La distillation est le procédé de séparation de deux liquides ou plus sur la base des différences dans leurs points d'ébullition. Lorsque les points d'ébullition des liquides sont très similaires, cependant, la séparation par distillation normale devient inefficace ou impossible. la distillation fractionnée est un procédé de distillation modifié qui permet la séparation des liquides ayant des points d'ébullition similaires.
Points d'ébullition
Le point d'ébullition d'un liquide est la température à laquelle elle se transforme en vapeur. Les liquides conservent leur point d'ébullition caractéristique même lorsqu'ils sont mélangés avec d'autres liquides. Cela représente le principe sous-jacent de la distillation --- que les liquides peuvent être séparés en convertissant le liquide avec le point d'ébullition le plus bas à la vapeur, puis en convertissant cette vapeur à l'état liquide après qu'il a transféré à un récipient séparé.
Distillation
Dans le procédé de distillation, le mélange liquide est placé dans un flacon d'ébullition qui est relié à une colonne de refroidissement appelé un condenseur, dont l'extrémité opposée est reliée à un flacon de réception. Le condenseur se trouve horizontal avec une légère pente vers le bas afin que la vapeur qui atteint le condenseur et est reconverti en liquide peut être collecté dans le flacon de réception. Le département de chimie de Wake Forest College fournit un schéma de l'installation. A l'achèvement de la distillation, le liquide le plus bas point d'ébullition se retrouve dans le flacon de réception (et est appelé le «distillât») et le liquide d'ébullition plus élevé reste dans le ballon d'ébullition.
Distillation fractionnée
Une installation de distillation fractionnée comprend une colonne supplémentaire qui se trouve verticalement au-dessus du point d'ébullition dans le ballon et auquel le condenseur est raccordé. Son but est d'augmenter la distance que la vapeur doit parcourir pour atteindre le condenseur. Les colonnes sont généralement emballées avec des billes ou des morceaux de céramique à l'augmentation de la surface de verre de la vapeur doit entrer en contact avec comme il transporte vers le condenseur.
Pendant la distillation normale, une quantité substantielle du liquide de haut point d'ébullition également se vaporiser et de transport dans le ballon de collecte, en substance devenant une impureté dans le produit distillé. Cela est particulièrement problématique lorsque le liquide étant séparés ont des points d'ébullition similaires. La plus grande surface les contacts liquides haut point d'ébullition le long du chemin, plus elle est susceptible de se condenser de nouveau à un liquide et retourner dans le flacon d'ébullition. La distillation fractionnée utilise une plus grande surface pour améliorer l'efficacité de la distillation.
Les usages
Les deux principales applications de distillation fractionnée sont le raffinage du pétrole brut et la fabrication de spiritueux (boissons alcoolisées).
Le pétrole brut contient de nombreux produits chimiques différents, dont beaucoup ont des points d'ébullition similaires. Raffineries séparent ces produits chimiques par le point d'ébullition en divers produits. Les fractions à point d'ébullition inférieur deviennent gaz de pétrole ou de l'essence, les fractions à point d'ébullition se mazout, de carburant diesel, ou du kérosène, et les fractions de point d'ébullition le plus élevé deviennent cire de paraffine ou de l'asphalte.
La fermentation des sucres en alcool arrête lorsque la teneur en alcool se rapproche de 13 pour cent en raison de la levure ne peut survivre à des concentrations plus élevées d'alcool. Les points de l'alcool (78,5 degrés Celsius) et de l'eau (100 degrés Celsius) ébullition sont suffisamment similaires pour que les distilleries doivent utiliser une distillation fractionnée pour concentrer l'alcool à environ 50 pour cent (qui est alors appelé «esprits»).
Fun Fact
Le procédé de distillation à une raffinerie de pétrole consomme 2 barils de pétrole dans l'énergie pour 100 barils de pétrole raffiné.