Apakah penyulingan? Ini adalah proses menukar cecair kepada wap, yang kemudiannya terpeluwap kembali menjadi bentuk cecair. Contoh paling mudah ialah penyulingan air, di mana wap daripada cerek dimendapkan sebagai titisan pada permukaan sejuk.
Aplikasi dan sejarah
Penyulingan digunakan untuk mengasingkan cecair daripada pepejal tidak meruap, seperti dalam penyulingan semangat daripada bahan yang ditapai, atau untuk mengasingkan dua atau lebih cecair dengan takat didih yang berbeza, seperti dalam pembuatan petrol, minyak tanah dan pelincir daripada petroleum. Aplikasi industri lain termasuk pemprosesan bahan kimia seperti formaldehid dan fenol dan penyahgaraman air laut.
Proses penyulingan mungkin digunakan oleh pengkaji purba. Aristotle (384-322 SM) menyebut bahawa air tulen boleh diperolehi dengan penyejatan air laut. Pliny the Elder (23-79 AD) menerangkan kaedah pemeluwapan primitif di mana minyak yang diperolehi dengan memanaskan rosin dikumpulkan pada bulu yang diletakkan di atasalembic.
Penyulingan ringkas
Kebanyakan kaedah penyulingan yang digunakan dalam penyelidikan industri dan makmal adalah variasi pada penyulingan mudah. Teknologi asas ini menggunakan kiub atau retort di mana cecair dipanaskan, pemeluwap untuk menyejukkan wap, dan bekas untuk mengumpul sulingan. Apabila campuran bahan dipanaskan, bahan yang paling tidak menentu, atau yang mempunyai takat didih paling rendah, disuling dahulu, dan kemudian yang lain disuling, atau tidak disuling langsung. Radas ringkas sedemikian sangat baik untuk menulenkan cecair yang mengandungi komponen tidak meruap, dan agak berkesan untuk mengasingkan bahan dengan takat didih yang berbeza. Untuk kegunaan makmal, bahagian radas biasanya diperbuat daripada kaca dan disambungkan dengan penyumbat, hos getah atau tiub kaca. Pada skala industri, peralatan diperbuat daripada logam atau seramik.
Penyulingan pecahan
Kaedah yang dipanggil penyulingan pecahan, atau pembezaan, telah dibangunkan untuk penapisan minyak kerana penyulingan mudah untuk memisahkan cecair yang takat didihnya sedikit adalah tidak cekap. Dalam kes ini, wap berulang kali terpeluwap dan menyejat dalam bekas menegak terlindung. Peranan istimewa di sini dimainkan oleh pengukus kering, tiang pecahan dan pemeluwap, yang membolehkan mengembalikan sebahagian daripada kondensat kembali ke pegun. Matlamatnya adalah untuk mencapai hubungan rapat antara peningkatan fasa campuran yang berbeza supayahanya pecahan yang paling tidak menentu dalam bentuk wap mencapai penerima, dan selebihnya kembali dalam bentuk cecair ke arah kubus. Pemurnian komponen yang tidak menentu akibat sentuhan antara arus berlawanan tersebut dipanggil pembetulan, atau pengayaan.
Penyulingan berbilang
Kaedah ini juga dipanggil penyejatan kilat berbilang peringkat. Ini adalah satu lagi jenis penyulingan mudah. Ia digunakan, sebagai contoh, untuk menyuling air dalam loji penyahgaraman komersial yang besar. Menukar cecair kepada wap tidak memerlukan pemanasan. Ia hanya mengalir dari bekas dengan tekanan atmosfera tinggi ke bekas dengan tekanan lebih rendah. Ini membawa kepada penyejatan cepat, disertai dengan pemeluwapan wap menjadi cecair.
Penyulingan vakum
Satu variasi proses tekanan berkurangan menggunakan pam vakum untuk mencipta vakum. Kaedah ini, dipanggil "penyulingan vakum", kadangkala digunakan dengan bahan yang biasanya mendidih pada suhu tinggi atau terurai apabila direbus dalam keadaan biasa.
