En fraktionerad destillationskolonn möjliggör en mer effektiv separation av olika komponenter i en blandning av vätskor. Bruket att destillationen är integrerad i produktionen av vätska, utan också är en viktig teknik vid tillverkning av kemikalier. Enkel destillation innebär avdunstning av en flyktig vätska från en kokande reservoar. När temperaturen når kokpunkten för en av vätskorna i blandningen, dess ångor stiga upp i kolonnen och kondenseras tillbaka in i vätskefasen. Förmån för fraktionerad destillation kolumnen är förmågan att utföra flera destillationer på ångorna då de stiger genom den fyllda kolonnen. Den ökade ytarean som tillhandahålls av kolonnfyllningen absorberar en del av värmen som ångan kondenserar och därefter förångas igen som flera ångor flyter upp i kolonnen. Kondenserings- och förångning process kan inträffa många gånger innan ångorna ur kolonnen och rinna ner kondensorn att kondensera en sista gång och lämna destillationsenheten.

Instruktioner

1 Anslut undersidan av destillationskolonn med en liten mängd av stålull. Detta kommer att hålla kolonnfyllmaterialet från att falla ut ur botten av kolonnen och i potten.

2 Fyll den inre volymen av destillationskolonnen med förpackningsmaterial för att ge större yta. Användning av material som är inert mot föreningarna i destillationskärlet. Ju större yta av fyllnadsmaterialet skapar en kolumn som genererar flera destillationer som ångorna resa upp kolumnen till kolonnens huvud. Vanliga fyllnadsmaterial för kolonnen är bitar av kopparnät, stålull eller glaspärlor. Ladda det valda materialet tills den fyller åtminstone 75 procent av kolonnen.

3 Placera en bit kopparnät på toppen av fyllnadsmaterialet och sedan packa toppen med en annan liten mängd av stålull. Kontrollera att kontakten på toppen kommer inte att tillåta något fyllnadsmaterial att falla ut ur kolonnen.

Blandningar av vätskor kan ofta separeras genom en process av avdunstning och förtätnings; detta kommer att koncentrera sig en av dem i slutprodukten. Den princip som denna process beror är att olika vätskor förångas vid olika temperaturer. Detta sätt att separerings blandningar kallas destillation. Inte bara är det mycket viktigt i kemi labb, men det spelar också en viktig roll i tillverkningen av produkter som alkoholhaltiga sprit, råoljeprodukter och destillerat vatten.

typer

Destillationskolonner kan vara antingen satsvis process eller kontinuerlig. De tidigare destillerar ett parti av blandningen på en gång - är färska satser endast införas när destillation av den första satsen är klar. En kontinuerlig kolonn, däremot, matar ständigt i färsk blandning, och enheten hanterar en kontinuerlig inmatningsström utan avbrott. Denna typ är vanligare i industrin, eftersom den kan destillera mer av blandningen i snabbare takt.

Komponenter

En destillationskolonn har flera komponenter, till var och en med sin egen del spela. Återkokaren ger den värme som behövs för att förånga vätskorna i blandningen, medan kondensorn kyls ångan att vända den tillbaka till vätska. Den återflödesbehållare lagrar kondensat från kondensorn så att en del av det kan återvinnas till kolonnen. Kolonnen i sig innehåller brickor eller plattor, som bistår vid separationen. Plattorna är inrymda inom ett vertikalt fall som kallas ett skal.

Behandla

Destillationskolonner använder vanligtvis en process som liknar följande. Först går foder kolonnen ungefär halvvägs upp den vertikala skal; det är infört via en matningsbricka och flödar nedåt i kolonnen. Vid botten, ett rör förmedlar till matning av återkokaren, där den upphettas till höga temperaturer. Ångan åter in och stiger i kolonnen; när det matas ut i toppen, är det kyls av en kondensor och strömmar in i återflödesbehållare. Återflödestrumma tillbaka en del av detta material till kolonnen som återflöde, medan destillatet kommer att tas bort.

Resultat

Denna process antingen separerar vissa komponenter från andra eller producerar ett destillat anrikad på en viss komponent. Fodret, till exempel, kan vara 15 procent etanol; destillatet skulle ha en mycket högre etanolhalt. Variationer på samma grundtema är möjliga; fraktions destillationskolonner vid oljeraffinaderier, till exempel, använder flera brickor på olika höjd i kolonnen för att dra bort komponenterna i ångan som kondenserar vid vissa temperaturer. Detta sätt kan destillationsprocessen separera råolja till de olika komponenterna.

