- Processus de distillation fractionnée
- Équipement de distillation fractionnée
- Applications
- Exemples
- Distillation fractionnée du pétrole
- Références
La distillation fractionnée est un procédé physique qui émule la technique de distillation simple basée sur le point d'ébullition de l'espèce utilisée pour séparer les mélanges de type homogène de diverses substances présentes en phase liquide ou mélanges de type liquide-solide hétérogène pas volatile.
En ce sens, la méthode de distillation fractionnée implique l'évaporation des espèces liquides, la condensation des espèces les plus volatiles dans l'ordre croissant de leur point d'ébullition et la collecte ultérieure de la substance que l'on souhaitait initialement obtenir.
C'est une méthode utilisée depuis des siècles dans les civilisations humaines de manière rudimentaire. L'efficacité de la distillation lui permet de continuer à être utilisé aujourd'hui dans des environnements industriels et de laboratoire.
Le principe de cette technique est utilisé dans un grand nombre d'applications dans différents domaines de la science ou de l'industrie.
Processus de distillation fractionnée
La distillation fractionnée consiste en la séparation d'une solution en ses constituants qui sont à l'état liquide, en fonction de la différence entre leurs points d'ébullition et appliquée lorsque cette différence est inférieure à environ 25 ° C.
Ainsi, lorsqu'un mélange dont les points d'ébullition diffèrent considérablement est placé sous chauffage, lorsque la température d'ébullition du composant le plus volatil est atteinte, une phase vapeur se forme, qui contient principalement cette substance au début.
Ensuite, au fur et à mesure que la température continue d'augmenter et que le temps passe, de multiples cycles d'évaporation et de condensation se produisent continuellement (chaque cycle est appelé «plateau théorique»), jusqu'à ce que le constituant ayant le point d'ébullition le plus bas émerge en premier.
A chaque cycle, la constitution de la phase vapeur trouvée dans la colonne accumule une plus grande quantité du composant avec la plus grande volatilité, c'est pourquoi cette substance est essentiellement à son état pur lorsqu'elle atteint le sommet de la colonne de fractionnement.
Équipement de distillation fractionnée
Dans les laboratoires, on utilise un équipement qui consiste en premier lieu en un ballon ou un ballon de distillation en verre, dans lequel la solution est placée, qui est placée directement sous chauffage. Quelques pierres bouillantes sont placées à l'intérieur de ce ballon pour contrôler ce processus.
Ce ballon est attaché à une colonne de fractionnement via un connecteur à trois cols, où la longueur de la colonne détermine à quel point la distillation sera complète.
Autrement dit, plus la colonne est longue, plus la séparation sera efficace. De plus, un thermomètre est nécessaire pour enregistrer la température au fil du temps, de sorte que le processus de distillation puisse être contrôlé.
De même, la structure interne de la colonne est conçue pour simuler plusieurs distillations simples successives, ce qui se produit parce que la vapeur monte progressivement à travers la colonne, se condense temporairement en tête et monte à plusieurs reprises.
Ensuite, la sortie de cette colonne est reliée à un condenseur qui fait refroidir la vapeur de la substance séparée et purifiée.
Celui-ci est stocké dans un conteneur spécifique pour le collecter, augmentant à nouveau la température jusqu'à atteindre le point d'ébullition du composant suivant, le deuxième le plus volatil, en répétant le processus décrit, dans lequel chaque composant est stocké dans un conteneur spécifique pour lui.
Applications
Étant l'une des méthodes les plus importantes et les plus largement utilisées dans la séparation des mélanges liquides, cette technique de séparation physique présente de nombreux avantages qui sont observés dans le grand nombre d'applications qui ont été données à la fois dans l'industrie et en laboratoire.
- À partir des utilisations à l'échelle industrielle de la distillation fractionnée, dans les installations de raffinage du pétrole, elle est utilisée pour séparer le pétrole brut en ses fractions constitutives.
En ce sens, il est utilisé pour obtenir et traiter le gaz naturel extrait dans ces procédés industriels. De plus, il est utilisé dans les usines chimiques et les procédés pétrochimiques pour le traitement de substances telles que le phénol ou le formaldéhyde.
- Il est utilisé dans les installations de séparation cryogénique de l'air pour décomposer l'air de l'atmosphère en ses principaux constituants.
- La distillation fractionnée est utilisée pour le dessalement de l'eau de mer.
- A l'échelle du laboratoire, il est utilisé dans la purification de réactifs et de produits, comme dans l'obtention du cyclopentadiène par distillation du dicyclopentadiène commercial.
- Il est utilisé pour recycler les solvants déjà utilisés, grâce à la purification par cette technique.
Exemples
Distillation fractionnée du pétrole
Dans le cas du pétrole, la distillation fractionnée est réalisée dans des équipements de dimensions énormes, appelés tours de distillation, qui émulent des colonnes de fractionnement et sont spécifiquement conçus pour la séparation du pétrole brut en différentes coupes ou flux selon sa gamme. ébullition.
Cette plage d'ébullition fait référence à la plage des points d'ébullition de chaque fraction séparée, car ce sont des mélanges d'hydrocarbures avec des composants différents et, par conséquent, ont des points d'ébullition différents.
Avant d'entrer dans la tour de distillation, le pétrole brut est chauffé à une température d'environ 400 ° C, pour vaporiser cette substance et il est séparé dans la colonne dans l'ordre croissant de son intervalle d'ébullition.
De cette manière, les coupes les plus volatiles telles que les gaz (propane, butane…), l'essence et le naphta se trouvent dans la partie supérieure de la colonne, et au fur et à mesure de sa descente, on retrouve les flux les plus «lourds», tels que les lubrifiants ou les composants résiduels.
Certaines fractions extraites de la tour (comme l'essence) sont ajoutées et améliorées pour une commercialisation ultérieure; d'autres coupes telles que le diesel sont utilisées comme alimentation ou carburant pour d'autres processus au sein de l'industrie.
D'autres courants tels que les substances résiduelles sont introduits dans d'autres procédés qui les séparent en leurs constituants et leur confèrent d'autres utilisations, ou leur valeur commerciale est augmentée.
Références
- Wikipédia. (sf). Distillation fractionnée. Récupéré de en.wikipedia.org
- Chang, R. (2007). Chimie, neuvième édition. Mexique: McGraw-Hill.
- Britannica, E. (nd). Distillation. Récupéré de britannica.com
- LibreTexts. (sf). Distillation fractionnée. Récupéré de chem.libretexts.org
- Kelter, PB, Mosher, MD et Scott, A. (2008). Chimie: la science pratique. Obtenu sur books.google.co.ve
- BBC. (sf). Distillation fractionnée. Récupéré de bbc.co.uk