str041 (4)

80 Ćwiczenie nr 10

mano przepływ wody. Destylacja ma zazwyczaj następujący przebieg: po powolnym ogrzaniu zawartości kolbki i stwierdzeniu objawów wrzenia słupek rtęci w termometrze gwałtownie się podnosi do góry i zatrzymuje w temperaturze określającej punkt wrzenia substancji. Jeśli temperatura utrzymuje się w zakresie 1° wskazuje to na destylację substancji jednorodnej. Szybkość zbierania destylatu winna wynosić 1-2 krople na sekundę.

80 Ćwiczenie nr 10

Rys. 1. Zestawy do destylacji prostej: a - zmontowany z pomocą korków, b - zmontowany z

elementów zaopatrzonych w szlify.

Jeśli temperatura wrzenia rozdzielanych substancji i zanieczyszczeń niewiele różni się od temperatury produktu stosuje się wówczas destylację frakcyjną (rektyfikację).

Destylację, w tym i destylację frakcjonowaną, stosuje się do rozdzielania cieczy mieszających się w dowolnym stosunku.

Skład pary takiej mieszaniny zależy od wzajemnego oddziaływania na siebie cząstek każdego ze składników. Gdy mieszanina składa się z substancji podobnych wówczas cząsteczki składników tej substancji oddziaływują na siebie silami takimi samymi jak cząsteczki czystego składnika. Roztwory takie noszą nazwę roztworów doskonałych a ich składniki podlegają prawu Raoulta.

Jeśli więc dwie ciecze A i B dają roztwór doskonały to prężność par substancji A (p^ w danej temperaturze nad roztworem jest równa iloczynowi ciśnienia par tego składnika w stanie czystym (p_A’) i ułamka molowego w roztworze (X.j.

Sumaryczna prężność par (P) dwu substancji A i B nad roztworem równa się sumie ich ciśnień cząstkowych czyli:

P ⁼ Pa "f Pb ⁼ Pa ' X_A + Pa '    (1)

Zależność tę ilustruje wykres na rys. 2. Na wykresie tym odcinek p_Ap_b obrazuje sumaryczną prężność par składników A i B w zależności od składu wt = const.

Równowagę fazową ustalająca się podczas wrzenia mieszaniny dwóch składników A i B przy p - const ilustruje wykres na rys. 3.

Punkty T_a i T„ oznaczają odpowiednio temperaturę wrzenia czystych składników A i B. W wyniku ogrzewania roztworu np. o składzie X mieszanina zaczyna wrzeć w temperaturze T_x a para pozostająca w równowadze z cieczą posiada skład odpowiadający punktowi Y gdzie zawartość składnika bardziej lotnego (A) jest znacznie większa niż w wyjściowym roztworze o składzie X. Ponowne ogrzewanie roztworu o składzie Y i temp. wrzenia T_y daje parę o składzie Z a więc znacznie wzbogaconą w składnik bardziej lotny A.

Takie wielokrotne ogrzewania do wrzenia i chłodzenie powstających par prowadzi do rozdzielenia dwu substancji różniących się między sobą w niewielkim stopniu temperaturami wrzenia.

Rys. 2. Zależność prężności pary nad roztworem od składu roztworu.

Rys. 3. Wykres równowagi fazowej ustalającej się podczas wrzenia mieszaniny.

Prowadzenie takiego procesu drogą destylacji prostej byłoby uciążliwe. Prowadzi się proces ten przy użyciu kolumn rektyfikacyjnych.

Destylację pod zmniejszonym ciśnieniem prowadzi się w celu obniżenia temperatury wrzenia substancji i przeciwdziałania jej rozkładowi w wyższej temperaturze. Sposób realizacji jest podobny do wyżej opisanego. Proces jest niebezpieczny ze względu na możliwość wystąpienia pęknięcia aparatury i implozji.

Destylacja z parą wodną jest jedną z metod oczyszczania związków organicznych zarówno ciekłych jak i stałych których oczyszczanie na innej drodze jest niemożliwe z uwagi na ich rozkład w podwyższonej temperaturze. Destylacji z parą wodną poddaje się tylko takie substancje, które w wodzie są nierozpuszczalne i są lotne z parą wodną.

Tabela 1. Frakcje otrzymywane w procesie destylacji ropy.

Frakcja	Odbiór w trakcie^1	Zasadn. składniki węglowodorowe	Zakres temperatury wrzenia (°C) pod ciśnieniem
			0,1 MPa	8-9 kPa (60-70 mm Hg)
Gaz płynny suchy	S+DA	c,-c4	<20
Benzynka lekka	S+DA	cj-c^1	40-150
Benzyna ciężka	DA	^C9"^C12	150-190
Nafta	DA	^C10"^C16	190-240
Olej lekki napędowy	DA	Cis-<T2	240-350
Destylaty próżniowe
lekki	DP 1			220-250
średni	DP >	^>C20	>350	250-300
ciężki	DP J			310-380
Pozostałość próżniowa (gudron)	DP

1

S - stabilizacja, DA - destylacaja atmosferyczna, DP - destylacja próżniowa

Destylacja i rektyfikacja to podstawowe procesy umożliwiające rozdział smoły węglowej a szczególnie ropy naftowej na poszczególne frakcje wrzące w zakresach temperatur uwidocznionych dla ropy w tabeli 1.