Pam vakum menghasilkan tekanan dalam lajur, yang jauh lebih rendah daripada tekanan atmosfera. Sebagai tambahan kepada mereka, pengawal selia vakum digunakan. Kawalan berhati-hati terhadap parameter adalah sangat penting kerana kecekapan pemisahan bergantung pada perbezaan turun naik relatif pada suhu dan tekanan tertentu. Menukar tetapan ini boleh menjejaskan kemajuan proses.
Penyulingan vakum terkenal di kilang penapisan. Kaedah penyulingan konvensional berasinganhidrokarbon ringan dan kekotoran daripada hidrokarbon berat. Produk sisa tertakluk kepada penyulingan vakum. Ini memungkinkan untuk memisahkan hidrokarbon mendidih tinggi seperti minyak dan lilin pada suhu rendah. Kaedah ini juga digunakan dalam pengasingan bahan kimia organik yang sensitif haba dan dalam pemulihan pelarut organik.
Apakah penyulingan wap?
Penyulingan wap ialah kaedah penyulingan alternatif pada suhu di bawah takat didih biasa. Ia digunakan apabila bahan suling tidak bercampur dan tidak bertindak balas secara kimia dengan air. Contoh bahan tersebut ialah asid lemak dan minyak kacang soya. Semasa penyulingan, wap dimasukkan ke dalam cecair, yang memanaskannya dan menyebabkan penyejatan.
Penyulingan dalam lajur padat
Walaupun lajur yang dibungkus paling kerap digunakan untuk penyerapan, ia juga digunakan untuk penyulingan campuran wap-cecair. Reka bentuk ini menyediakan kawasan permukaan sentuhan yang besar, yang meningkatkan kecekapan sistem. Nama lain untuk struktur sedemikian ialah lajur penyulingan.
Prinsip operasi adalah seperti berikut. Campuran mentah komponen dengan kemeruapan yang berbeza disalurkan ke tengah lajur. Cecair mengalir ke bawah melalui muncung, dan wap bergerak ke atas. Campuran di bahagian bawah tangki memasuki prapemanas dan keluar dengan stim. Gas bergegas naik melalui pembungkusan, mengambil komponen cecair yang paling tidak menentu, keluar dari lajur dan memasuki pemeluwap. Selepas pencairan, produk masukke dalam pengumpul kahak, di mana ia diasingkan menjadi sulingan dan pecahan digunakan untuk pengairan.
Kepekatan yang berbeza menyebabkan komponen kurang meruap berpindah dari fasa wap ke fasa cecair. Muncung meningkatkan tempoh dan kawasan hubungan, yang meningkatkan kecekapan pemisahan. Di saluran keluar, wap mengandungi jumlah maksimum komponen meruap, manakala kepekatannya dalam cecair adalah minimum.
Nozel diisi secara pukal dan bungkusan. Bentuk pengisi boleh sama ada rawak atau berstruktur geometri. Ia diperbuat daripada bahan lengai seperti tanah liat, porselin, plastik, seramik, logam, atau grafit. Pengisi biasanya mempunyai dimensi dari 3 hingga 75 mm dan mempunyai luas permukaan yang besar bersentuhan dengan campuran wap-cecair. Pengisian pukal mempunyai kelebihan daya pemprosesan yang tinggi, rintangan tekanan tinggi dan kos rendah.
Pengisi logam mempunyai kekuatan tinggi dan kebolehbasahan yang baik. Seramik mempunyai kebolehbasahan yang lebih tinggi, tetapi ia tidak begitu kuat. Yang plastik cukup kuat, tetapi tidak basah dengan baik pada kadar aliran rendah. Memandangkan pengisi seramik tahan terhadap kakisan, ia digunakan pada suhu tinggi yang tidak dapat ditahan oleh plastik.
