осылайшақабылдағышқа бу түріндегі ең ұшпа фракциялар ғана жетті, ал қалғандары текшеге қарай сұйық күйінде қайтып келді. Осындай қарсы ағындар арасындағы жанасу нәтижесінде ұшпа компоненттерді тазарту түзету немесе байыту деп аталады.
Көп реттік айдау
Бұл әдісті көп сатылы жарқыл булану деп те атайды. Бұл қарапайым дистилляцияның тағы бір түрі. Ол, мысалы, ірі коммерциялық тұзсыздандыру қондырғыларында суды айдау үшін қолданылады. Сұйықтықты буға айналдыру қыздыруды қажет етпейді. Ол жай ғана жоғары атмосфералық қысымы бар контейнерден қысымы төмен контейнерге ағып кетеді. Бұл будың сұйықтыққа конденсациялануымен бірге жүретін жылдам булануға әкеледі.
Вакуумды айдау
Төмендетілген қысым процесінің бір нұсқасы вакуум жасау үшін вакуумдық сорғыны пайдаланады. "Вакуумды айдау" деп аталатын бұл әдіс кейде әдетте жоғары температурада қайнайтын немесе қалыпты жағдайда қайнатқанда ыдырайтын заттармен қолданылады.
Вакуумдық сорғылар колонкада қысым жасайды, ол атмосфералық қысымнан әлдеқайда төмен. Олардан басқа вакуумды реттегіштер қолданылады. Параметрлерді мұқият бақылау өте маңызды, өйткені бөлу тиімділігі берілген температура мен қысымдағы салыстырмалы құбылмалылықтың айырмашылығына байланысты. Бұл параметрді өзгерту процестің барысына кері әсер етуі мүмкін.
Вакуумды айдау мұнай өңдеу зауыттарында жақсы белгілі. Кәдімгі айдау әдістері бөлекжеңіл көмірсутектер және ауыр көмірсутектерден алынған қоспалар. Қалдық өнім вакуумды дистилляцияға ұшырайды. Бұл төмен температурада майлар мен балауыздар сияқты жоғары қайнайтын көмірсутектерді бөлуге мүмкіндік береді. Әдіс сонымен қатар ыстыққа сезімтал органикалық химиялық заттарды бөлуде және органикалық еріткіштерді қалпына келтіруде қолданылады.
Бумен айдау дегеніміз не?
Бумен айдау қалыпты қайнау температурасынан төмен температурада балама айдау әдісі болып табылады. Ол тазартылған зат араласпайтын және сумен химиялық әрекеттеспеген жағдайда қолданылады. Мұндай материалдарға май қышқылдары мен соя майы мысал бола алады. Дистилляция кезінде сұйықтыққа бу жіберіледі, ол оны қыздырады және булануды тудырады.
Қапталған бағандағы айдау
Қапталған колонналар көбінесе сіңіру үшін пайдаланылғанымен, олар бу-сұйық қоспаларды айдау үшін де қолданылады. Бұл дизайн жүйенің тиімділігін арттыратын үлкен байланыс бетінің ауданын қамтамасыз етеді. Мұндай құрылымның тағы бір атауы - айдау бағанасы.
Жұмыс принципі келесідей. Әртүрлі құбылмалы құрамдастардың шикі қоспасы колоннаның ортасына беріледі. Сұйықтық саптама арқылы төмен ағады, ал бу жоғары жылжиды. Резервуардың түбіндегі қоспа алдын ала қыздырғышқа түседі және бумен бірге шығады. Газ орауыш арқылы жоғары көтеріліп, сұйықтықтың ең ұшпа компоненттерін алып, колоннадан шығып, конденсаторға түседі. Сұйылтудан кейін өнім кіредіқақырық жинағышқа құйыңыз, онда ол дистиллятқа және суару үшін пайдаланылатын фракцияға бөлінеді.
Әртүрлі концентрациялар аз ұшқыш компоненттердің бу фазасынан сұйық фазаға өтуіне әкеледі. Саптама жанасу ұзақтығы мен аймағын арттырады, бұл бөлу тиімділігін арттырады. Шығу кезінде бу ұшқыш компоненттердің максималды мөлшерін қамтиды, ал олардың сұйықтықтағы концентрациясы минималды.
Саптамалар үйіп және бумаларға толтырылады. Толтырғыштың пішіні кездейсоқ немесе геометриялық құрылымды болуы мүмкін. Ол саз, фарфор, пластик, керамика, металл немесе графит сияқты инертті материалдан жасалған. Толтырғыштың әдетте 3-тен 75 мм-ге дейінгі өлшемдері бар және бу-сұйықтық қоспасымен жанасатын үлкен бетінің ауданы бар. Жаппай толтырудың артықшылығы жоғары өткізу қабілеті, жоғары қысымға төзімділігі және төмен құны бар.
