რა არის დისტილაცია? ეს არის სითხის ორთქლად გადაქცევის პროცესი, რომელიც შემდეგ კონდენსირდება თხევად ფორმაში. უმარტივესი მაგალითია წყლის დისტილაცია, სადაც ქვაბიდან ორთქლი წვეთების სახით ილექება ცივ ზედაპირზე.
აპლიკაცია და ისტორია
დისტილაცია გამოიყენება სითხეების გამოყოფისათვის არაასტაბილური მყარისაგან, როგორც სპირტიანი სასმელების გამოხდისას ფერმენტირებული მასალებისგან, ან ორი ან მეტი სითხის გამოყოფისათვის სხვადასხვა დუღილის წერტილით, როგორც ბენზინის, ნავთის და საპოხი მასალების წარმოებაში. ნავთობისგან. სხვა სამრეწველო გამოყენებაში შედის ისეთი ქიმიკატების დამუშავება, როგორიცაა ფორმალდეჰიდი და ფენოლი და ზღვის წყლის გაუვალობა.
გამოხდის პროცესს ალბათ იყენებდნენ უძველესი ექსპერიმენტატორები. არისტოტელემ (ძვ. წ. 384-322 წწ.) აღნიშნა, რომ სუფთა წყლის მიღება შესაძლებელია ზღვის წყლის აორთქლებით. პლინიუს უფროსმა (ახ. წ. 23-79 წწ.) აღწერა კონდენსაციის პრიმიტიული მეთოდი, რომლის დროსაც როზინის გაცხელებით მიღებულ ზეთს აგროვებენ თავზე დადებულ მატყლზე.alembic.
მარტივი დისტილაცია
მრეწველობაში და ლაბორატორიულ კვლევებში გამოყენებული დისტილაციის მეთოდების უმეტესობა მარტივი დისტილაციის ვარიაციებია. ეს ძირითადი ტექნოლოგია იყენებს კუბს ან რეტორტს, რომელშიც სითხე თბება, კონდენსატორს ორთქლის გასაგრილებლად და ჭურჭელს დისტილატის შესაგროვებლად. როდესაც ნივთიერებების ნარევი თბება, მათგან ყველაზე აქროლადი, ან ყველაზე დაბალი დუღილის წერტილის მქონე, ჯერ გამოხდება, შემდეგ კი დანარჩენებს ახდენენ ან საერთოდ არ იხდიან. ასეთი მარტივი აპარატი შესანიშნავია არაასტაბილური კომპონენტების შემცველი სითხეების გასაწმენდად და საკმაოდ ეფექტურია სხვადასხვა დუღილის წერტილის მქონე ნივთიერებების გამოსაყოფად. ლაბორატორიული გამოყენებისთვის, აპარატის ნაწილები, როგორც წესი, დამზადებულია მინისგან და დაკავშირებულია საცობებით, რეზინის შლანგებით ან მინის მილებით. სამრეწველო მასშტაბით, აღჭურვილობა დამზადებულია ლითონის ან კერამიკისგან.
ფრაქციული დისტილაცია
მეთოდი, რომელსაც ეწოდება ფრაქციული, ან დიფერენციალური დისტილაცია, შემუშავდა ნავთობის გადამუშავებისთვის, რადგან მარტივი დისტილაცია სითხეების განცალკევებისთვის, რომელთა დუღილის წერტილები ოდნავ განსხვავდება, არაეფექტურია. ამ შემთხვევაში, ორთქლები არაერთხელ კონდენსირდება და აორთქლდება იზოლირებულ ვერტიკალურ კონტეინერში. აქ განსაკუთრებულ როლს ასრულებენ მშრალი ორთქლის აპარატები, ფრაქციული სვეტები და კონდენსატორები, რომლებიც იძლევა კონდენსატის ნაწილის უკან დაბრუნებას. მიზანია მივაღწიოთ მჭიდრო კონტაქტს ნარევის ამომავალ სხვადასხვა ფაზებს შორის ისე, რომმხოლოდ ყველაზე აქროლადი ფრაქციები ორთქლის სახით აღწევდა მიმღებამდე, ხოლო დანარჩენი სითხის სახით ბრუნდებოდა კუბისკენ. არასტაბილური კომპონენტების გაწმენდას ასეთ კონტრდენებს შორის კონტაქტის შედეგად ეწოდება გასწორება ან გამდიდრება.