Muncung pakej ialah jaringan berstruktur, yang dimensinya sepadan dengan diameter lajur. Menyediakan saluran yang panjang untuk aliran cecair dan wap. Mereka lebih mahal, tetapi membolehkan anda mengurangkan penurunan tekanan. Nozel paket lebih disukai pada kadar aliran rendah dan dalam keadaan tekanan rendah. Ia biasanya diperbuat daripada kayu, kepingan logam atau jejaring tenunan.
Digunakan dalam pemulihan pelarut dan industri petrokimia.
Penyulingan dalam lajur penyulingan
Jenis lajur yang paling banyak digunakan. Bilangan plat bergantung pada ketulenan yang dikehendaki dan kerumitan pemisahan. Ia menjejaskan ketinggian lajur penyulingan.
Prinsip operasinya adalah seperti berikut. Campuran disuap di tengah-tengah ketinggian lajur. Perbezaan kepekatan menyebabkan komponen yang kurang meruap berpindah dari aliran wap ke aliran cecair. Gas yang meninggalkan pemeluwap mengandungi bahan yang paling mudah meruap, manakala bahan yang kurang meruap keluar melalui pemanas ke dalam aliran cecair.
Geometri plat dalam lajur mempengaruhi tahap dan jenis sentuhan antara keadaan fasa campuran yang berbeza. Dari segi struktur, ia adalah penapis, injap, penutup, kekisi, lata, dll. Dulang ayak, yang mempunyai lubang untuk stim, digunakan untuk memberikan prestasi tinggi pada kos yang rendah. Dulang injap yang lebih murah, di mana bukaan disediakan dengan injap buka dan tutup, terdedah kepada tersumbat akibat pengumpulan bahan. Penutup dilengkapi dengan penutup yang membolehkan wap melalui cecair melalui lubang kecil. Ini adalah teknologi yang paling canggih dan mahal, berkesan pada kadar aliran rendah. Bendalir mengalir dari satu dulang ke dulang lain ke bawah paip menegak longkang.
Lajur jadual sering digunakan untuk memulihkan pelarut daripada sisa proses. Ia juga digunakan untuk mendapatkan semula metanol dalam operasi pengeringan. Air keluar sebagai produk cecair, dan sisa organik yang meruap masuk ke fasa wap. Inilah yang dimaksudkan dengan penyulingan dalam lajur penyulingan.
Penyulingan kriogenik
Penyulingan kriogenik ialah penggunaan kaedah penyulingan am kepada gas yang disejukkan kepada keadaan cecair. Sistem beroperasi pada suhu di bawah -150 °C. Untuk ini, penukar haba dan gegelung digunakan. Keseluruhan struktur dipanggil blok kriogenik. Gas cecair memasuki unit dan disuling pada suhu yang sangat rendah. Lajur penyulingan kriogenik boleh dibungkus dan dibungkus. Reka bentuk kelompok lebih disukai kerana bahan pukal kurang berkesan pada suhu rendah.
Salah satu aplikasi utama penyulingan kriogenik ialah pengasingan udara ke dalam gas konstituennya.
Penyulingan ekstraktif
Penyulingan ekstraktif menggunakan sebatian tambahan yang bertindak sebagai pelarut untuk menukar kemeruapan relatif salah satu komponen campuran. Dalam lajur ekstraktif, pelarut ditambah kepada bahan yang akan diasingkan. Komponen aliran suapan yang akan dipulihkan bergabung dengan pelarut dan keluar dalam fasa cecair. Komponen lain tersejat dan masuk ke dalam penyulingan. Larian kedua kelajur lain membenarkan bahan diasingkan daripada pelarut, yang kemudiannya kembali ke peringkat sebelumnya untuk mengulangi kitaran.
Penyulingan ekstraktif digunakan untuk memisahkan sebatian dengan takat didih rapat dan campuran azeotropik. Penyulingan ekstraktif tidak begitu meluas dalam industri seperti penyulingan konvensional kerana kerumitan reka bentuk. Contohnya ialah proses mendapatkan selulosa. Pelarut organik memisahkan selulosa daripada lignin, dan penyulingan kedua menghasilkan bahan tulen.
