Дистилляция (или фракционная перегонка) – процесс, с помощью которого можно разделить жидкий раствор органических веществ. Перегонка является химическим способом разделения смесей, а не физическим, так как во время ее проведения возможно получение более простых по составу веществ.
Основан этот способ отделения органических соединений на предположении, что разные вещества имеют разные температуры кипения – то есть, вскипит и перейдет в парообразное состояние сначала то вещество, которое имеет меньшую точку кипения.
Таким образом его можно отогнать от того вещества, которое закипает при более высоких температурах. В целом простая перегонка от фракционной не отличается, так как оба процесса проводятся одинаково.
Существует несколько типов прямой перегонки:
1. равновесная дистилляция (метод однократного испарения);
2. фракционная дистилляция (или дробная перегонка);
3. ректификационная дистилляция (использование эффекта теплообмена между газовой и жидкой фазой);
4. вакуумная дистилляция (проводится в безвоздушном пространстве);
5. атмосферная дистилляция (осуществляется в условиях атмосферного давления).
В лабораторных и промышленных условиях используется все типы разделения углеводородов на фракции. Их выбор обуславливается целями разделения нефти, процентным соотношением углеводородов. Перегонка нефти производится с целью получения чистых веществ, присутствующих в нефтяной смеси.
Дистилляция обеспечивает наиболее явное разделение на фракции, но при этом в газообразное состояние переходит меньше нефти, чем, например, при равновесной перегонке.
До того, как начать дистилляцию полученной смеси углеводородов, ее очищают от активных примесей и солей. Все эти вещества могут вызвать коррозию аппаратов для дистилляции. В очищенной нефти содержание солей в литре не превышает 4 мг. Одновременно углеводород и обезвоживают – в готовом для перегонки материале содержится не больше 0.1% влаги.
Во время первичной перегонки нефти можно получить следующие фракции (от легкокипящих к высококипящим):
Все эти продукты используются для различных отраслей промышленности и выпускаются практически в таком виде, в котором они получились после дистилляции. В остаточной массе после разделения остается мазут.
Полностью чистые от примесей фракции удается получить только при многократном повторении фракционной перегонки.
Такой способ разделения нефти называется крекингом. При этом полученные после первичной перегонки продукты под действием катализатора расщепляются на более мелкие бензиновые фракции.
В процессе крекинга, как и в простой перегонке, используется высокая температура, в результате воздействия которой образуются низкомолекулярные продукты (масла, топливо, сырье для производства простых углеводородов).
В процессе вторичной перегонки углеродный скелет в молекулах рушится. Одновременно происходит изменение структуры молекул, их обезвоживание и конденсация. Все эти процессы вместе образуют качественно новые вещества.
Самую простую дистилляцию такого типа можно провести посредством обычного нагревания смеси и ее последующей фракционной конденсации. Все процессы проходят при нормальных условиях. В
целом такой тип дистилляции можно считать обычным, так как зачастую все подобные процессы проводят при атмосферном давлении, контролируя только диапазон изменения температур.
На узкие фракции с помощью перегонки такого типа разделить вещество не получится – некоторые незначительные примеси могут не успеть перегнаться из-за их малого количества. Иногда атмосферную перегонку производят неоднократно, чтобы добиться однородности смесей.
При дистилляции такого типа используются ректификационные колонны, которые позволяют добиться разделения на более узкие фракции (подробнее о процессе ректификации — в этой статье). Испарение может быть и однократным и двукратным (в зависимости от количества колонн). Иногда также в систему вводятся предварительные колонки для отвода самых легкокипящих соединений.
В верхней части колонн располагаются специальные тарелки. При нагревании нефть начинает переходить в пар и подниматься вверх. Парообразная смесь охлаждается (путем орошения легкокипящими фракциями) и затем оседает в виде жидкости в тарелках. Отделенное вещество охлаждается и смешивается с водой для дальнейшей транспортировки.
Под вакуумом перегонка нефти используется для соединений, которые остаются после дистилляции легкокипящих фракций. Такие молекулы больше подвержены крекингу. При их распадении может произойти загрязнение более легких жидкостей.
Часто вакуумной перегонке подвергают мазут – в условиях отсутствия воздуха его кипение возможно при более низкой температуре (обычно мазут кипит при 400 С), а значит, его можно перегнать для получения новых органических продуктов – газойля или гудрона.
С помощью вакуумной дистилляции можно обработать следующие типы мазута:
Выбор типа фракционной перегонки зависит от состава нефти.
Важно также то, какой в результате этого процесса требуется получить продукт перегонки нефти – смолы, масла или сырье для производства толуола. В соответствии с этим выбирается характер дистилляции и температура ее проведения.
Посмотрите также:Куда сдать на утилизацию отходы, технику и другие вещи в Вашем городе