მრავალჯერადი დისტილაცია
ამ მეთოდს ასევე უწოდებენ მრავალეტაპიან ფლეშ აორთქლებას. ეს არის სხვა სახის მარტივი დისტილაცია. იგი გამოიყენება, მაგალითად, წყლის გამოხდისთვის დიდ კომერციულ გამწმენდ ქარხნებში. სითხის ორთქლად გადაქცევა არ საჭიროებს გათბობას. ის უბრალოდ მიედინება მაღალი ატმოსფერული წნევის მქონე კონტეინერიდან ქვედა წნევის მქონე კონტეინერში. ეს იწვევს სწრაფ აორთქლებას, რომელსაც თან ახლავს ორთქლის კონდენსაცია სითხეში.
ვაკუუმური დისტილაცია
შემცირებული წნევის პროცესის ერთი ვარიაცია იყენებს ვაკუუმის ტუმბოს ვაკუუმის შესაქმნელად. ამ მეთოდს, რომელსაც „ვაკუუმური დისტილაცია“უწოდებენ, ზოგჯერ გამოიყენება ნივთიერებებთან, რომლებიც ჩვეულებრივ ადუღებენ მაღალ ტემპერატურაზე ან იშლება ნორმალურ პირობებში მოხარშვისას.
ვაკუუმური ტუმბოები ქმნიან წნევას სვეტში, რომელიც გაცილებით დაბალია ვიდრე ატმოსფერული წნევა. მათ გარდა, გამოიყენება ვაკუუმის რეგულატორები. პარამეტრების ფრთხილად კონტროლი ძალიან მნიშვნელოვანია, რადგან გამოყოფის ეფექტურობა დამოკიდებულია შედარებით არასტაბილურობის განსხვავებაზე მოცემულ ტემპერატურასა და წნევაზე. ამ პარამეტრის შეცვლამ შეიძლება უარყოფითად იმოქმედოს პროცესის მიმდინარეობაზე.
ვაკუუმური დისტილაცია კარგად არის ცნობილი ქარხნებში. გამოხდის ჩვეულებრივი მეთოდები ცალკეამსუბუქი ნახშირწყალბადები და მინარევები მძიმე ნახშირწყალბადებიდან. ნარჩენი პროდუქტი ექვემდებარება ვაკუუმურ დისტილაციას. ეს შესაძლებელს ხდის მაღალი დუღილის ნახშირწყალბადების გამოყოფას, როგორიცაა ზეთები და ცვილები დაბალ ტემპერატურაზე. მეთოდი ასევე გამოიყენება სითბოს მგრძნობიარე ორგანული ქიმიკატების გამოყოფისა და ორგანული გამხსნელების აღდგენისას.
რა არის ორთქლის დისტილაცია?
ორთქლის დისტილაცია არის დისტილაციის ალტერნატიული მეთოდი ნორმალურ დუღილზე დაბალ ტემპერატურაზე. იგი გამოიყენება მაშინ, როდესაც გამოხდილი ნივთიერება შეურევია და წყალთან ქიმიურად არ რეაგირებს. ასეთი მასალების მაგალითებია ცხიმოვანი მჟავები და სოიოს ზეთი. დისტილაციის დროს სითხეში ორთქლი შედის, რომელიც ათბობს მას და იწვევს აორთქლებას.
დისტილაცია შეფუთულ სვეტში
მიუხედავად იმისა, რომ შეფუთული სვეტები ყველაზე ხშირად გამოიყენება შთანთქმისთვის, ისინი ასევე გამოიყენება ორთქლის-თხევადი ნარევების დისტილაციისთვის. ეს დიზაინი უზრუნველყოფს დიდი კონტაქტის ზედაპირის ფართობს, რაც ზრდის სისტემის ეფექტურობას. ასეთი სტრუქტურის სხვა სახელია დისტილაციის სვეტი.
