La distillazione è il processo di separazione di due o più liquidi in base alle differenze nei loro punti di ebollizione. Quando i punti di ebollizione dei liquidi sono molto simili, tuttavia, la separazione per distillazione normale diventa inefficace o impossibile. La distillazione frazionata è un processo di distillazione modificato che consente la separazione di liquidi con simili punti di ebollizione.
Punti di ebollizione
Il punto di ebollizione del liquido è la temperatura alla quale si trasforma in vapore. I liquidi mantengono il loro caratteristico punto di ebollizione anche se miscelati con altri liquidi. Questo rappresenta il principio di base della distillazione --- che i liquidi possono essere separati convertendo il liquido con il punto di ebollizione più basso in vapore, quindi convertendo il vapore allo stato liquido dopo che è stato trasferito in un contenitore separato.
Nel processo di distillazione, la miscela liquida viene posta in un pallone di ebollizione, che è collegato ad una colonna di raffreddamento chiamata condensatore, la cui estremità opposta è collegata ad una beuta di raccolta. Il condensatore si trova in posizione orizzontale con una leggera inclinazione verso il basso in modo tale che il vapore che raggiunge il condensatore e sia riconvertito in liquido possa essere raccolto nel pallone di raccolta. Il dipartimento di chimica del Wake Forest College fornisce uno schema del setup. Al completamento della distillazione, il liquido di ebollizione più basso finisce nel matraccio ricevente (ed è chiamato "distillato") e il liquido di ebollizione più alto rimane nel pallone di ebollizione.
Distillazione frazionaria
Una configurazione di distillazione frazionata include una colonna addizionale che si trova verticalmente sopra la beuta di ebollizione e alla quale è collegato il condensatore. Il suo scopo è quello di aumentare la distanza che il vapore deve percorrere per raggiungere il condensatore. Le colonne sono tipicamente impaccate con perline di vetro o pezzi di ceramica per aumentare l'area di superficie con cui il vapore deve entrare in contatto con il condensatore.
Durante la normale distillazione, una notevole quantità del liquido più alto bollente inoltre vaporizzerà e trasporterà nel pallone di raccolta, diventando essenzialmente un'impurità nel prodotto distillato. Questo è particolarmente problematico quando i liquidi che vengono separati hanno punti di ebollizione simili. Maggiore è l'area superficiale, i contatti del liquido con punto di ebollizione superiore lungo il percorso, più è probabile che si condensi di nuovo in un liquido e si ritorni al pallone di ebollizione. La distillazione frazionata utilizza questa superficie aumentata per migliorare l'efficienza della distillazione.
Usi
Le due applicazioni principali della distillazione frazionata sono la raffinazione del petrolio greggio e la produzione di alcolici (bevande alcoliche) .
Il petrolio greggio contiene numerosi prodotti chimici diversi, molti dei quali hanno punti di ebollizione simili. Le raffinerie separano queste sostanze chimiche per punto di ebollizione in vari prodotti. Le frazioni a basso punto di ebollizione diventano gas di petrolio o benzina, le frazioni di punto di ebollizione diventano olio combustibile, gasolio o cherosene, e le frazioni più alte diventano cera paraffinica o asfalto.
La fermentazione degli zuccheri in alcool si ferma quando il tasso alcolico si avvicina al 13% perché il lievito non può sopravvivere a concentrazioni più elevate di alcol. I punti di ebollizione dell'alcool (78,5 gradi Celsius) e dell'acqua (100 gradi Celsius) sono abbastanza simili che le distillerie devono utilizzare la distillazione frazionata per concentrare l'alcol a circa il 50% (che viene poi chiamato "spiriti").
Curiosità
Il processo di distillazione in una raffineria di petrolio consuma 2 barili di petrolio in energia per ogni 100 barili di olio raffinato.