Fraktionerad destillation inträffar när en rå substans upphettas till ett gasformigt tillstånd och sedan recollected i olika steg från toppen av anordningen. I kontrast, involverar enkel destillation upphettning av en vätska till ett gasformigt tillstånd och sedan låta gasen att kondensera när det flyter genom en sekundär rör. Fraktionerad destillation av råolja skapar många viktiga kommersiella produkter som används dagligen runt om i landet.

Column

Laboratorie fractional destillationskolonner skiljer sig markant från de stora tankar byggda av tung industri. Ändå i båda fallen, är den totala sprit processen mycket densamma. I arbetskraft, är en vätska placeras i destillationskolven och direkt värme anbringas. De gaser som undgår stiga in i fraktioneringskolonnen, där de kommer att kondensera och förångas flera gånger innan den når toppen av kolonnen. När de når toppen, strömmar gasen genom kondensröret, där den kondenseras till en vätska.

Råolja

Den stora kommersiella mottagare av fraktionerad destillation är oljeindustrin. Istället för att använda vetenskapliga apparater, används stora raffinaderier byggda för att bryta ner råmaterialet. När råoljan värms kommer olika vätskor att släppas som gaser. Ett prov av råolja kommer att släppa petroleumgaser på 25 grader Celsius, bensin vid 45 ° C till 75C, hela vägen upp till eldningsolja, som kokar av vid 350C. Som varje gas släpps, det uppsamlas och kondenseras till en vätska.

Kväve

Förutom den betydande anställning av fraktionerad destillation för att producera ett flertal petroleumprodukter, kan detta destilleringsprocessen också användas för att isolera kväve och andra atmosfäriska gaser. Källan är luften vi andas, så fraktionerad destillation kommer också att producera måttliga mängder syre, tillsammans med några argon, krypton och xenon. Luften torkas innan den matas genom destillatören, för att avlägsna vattenånga och koldioxid. För att separera kväve från resten av gaserna, är fraktionerad destillation köras vid en mycket kall temperatur (-321 grader F). När kvävet är isolerad, kan den användas som agens i kemiska fabriker, en ingrediens i gödselmedel eller som ett hjälpmedel för att tillverka elektronikkomponenter.

Andra industriella användningsområden

Fraktionerad destillation kan även användas vid petrokemiska och kemiska anläggningar, samt för bearbetning av naturgas anläggningar. Framställning av dessa produkter på en sådan stor skala kräver design och utveckling av ganska stora brännerier tankar, vars höjd kan nå till 200 fot. Fortfarande är principen i grunden densamma som den som används i labbet apparaten, där olika gaserna avlägsnas vid den lämpliga temperaturen och kondenseras sedan.

Destillation är en av de mest allmänt använda vätskeseparationstekniker inom den kemiska industrin. Den skiljer typiskt två eller flera vätskor med varierande kokpunkter i olika sammansättningar. Destillationskolonner använda flera stadier eller fysiska brickor för att hjälpa till vid separation av vätskor. Dessa brickor fördela de fallande vätska och stigande ånga, skapa stora ytor för kontakt med värme.

Bubbla Cap fack

En bubbla mössa destillation facket är den dyraste och komplexa trågkonstruktionen. Det är en gas-vätske-kontaktelement som kallas en rörlig bubbla cap. En vätskenivå upprätthålls på toppen av facket och som den heta ångan från undersidan av brickan trycks genom bubblan cap, den kontaktar vätska i ett två-fas sätt. Den alstrar ett högt tryckfall men ökar den flytande indragning i ångan. Bubblan cap Brickan har stabil drift och hög flexibilitet.

silbottnar

Silbottnar är den vanligaste destillation bricka design i branschen. Det är enkelt, mångsidigt, billigt och har hög kapacitet. Brickan har en perforerad metallplatta för ångan att passera genom. En fördämning har en vätskenivå på brickan och fallrör tillåta någon vätska spill övergå till facket nedan. Det finns normalt sett en dubbel flödesarrangemang från fack till fack. Sikt facket är effektiv över ett stort område av flöden och inte trassla lätt.

ventilbottnar

Ventilbottnar är en typ av destillationskolonn fack som har konstruktionsegenskaper bubblan locket och siktbrickor. Det finns fasta hål i en ventilbricka liknar silbottnar men det kan vara en fast ventil på toppen av hålen. Denna ventil tillåter ånga att passera genom och kontakta vätskenivån med hög ytarea. En ändring av denna design är en rörlig ventil som tillåter ångan att driva ventilflödesområdet öppet och i kontakt med vätskan som liknar bubbellockdesign. Ventilbottnar inte trassla lätt och har en låg kostnad.