მოქმედების პრინციპი ასეთია. სხვადასხვა ცვალებადობის კომპონენტების ნედლეული ნარევი მიეწოდება სვეტის ცენტრში. სითხე მიედინება ქვევით საქშენში და ორთქლი მაღლა მოძრაობს. ავზის ფსკერზე ნაზავი შედის წინასწარ გამათბობელში და გამოდის ორთქლით. გაზი მიედინება შეფუთვაში, კრეფს სითხის ყველაზე აქროლად კომპონენტებს, გამოდის სვეტიდან და შედის კონდენსატორში. გათხევადების შემდეგ პროდუქტი შემოდისნახველის შემგროვებელში, სადაც ის იყოფა დისტილატად და სარწყავად გამოყენებულ ფრაქციად.
სხვადასხვა კონცენტრაცია იწვევს ნაკლებად აქროლადი კომპონენტების ორთქლის ფაზიდან თხევად ფაზაში გადასვლას. საქშენი ზრდის კონტაქტის ხანგრძლივობას და არეალს, რაც ზრდის გამოყოფის ეფექტურობას. გამოსასვლელში ორთქლი შეიცავს აქროლადი კომპონენტების მაქსიმალურ რაოდენობას, ხოლო სითხეში მათი კონცენტრაცია მინიმალურია.
საქშენები ივსება ნაყარად და შეფუთვაში. შემავსებლის ფორმა შეიძლება იყოს შემთხვევითი ან გეომეტრიულად სტრუქტურირებული. იგი მზადდება ინერტული მასალისგან, როგორიცაა თიხა, ფაიფური, პლასტმასი, კერამიკა, ლითონი ან გრაფიტი. შემავსებელს, როგორც წესი, აქვს ზომები 3-დან 75 მმ-მდე და აქვს დიდი ზედაპირი ორთქლის-თხევადი ნარევის კონტაქტში. ნაყარი შევსების უპირატესობა აქვს მაღალი გამტარუნარიანობის, მაღალი წნევის წინააღმდეგობის და დაბალი ღირებულების უპირატესობას.
მეტალის შემავსებლებს აქვთ მაღალი სიმტკიცე და კარგი დატენიანება. კერამიკას აქვს კიდევ უფრო მაღალი ტენიანობა, მაგრამ ისინი არც ისე მტკიცეა. პლასტიკური საკმარისად ძლიერია, მაგრამ კარგად არ სველდება დაბალი ნაკადის დროს. ვინაიდან კერამიკული შემავსებლები მდგრადია კოროზიის მიმართ, ისინი გამოიყენება მაღალ ტემპერატურაზე, რომელსაც პლასტმასი ვერ გაუძლებს.
შეფუთვის საქშენები არის სტრუქტურირებული ბადე, რომლის ზომები შეესაბამება სვეტის დიამეტრს. უზრუნველყოფს გრძელ არხებს სითხისა და ორთქლის ნაკადისთვის. ისინი უფრო ძვირია, მაგრამ საშუალებას გაძლევთ შეამციროთ წნევის ვარდნა.პაკეტის საქშენები სასურველია დაბალი ნაკადის სიჩქარეზე და დაბალი წნევის პირობებში. ისინი, როგორც წესი, ხისგან, ლითონის ფურცლის ან ნაქსოვი ბადისგან მზადდება.
გამოიყენება გამხსნელების აღდგენასა და ნავთობქიმიურ მრეწველობაში.
დისტილაცია დისტილაციის სვეტში
ყველაზე ფართოდ გამოყენებული სვეტის ტიპი. ფირფიტების რაოდენობა დამოკიდებულია სასურველ სისუფთავესა და გამოყოფის სირთულეზე. ეს გავლენას ახდენს დისტილაციის სვეტის სიმაღლეზე.
მისი მოქმედების პრინციპი ასეთია. ნარევი იკვებება სვეტის სიმაღლის შუაში. კონცენტრაციის სხვაობა იწვევს ნაკლებად აქროლადი კომპონენტების ორთქლის ნაკადიდან თხევად ნაკადში გადასვლას. კონდენსატორიდან გამომავალი გაზი შეიცავს ყველაზე აქროლად ნივთიერებებს, ხოლო ნაკლებად აქროლადი ნივთიერებები გამათბობლის მეშვეობით გამოდის თხევადი ნაკადში.
