و التقطير التجزيئي هو عملية فيزيائية الذي يحاكي التقطير تقنية بسيطة تقوم على نقطة الغليان من الأنواع التي تستخدم لمخاليط منفصلة من نوع متجانس من مواد مختلفة موجودة في الطور السائل أو خليط من نوع السائل الصلبة المتجانسة غير متقلب.
وبهذا المعنى ، تتضمن طريقة التقطير التجزيئي تبخر الأنواع السائلة ، وتكثيف الأنواع الأكثر تطايرًا بترتيب متزايد لنقطة غليانها والتجميع اللاحق للمادة التي كان مطلوبًا في البداية الحصول عليها.
إنها طريقة تستخدم لقرون في الحضارات البشرية بطريقة بدائية. تسمح كفاءة التقطير بمواصلة استخدامه اليوم في كل من البيئات الصناعية والمخبرية.
يستخدم مبدأ هذه التقنية في عدد كبير من التطبيقات في مختلف مجالات العلوم أو الصناعة.
عملية التقطير التجزيئي
يتكون التقطير التجزيئي من فصل المحلول إلى مكوناته الموجودة في الحالة السائلة ، بناءً على الفرق بين نقاط غليانها ويتم تطبيقه عندما يكون هذا الاختلاف أقل من 25 درجة مئوية تقريبًا.
وهكذا ، عندما يتم وضع خليط تختلف نقاط غليانه اختلافًا كبيرًا تحت التسخين ، وعندما يتم الوصول إلى درجة حرارة غليان المكون الأكثر تطايرًا ، تتشكل طور بخار ، والذي سيحتوي في الغالب على هذه المادة في البداية.
ثم ، مع استمرار ارتفاع درجة الحرارة وبمرور الوقت ، تحدث دورات متعددة من التبخر والتكثيف باستمرار (تُعرف كل دورة باسم "اللوحة النظرية") ، حتى يظهر المكون الذي يحتوي على أقل نقطة غليان أولاً.
في كل دورة ، يقوم تكوين طور البخار الموجود في العمود بتجميع كمية أكبر من المكون مع أعلى تقلب ، وهذا هو السبب في أن هذه المادة تكون في حالتها النقية بشكل أساسي عندما تصل إلى قمة عمود التجزئة.
معدات التقطير التجزيئي
في المختبرات ، يتم استخدام المعدات التي تتكون في المقام الأول من دورق أو دورق تقطير مصنوع من الزجاج ، حيث يتم وضع المحلول ، ويتم وضعه مباشرة تحت التسخين. يتم وضع بعض الأحجار المغلية داخل هذا البالون للتحكم في هذه العملية.
يتم توصيل هذه القارورة بعمود تجزئة عبر موصل ثلاثي العنق ، حيث يحدد طول العمود مدى اكتمال التقطير.
أي أنه كلما زاد طول العمود ، زادت فعالية الفصل. بالإضافة إلى ذلك ، يلزم وجود مقياس حرارة لتسجيل درجة الحرارة بمرور الوقت ، بحيث يمكن التحكم في عملية التقطير.
وبالمثل ، تم تصميم الهيكل الداخلي للعمود لمحاكاة العديد من عمليات التقطير البسيطة المتتالية ، والذي يحدث لأن البخار يرتفع تدريجياً إلى أعلى العمود ، ويتكثف مؤقتًا في الجزء العلوي ويرتفع بشكل متكرر.
بعد ذلك ، يتم توصيل مخرج هذا العمود بمكثف يتسبب في تبريد بخار المادة المنفصلة والمنقاة.
يتم تخزينها في حاوية معينة لتجميعها ، مما يؤدي إلى زيادة درجة الحرارة مرة أخرى حتى تصل إلى نقطة غليان المكون التالي ، ثاني أكثر المكونات تطايرًا ، وتكرار العملية الموضحة ، حيث يتم تخزين كل مكون في حاوية محددة له.
التطبيقات
لكونها واحدة من أهم الطرق وأكثرها استخدامًا في فصل المخاليط السائلة ، فإن تقنية الفصل المادي هذه لها العديد من الفوائد التي لوحظت في العدد الكبير من التطبيقات التي تم تقديمها في كل من الصناعة والمختبر.
- بدءًا من الاستخدامات الصناعية للتقطير التجزيئي ، في منشآت تكرير النفط ، يتم استخدامه لفصل النفط الخام إلى الأجزاء المكونة له.
وبهذا المعنى ، يتم استخدامه للحصول على الغاز الطبيعي المستخرج في هذه العمليات الصناعية ومعالجته. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدامه في المصانع الكيماوية والعمليات البتروكيماوية لمعالجة المواد مثل الفينول أو الفورمالديهايد.
- يستخدم في محطات فصل الهواء المبردة لتحليل الهواء في الغلاف الجوي إلى مكوناته الرئيسية.
- يستخدم التقطير التجزيئي لتحلية مياه البحر.
- على نطاق المختبر ، يتم استخدامه في تنقية الكواشف والمنتجات ، مثل الحصول على حلقي البنتادين من خلال تقطير ثنائي كلوبنتادين التجاري.
- تستخدم في إعادة تدوير المذيبات التي سبق استخدامها من خلال التنقية بهذه التقنية.
أمثلة
التقطير التجزيئي للبترول
في حالة النفط ، يتم إجراء التقطير التجزيئي في معدات ذات أبعاد هائلة ، تسمى أبراج التقطير ، والتي تحاكي أعمدة التجزئة وهي مصممة خصيصًا لفصل النفط الخام في عمليات قطع أو تيارات مختلفة وفقًا لمداها. الغليان.
يشير نطاق الغليان هذا إلى نطاق نقاط الغليان لكل جزء منفصل ، نظرًا لأنها خليط من الهيدروكربونات بمكونات مختلفة ، وبالتالي ، لها نقاط غليان مختلفة.
قبل دخول برج التقطير ، يتم تسخين الزيت الخام إلى درجة حرارة تقارب 400 درجة مئوية ، لتبخير هذه المادة ويتم فصلها في العمود بترتيب متزايد من نطاق غليانها.
وبهذه الطريقة ، فإن أكثر القطع المتطايرة مثل الغازات (البروبان ، البوتان…) والبنزين والنفتا توجد في الجزء العلوي من العمود ، وعندما تنزل ، توجد التيارات "الأثقل" ، مثل مواد التشحيم أو المكونات المتبقية.
تتم إضافة وتحسين بعض الأجزاء المستخرجة من البرج (مثل البنزين) لتسويقها فيما بعد ؛ يتم استخدام عمليات القطع الأخرى مثل الديزل كوقود أو كوقود لعمليات أخرى داخل الصناعة.
يتم إدخال التيارات الأخرى مثل المواد المتبقية في عمليات أخرى تفصلها إلى مكوناتها وتعطيها استخدامات أخرى ، أو يتم زيادة قيمتها التجارية.
المراجع
- ويكيبيديا. (سادس). التقطير التجزيئي. تعافى من en.wikipedia.org
- تشانغ ، ر. (2007). الكيمياء ، الطبعة التاسعة. المكسيك: ماكجرو هيل.
- بريتانيكا ، إي (بدون تاريخ). التقطير. تعافى من britannica.com
- LibreTexts. (سادس). التقطير التجزيئي. تعافى من chem.libretexts.org
- كيلتر ، بي بي ، موشر ، دكتوراه في الطب ، وسكوت ، أ. (2008). الكيمياء: العلم العملي. تم الحصول عليها من books.google.co.ve
- بي بي سي. (سادس). التقطير التجزيئي. تعافى من bbc.co.uk