Fraktionerad destillation är en metod som används vid separation av flyktiga (har en tendens att förånga) vätskor. Fraktionerad destillation har använts traditionellt vid separation av blandningar och rening av lösningsmedel, kemikalier och andra naturligt förekommande material. Fraktionerad destillation har funnit utbredd användning i oljeraffinaderier, där den användas för separation av beståndsdelar av olja in i dess grundläggande komponenter, som sedan kan säljas som petroleum, råolja, ande och andra industriella produkter.

Hög effektivitet

Fraktionerad destillation system har upp till 50 plattor vid atmosfärstryck. För högre effektivitet, kan destillationskolonner staplas för maximal effektivitet. Ju mer staplingen, desto högre effektivitet. Detta används främst i oljeraffinaderier där effektivitet är viktigt för att säkerställa maximala utbyten och samtidigt minska driftskostnaderna.

Lätt att använda

Fraktionerad destillation är lätt att använda. Liten eller ingen förändring görs på destilleriet. Du behöver bara hålla driftsförhållanden som är relativt lätt att följa. Moderna bråk destillationskolonner har försetts med mikroprocessorer som helt styr destillationsprocessen från början till slut. Automatisering minimerar den tid som behövs för att använda utrustningen. Värme, insamling av destillat och stänga av destillatet när destillation sker automatiskt.

Dyr

Jämfört med enkel destillation och andra typer av destillation, är fraktionerad destillation relativt dyrt - speciellt den initiala kostnaden för att köpa fraktioneringskolonnen. Fraktioneringskolonnen som används i oljeraffinaderier har vanligtvis skador på det på grund av höga temperaturer. Byte av komponenter är också tyst dyra.

operativa risker

På grund av karaktären av experimentet, där hög temperatur och högt tryck är involverade, finns det alltid en möjlighet att en explosion. Detta kan vara dödlig om nödvändiga försiktighetsåtgärder inte har införts.

Råolja är en blandning av flytande och gasformiga ämnen som kallas kolväten, som är produkter av vattenlevande växter och djur som har begravts, komprimeras och upphettas till höga temperaturer i jordskorpan över tiotals eller hundratals miljoner år. Oljeraffinering separerar och renar denna gloop till användbara vardagsprodukter som vi alla är beroende av.

Destillering

Raffineringsprocessen börjar genom att separera råoljan i fraktioner genom destillation. Kolvätena inom råoljeblandningen har olika kokpunkter. Oljan upphettas i en destillationskolonn till 350C till 400C (662F till 752F) och vid atmosfärstryck. Kolväten förångas och kondenseras på brickor på olika nivåer i kolonnen enligt deras vikt. Lätta fraktioner, såsom etan, etan och propån passera som gaser ut ur toppen av destillationskolonnen. Bensin kondenserar på de översta facken medan fotogen och gasoljor, såsom diesel kondenserar i mitten. Tyngre fraktioner, såsom eldningsolja, lösa på lägre nivåer. De tyngsta föreningar sedimentera som en återstod i botten av kolonnen och kan utvinnas genom ytterligare en vakuumdestillation. De upphettas till 450C (842F) under vakuum i en andra kolonn. Detta gör det möjligt för tunga återstoden återvinnas och omvandlas till smörjoljor och växer. Annars kommer det att bryta ned kemiskt till koks och gas.

Konvertering och orenhet utvinning

Lösningsmedel extraktion är en vanlig konverteringsmetod för tunga fraktioner. De tvättas med lösningsmedel, såsom fenol eller kresylsyra att upplösa icke-smörjande föreningar. Andra lösningsmedel, såsom toluen eller metyletylketon lösa växer i tunga återstoder. Vaxet senare återvinns från lösningen. Kväve avlägsnas från de tunga fraktionerna genom tvättning över med vatten. Detta reagerar med kväve för att bilda ammoniak. Svavel reagerar med vatten under bildning av svavelväte och omvandlas tillbaka till svavel i en särskild enhet.

