تفاوت تقطیر ساده و تقطیر جزء به جزء

اگر شما در حال برنامه ریزی برای یکی از شاخه های شیمی هستید، ابتدا خود را برای سپری کردن ساعات طولانی در آزمایشگاه آماده کنید. این بخشی از علم است که به بررسی خواص شیمیایی مواد و واکنش های آنها می پردازد.در میان تکنیک های مختلف آزمایشگاهی که از مهمترین قسمت ها ی آموزشی آزمایشات شیمیایی هستند، تقطیر را می توان پر اهمیت ترین آنها دانست. دو نوع اصلی  از فرایندهای تقطیر، تقطیر ساده و تقطیر جز به جز نام دارند که هر دوی آنها در صنعت و پژوهش مورد استفاده قرار می گیرند.

تحلیل ترمودینامیکی فرآیند تبخیر

تقطیر یک فرآیند مهم تجاری است که برای تصفیه طیف وسیعی از مواد مورد استفاده قرار می گیرد. قبل از شروع بحث بهتر است مروری بر برخی از تعاریف ساده ترمودینامیکی داشته باشیم تا با دیدی ژرف تر به موضوع بنگریم.

با تعریفی از فرآیندی شروع می کنیم که یک ماده از فاز متراکم خود به فاز گازی تبدیل می شود. برای مایعات این فرآیند تبخیر (Vaporization) و برای جامدات تصعید (Sublimation) نام دارد. هر دو فرآیند نیاز به گرما دارند. تمام مواد، صرف نظر از اینکه مایع هستند یا جامد دارای فشار بخارند. فشاربخار مواد خالص،  فشاری است که توسط ماده ای که بیشترین فشار را دارد اعمال می شود. فشار بخار معیاری است از گرایش ماده ی متراکم شده به حالت فرارتر از فاز متراکم خود. زمانی که فشاربخار یک مایع  به بالاترین حد خود می رسد ماده در حال جوشیدن دیده می شود. فشار بخار یک خاصیت تعادلی است و طی فرآیند تبخیر، تعادل آن همیشه توسط مقدار معادل متراکم شده جبران می شود. با توجه به این نکته در می یابیم که چرا فرآیند بخار شدن با دما تغییر می کند.

دو عمل تبخیر(مهترین بخش تقطیر) و تصعید، فرآیندهایی هستند برای جداسازی و خالص سازی ترکیبات استفاده می شوند.

تقطیر ساده چیست؟

این تکنیک عموما برای جداسازی مواد تشکیل دهنده مخلوط ها به کار گرفته می شود که اختلاف نقطه جوش آنها بسیار زیاد است. به تعبیر دیگر جداسازی جز فرار مخلوط،  از دیگر اجزای غیر فعال با نقطه جوش بالاتر. در فرآیند تقطیر ساده، مخلوط در فلاسک قرار می گیرد و گرما داده می شود. پس از افزایش دما و رسیدن به آستانه نقطه جوش، جز فرار به عنوان بخار جدا شده و پس از عبور از گردنه طولانی فلاسک (فلاسک با پوزه شیشه ای طولانی) متراکم می شود و دوباره به حالت مایع بر می گردد. بنابراین جز فرار از ترکیب جداسازی می شود. اگر بیشتر از یک جز فرار وجود داشته باشد باعث تبدیل شدن همزمان اجزا به بخار می شود و این ایجاد یک  روند بی فایده است. از این رو توجه به این نکته حائز اهمیت است که این روش فقط برای ترکیباتی استفاده شود که دمای جوش آن ها بیشتر از 20 تا 25 درجه سانتی گراد باشد.

Chemical-eng.ir

تقطیر جزء به  جزء چیست؟

این فرآیندی است  که برای جداسازی ترکیباتی با نقطه جوش بسیار نزدیک به هم مورد استفاده قرار می گیرد. دستگاه تقطیر جزء به جزء تشکیل شده از ستون تقطیر که اجزای بخار شده در امتداد آن عبور می کند و دوباره وارد یک چرخه تکراری تراکم و تبخیر می شود تا زمانی که تمام اجزا از هم جدا شوند.

ستون های تقطیر خود متشکل از سینی های طبقه بندی شده ای می باشد که اجزای مختلف ترکیب مبتنی بر نقطه جوششان در ارتفاعات متنوع پس از طی کردن چرخه تبخیر متراکم می شوند. بی ثبات ترین و فرارترین جز با کمترین نقطه جوش در بالاترین نقطه ستون قرار می گیرد و پس از انتقال به کندانسور دوباره به حالت مایع تبدیل می شود. از این رو هر بخش از مخلوط به صورت جز به جز جداسازی می شود.

این یکی از پرکاربردترین روش های تقطیر در تصفیه و جداسازی نفت و کارخانجات شیمیایی است که برای جدا کردن مواد شیمیایی مختلف یک ترکیب مورد استفاده قرار می گیرد.

Chemical-eng.ir

تفاوت تقطیر ساده و تقطیر جزء به جزء

وقتی که جزئی از مخلوط  تفاوت دمای زیادی داشته باشد، اولین انتخاب تقطیر ساده است. در غیر این صورت تقطیر جزء به جزء مورد استفاده قرار می گیرد. تقطیر ساده خلوص بالا را ضمانت نمی کند اما تقطیر جزء به  جزء قادر به ارائه جداسازی شیمیایی با بالاترین میزان خلوص است.

بطور خلاصه پایه اصلی این دو فرآیند بر اختلاف نقطه جوش اجزای تشکیل دهنده مواد استوار است و از این دو، تقطیر جزء به جزء کاربرد وسیعتری در صنعت و آزمایشگاه دارد.