Металл толтырғыштар жоғары беріктікке және жақсы сулануға ие. Керамика бұдан да жоғары ылғалдылыққа ие, бірақ олар соншалықты берік емес. Пластмассалар жеткілікті күшті, бірақ төмен ағындарда жақсы ылғалданбайды. Керамикалық толтырғыштар коррозияға төзімді болғандықтан, олар пластик көтере алмайтын жоғары температурада қолданылады.
Қаптама саптамалары өлшемдері баған диаметріне сәйкес келетін құрылымдық тор болып табылады. Сұйықтық және бу ағындары үшін ұзын арналарды қамтамасыз етеді. Олар қымбатырақ, бірақ қысымның төмендеуін азайтуға мүмкіндік береді. Пакеттік саптамалар төмен ағын жылдамдығында және төмен қысым жағдайында жақсырақ. Олар әдетте ағаштан, қаңылтырдан немесе тоқылған тордан жасалады.
Еріткіштерді қалпына келтіру және мұнай-химия өнеркәсібінде қолданылады.
Дистилляция колоннасындағы дистилляция
Ең көп қолданылатын баған түрі. Пластиналардың саны қалаған тазалыққа және бөлудің күрделілігіне байланысты. Бұл айдау бағанының биіктігіне әсер етеді.
Оның жұмыс істеу принципі келесідей. Қоспа бағанның биіктігінің ортасында беріледі. Концентрациядағы айырмашылық аз ұшқыш компоненттердің бу ағынынан сұйық ағынға өтуіне әкеледі. Конденсатордан шығатын газда ең ұшатын заттар бар, ал азырақ ұшпа заттар қыздырғыш арқылы сұйық ағынға шығады.
Бағандағы пластиналардың геометриясы қоспаның әртүрлі фазалық күйлері арасындағы жанасу дәрежесі мен түріне әсер етеді. Құрылымдық жағынан олар елеуіш, клапан, қақпақ, тор, каскад және т.б. Аз шығынмен жоғары өнімділікті қамтамасыз ету үшін буға арналған тесіктері бар елеуіш науалар қолданылады. Саңылаулары ашылатын және жабылатын клапандармен қамтамасыз етілген арзанырақ клапан науалары материалдың жиналуына байланысты бітелуге бейім. Қақпақтар будың сұйықтық арқылы ұсақ тесіктер арқылы өтуіне мүмкіндік беретін қақпақтармен жабдықталған. Бұл ең озық және қымбат технология, төмен ағын жылдамдығында тиімді. Сұйықтық ағызу тік құбырлары арқылы бір науадан екіншісіне ағып жатыр.
Кесте бағандары көбінесе технологиялық қалдықтардан еріткіштерді алу үшін пайдаланылады. Олар сонымен қатар кептіру операциясында метанолды қалпына келтіру үшін қолданылады. Су сұйық өнім түрінде шығады, ал ұшпа органикалық қалдықтар бу фазасына өтеді. Дистилляция бағанындағы айдау деген осы.
Криогенді айдау
Криогенді айдау – сұйық күйге дейін салқындатылған газдарға жалпы айдау әдістерін қолдану. Жүйе -150 °C төмен температурада жұмыс істейді. Ол үшін жылу алмастырғыштар мен катушкалар қолданылады. Бүкіл құрылым криогендік блок деп аталады. Сұйытылған газдар қондырғыға түседі және өте төмен температурада тазартылады. Криогенді айдау колонналарын буып-түюге және орауға болады. Топтамалық дизайнды таңдаған дұрыс, өйткені сусымалы материал төмен температурада тиімділігі төмен.
Криогенді айдаудың негізгі қолдануларының бірі ауаны оның құрамындағы газдарға бөлу болып табылады.
Экстрактивті айдау
Экстрактивті айдау қоспаның құрамдас бөліктерінің бірінің салыстырмалы ұшпалығын өзгерту үшін еріткіш ретінде әрекет ететін қосымша қосылыстарды пайдаланады. Экстрактивті колонкада бөлінетін заттарға еріткіш қосылады. Қалпына келтірілетін қоректендіру ағынының құрамдас бөлігі еріткішпен қосылып, сұйық фазада шығады. Басқа компонент буланып, дистиллятқа түседі. Екінші жүгірубасқа баған затты еріткіштен бөлуге мүмкіндік береді, содан кейін циклды қайталау үшін алдыңғы кезеңге оралады.
Экстрактивті айдау жақын қайнау температурасы бар қосылыстарды және азеотропты қоспаларды бөлу үшін қолданылады. Экстрактивтік дистилляция конструкцияның күрделілігіне байланысты өнеркәсіпте кәдімгі айдау сияқты кең таралмаған. Мысалы, целлюлозаны алу процесі. Органикалық еріткіш целлюлозаны лигниннен бөледі, ал екінші айдау таза затты береді.