Krackning

Tyngre fraktioner från destillationskolonnen omvandlas till bensin, diesel och andra lättare produkter från sprickbildning. Katalytisk krackning använder pellets, såsom kiseldioxid eller aluminiumoxid, som kan flöda som en vätska, om upprörd av en ånga, såsom luft eller ånga. Denna reaktion arbetar vid ca 537C (1,000F) och bryter ner de tunga fraktionerna i bensin, gasol (LPG eller propan), lätta gaser, gasoljor och lämnar en fast koks som en återstod. Termisk krackning bryter ner vakuumdestillationsåterstoder att producera bensin och nafta (gasolja). Under hydrokrackning är nafta upphettas med väte för att producera lättoljor. Rest svavel- och väte föroreningar avlägsnas från de lätta oljor såsom ammoniak och svavelväte.

reformera

En reformator ökar oktantalet hos bensinblandningar och genererar vätgas för raffinaderiets hydrokracker. De flesta bensinblandningar och lätta oljor som framställts genom destillering och sprickbildning enheter har låga oktantal nivåer och är olämpliga för förbränning i bilar. Denna process ökar oktannivåerna genom att ta bort väte från oljorna. Reaktionen kräver en platina eller rhenium katalysator.

Tekniskt sett när du gör din egen E85 etanol-gasblandningen, gör du ren etanol, som du sedan blanda med bensin för att uppnå de rätta proportionerna av 85 procent etanol och 15 procent bensin. Eftersom E85 är den högsta nivån av kommersiellt tillgängliga etanol på den amerikanska marknaden, och flexbränslebilar i USA är täckta för att köras på E85, har E85 etanol blivit baslinjen standard för etanolbränslet. Flex bränsle bilar behöver göras om för att tillgodose högre nivåer av etanol, så tills E100 bilar blir redo för marknaden i USA, hålla fast vid att göra en E85 blandning.

Instruktioner

1 ansöka om tillstånd att göra din egen etanol. Fyll ett alkoholbränsle Producent formulär som utfärdats av den federala regeringen, som gör att du kan göra upp till 5,263 liter etanol av 190 säker etanolbränsle. Kontrollera statliga och lokala föreskrifter också.

2 Odla din gröda eller få önskad råmaterial. Börja med grödor eller råvaror som innehåller mycket socker och att du har ett överskott på men som ännu inte bortskämda. Begränsa dig inte till mer välkända råmaterial, såsom majs. Använda äpplen, potatisar, sorghum, vete och även ostvassla. Gör vad som är mest ekonomiskt och lätt tillgänglig för dig. Grödor, om du ställer undan areal för etanol utsedda anläggningar, med tanke på det jäsbara andel av spannmål - som kan variera kraftigt - liksom alkohol avkastningen per tunnland, som kan variera från 300 till 600 liter per tunnland.

3 Ferment din valda kolhydrater. Mill några korn som du använder i en måltid (inte mjöl), eller med potatis, skär dem eller hacka dem fint. Fyll spisen med vatten och sätta till en snabb koka, lägga måltiden långsamt för att förhindra klumpar. Använd enzymer såsom Alpha amylasenzym att inducera primära omvandling av stärkelse till dextrin. För varje skäppa, använda 3 dosskedar, som tillhandahålls av enzymet blandas i vatten. Gör detta två gånger, och följ sedan med sekundär omvandling av dextrin till enkla sockerarter, samtidigt med sockret till alkohol konvertering av jäst. Kombinera upp till 56.7gr. av destillatörens eller bagerijäst i en liter mäsk, och sedan lägga till den i vätskan. Agitera blandningen, och hålla temperaturen konstant vid cirka 29,4 grader Celsius för bästa förökning av jästen. Total omvandlingstid från socker till alkohol bör ta tre till fem dagar. Skyddsutrustning under jäsningen, som kan generera värme och skadliga ångor. Leta efter de fasta ämnena att sjunka till botten; som är tecknet för att påbörja nästa steg. Separera de fasta ämnena.

4 Använd handskar, skyddsglasögon och en ansiktsmask. Destillera alkoholen. Separera alkoholen från vattnet med hjälp av en återlopps fortfarande med en destillationskolonn. Värma upp vattnet och alkohol, så att ångorna att stiga i kolonnen; vattnet kommer att kondensera och falla tillbaka ner till botten, medan alkoholångan kommer att lämna på toppen av kolonnen. Samla in 192-proof etanol som resulterar från att kyls av en vattenkylare. Avlägsna de sista resterna av vatten från etanol med en molekylsikt, såsom zeolit. Sila produkten efteråt.