სვეტის ფირფიტების გეომეტრია გავლენას ახდენს ნარევის სხვადასხვა ფაზურ მდგომარეობას შორის კონტაქტის ხარისხსა და ტიპზე. სტრუქტურულად, ეს არის საცერი, სარქველი, თავსახური, გისოსი, კასკადი და ა.შ. საცრის უჯრები, რომლებსაც აქვთ ორთქლის ხვრელები, გამოიყენება დაბალი ფასით მაღალი მუშაობის უზრუნველსაყოფად. სარქველების იაფი უჯრები, რომლებშიც ღიობები აღჭურვილია გასახსნელი და დახურული სარქველებით, მიდრეკილია ჩაკეტვისკენ მასალის დაგროვების გამო. ქუდები აღჭურვილია თავსახურებით, რომლებიც ორთქლს საშუალებას აძლევს სითხეში გაიაროს პაწაწინა ხვრელების მეშვეობით. ეს არის ყველაზე მოწინავე და ძვირადღირებული ტექნოლოგია, ეფექტური დაბალი ნაკადის დროს.სითხე მიედინება ერთი უჯრიდან მეორეზე სანიაღვრე ვერტიკალური მილებით.
ცხრილის სვეტები ხშირად გამოიყენება პროცესის ნარჩენებიდან გამხსნელების აღსადგენად. ისინი ასევე გამოიყენება საშრობი ოპერაციის დროს მეთანოლის აღსადგენად. წყალი გამოდის როგორც თხევადი პროდუქტი, ხოლო აქროლადი ორგანული ნარჩენები გადადის ორთქლის ფაზაში. ეს არის დისტილაცია დისტილაციის სვეტში.
კრიოგენული დისტილაცია
კრიოგენული დისტილაცია არის დისტილაციის ზოგადი მეთოდების გამოყენება თხევად მდგომარეობაში გაცივებულ აირებზე. სისტემა მუშაობს -150 °C-ზე დაბალ ტემპერატურაზე. ამისათვის გამოიყენება სითბოს გადამცვლელები და კოჭები. მთელ სტრუქტურას კრიოგენული ბლოკი ეწოდება. თხევადი აირები შედის ერთეულში და იხსნება ძალიან დაბალ ტემპერატურაზე. კრიოგენული დისტილაციის სვეტები შეიძლება შეფუთული და შეფუთული იყოს. სასურველია სერიის დიზაინი, რადგან ნაყარი მასალა ნაკლებად ეფექტურია დაბალ ტემპერატურაზე.
კრიოგენული დისტილაციის ერთ-ერთი მთავარი გამოყენება არის ჰაერის გამოყოფა მის შემადგენელ აირებად.
ექსტრაქციული დისტილაცია
ექსტრაქციული დისტილაცია იყენებს დამატებით ნაერთებს, რომლებიც მოქმედებენ როგორც გამხსნელი ნარევის ერთ-ერთი კომპონენტის ფარდობითი არასტაბილურობის შესაცვლელად. ექსტრაქციულ სვეტში გამოყოფილ ნივთიერებებს ემატება გამხსნელი. შესანახი საკვების ნაკადის კომპონენტი ერწყმის გამხსნელს და გამოდის თხევად ფაზაში. სხვა კომპონენტი აორთქლდება და გადადის დისტილატში. მეორე გაშვებასხვა სვეტი საშუალებას აძლევს ნივთიერებას გამოიყოს გამხსნელიდან, რომელიც შემდეგ უბრუნდება წინა სტადიას ციკლის განმეორებით.
ექსტრაქციული დისტილაცია გამოიყენება ახლო დუღილის წერტილებითა და აზეოტროპული ნარევების მქონე ნაერთების გამოსაყოფად. ექსტრაქციული დისტილაცია არ არის ისეთი ფართოდ გავრცელებული ინდუსტრიაში, როგორც ჩვეულებრივი დისტილაცია, დიზაინის სირთულის გამო. ამის მაგალითია ცელულოზის მიღების პროცესი. ორგანული გამხსნელი გამოყოფს ცელულოზას ლიგნინისაგან და მეორე დისტილაციით წარმოიქმნება სუფთა ნივთიერება.