5 Denaturera alkoholen. Följ federala, statliga och lokala regler för att göra din egen etanol. Bureau of Alcohol, kommer tobak och skjutvapen kräver att du lägger 2-5 procent bensin att denaturera alkohol du har producerat.

6 Mät din alkoholhalt. Använd en hydrometer för att se att du har uppnått bevis nivå du vill. Förvissa sig om att bilen är en flexbränsle bil som kan köra på E85. När du har exakt en halv tank bensin, fylla resten av bränsletanken med din hemgjorda etanol. Gör detta till en början så att bilens dator får anpassas till den nya blandningen av bränsle. Senare, kombinera de två bränslena i standard E85 proportioner för efterföljande fuelings.

Ett vanligt användningsområde en destillation kit är för produktion av etanol. Anordningen för att destillera alkohol från en fermenter mäsk inte är komplex; du kan bygga det från bruksföremål samtidigt lägga till några komponenter tillverkade i ditt eget garage. De delar och bitar som erfordras för att sätta samman ett destillationssystem omfattar en mäsk potten, destillationskolonn och kylare. Uppsamling av de delar kan kräva lite eliminerande men utbetalning kommer att framgå i den slutliga produkten.

Instruktioner

1 Skär en 1 1/2 tums hål i toppen av en rostfri mjölk burk. Använd en mjölk burk med ca 3 gallon kapacitet. Mjölken kan kommer att fungera som potten som håller din mäsk eller utgångsmaterial.

2 Skär en bit av en halv tum kopparrör till längd av ca 36 inches. Detta är den destillationskolonnen.

3 Fäst änden av slangen till toppen av mjölken kan användning av silverlod. Gör tätningen komplett så att ingen rök fly när potten matlagning.

4 Hårdlöd en koppar tee bit till toppen av kolonnen. Sidoarmen av utslagsplatsen kommer att fästa till kondensorn.

5 Skär en bit av en tum kopparrör till en längd av 23 inches. Den inre slangen av kondensorn tillhandahåller en yta för ångorna från kolonnen att övergången från ånga till vätska.

6 Löd en 1 1/2 tum till 1 tum Reducer till toppen av den 1 tum slang och en 1 tum till 1/2 tum Reducer till botten av röret.

7 Borra ett 1 1/8 tums hål i centrum av en 1 1/2 tums lock och ett 5/8 tums hål i centrum av ett andra lock. Dessa kommer att fästa den yttre manteln till det inre röret av kondensorn. Klipp en 23-tums bit 1 1/2 tum kopparrör för den yttre manteln av kondensorn.

8 Montera den yttre manteln runt den inre kärnan och använda silverlod att täta alla fogar. Ändarna av den inre kärnan bör sträcka sig ut från de övre och undre ändkåpor av den yttre manteln. Ordningen av komponenterna är ändhatten, bröstvårtan, tee, basröret, tee, bröstvårtan, och andra änden. Glida in i den här jackan den inre kondensorn och löda enheten tillsammans.

9 Löd en vinklad bit av en halv inch kopparröret till sidoarm av kolonnen. Orientera öppningen av röret mot marken. Detta kommer vinkel kondensorn mot marken, så att den kondenserade vätskan kommer att strömma neråt i riktning mot uppsamlingsbehållaren.

10 Löd toppen av kondensorn till den vinklade rörstycke. Fäst 1/2 tum nippeln till svansen av kondensorn att fungera som droppröret in i uppsamlingskärlet.

11 Fäst flexibla slangar till vatteninloppet och utloppet hos kondensorn. Du kommer att uppnå optimal kylning med hjälp av bottenporten som inloppet och den övre öppningen som utloppet.

12 Fyll i toppen av kolonnen genom att fästa en 3 tums nippel till toppen av tee stycket och försegling av den med en 1 1/2 tums cap. Borra en 3/8 tums hål i mitten av locket och montera den med en gummigenomföring. Försegla varje led med silverlod.

13 Fäst en termometer i huvudet av kolonnen genom gummigenomföringen. Positionera lampan av termometern i mitten av sidoarmen öppningen.

14 Förvara alla dessa objekt i en ruta i ditt garage eller lagringsutrymme för användning nästa gång du är redo att koka upp en flaska eller två av din favorit alkohol. Lägg till mottagaren en värmekälla för pann potten (mjölk kan). En propan matlagning brännare fungerar bra för detta ändamål.