عنوان:                                  Distillation            

نام استاد:                        سرکار خانم دزفولی نژاد

نام اعضای گروه:               یزدان باقرآبادی -  سجاد جهانگرد

نویسنده :                         سجاد جهانگرد

تاریخ انجام آزمایش: 1391/2/16      

 

(تئوری آزمایش)

تقطیر:

تقطیر، معمولترین روشی است که برای تخلیص مایعات به کار می رود. در این عمل مایع را به کمک حرارت تبخیر می کنند و بخار مربوطه را در ظرف جداگانه ای متراکم می کنند و محصول تقطیر را بدست می آورند. چنانچه ناخالصیهای موجود در مایع اولیه فرار نباشند، در باقی مانده تقطیر به جا می مانند و تقطیر ساده جسم را خالص میکند. در صورتی که ناخالصیها فرار باشند، تقطیر جزء به جزء مورد احتیاج خواهدبود.

تقطیر از نظر اجزا :

  1. تقطیر دو جزئی
  2. تقطیر چند جزئی

 

 تقطیر دو جزئی :

  1. تقطیر تعادلی
  2. تقطیر جزئی
  3. تقطیر مداوم

تقطیر چند جزئی [2]:

روشهای میانبر (Short Cut Method)

  1.          روش فنسکی
  2.          روش آندروود
  3.          روش گیلیلان
  4.          روش براون و مارتین
  5.          روش ادولج
  6.          روش ادمیستر
  7.          روش تخمینی سینی به سینی
  8.          روش اسمیت
  9.          روش لویس- ماتسون
  10.          روش ترسیمی هنگستیبک
  11.          روش تیلی- گدس
  12.          روش وینکل و تاد

 

روش های دقیق (Exact Solution)

  1. روش MESH
  2. روش همگرايي تتا
  3. روش همگرايي تتا براي برج های پيچيده
  4. روش همگرايي تتا براي برج هاي تقطير آزئوتروپي و استخراجي

تقطیر مداوم :

امروزه به‌علت اقتصادی بودن مداوم در تمام عملیات پالایش نفت از این روش استفاده

می‌شود. در تقطیر مداوم برای یک نوع خوراک مشخص و برش‌های تعیین شده شرایط عملیاتی ثابت بکار گرفته می‌شود. بعلت ثابت بودن شرایط عملیاتی در مقایسه باتقطیر نوبتی به مراقبت و نیروی انسانی کمتری احتیاج است. با استفاده از تقطیرمداوم در پالایشگاه‌ها مواد زیر تولید می‌شود:گاز اتان و متان به‌عنوان سوخت پالایشگاه، گاز پروپان و بوتان به‌عنوان گاز مایع وخوراک واحدهای پتروشیمی، بنزین موتور و نفت‌های سنگین به‌عنوان خوراک واحدهای تبدیل کاتالیستی برای تهیه بنزین با درجه آروماتیسیته بالاتر، حلال‌ها، نفت سفید، سوخت جت سبک و سنگین، نفت گاز، خوراک واحدهای هیدروکراکینگ وواحدهای روغن‌سازی، نفت کوره و انواع آسفالتها.

انواع تقطیر :

  1. تقطیر در فشار محیط: در این روش، فرآیند تقطیر در فشار محیط صورت می‌گیرد.
  2. تقطیر با بخار آب: وقتی که تقطیر در مجاورت بخار ماده مخلوط نشدنی صورت می‌گیرد. فشار بخار یکی تحت تأثیر دیگری قرار نگرفته و مخلوط در دمایی که مجموع فشارهای جزئی آنها برابر فشار محیط گردد تقطیر می‌شود.
  3. تقطیر در خلاء: در این روش فرآیند تقطیر در خلاء (در فشار ۴۰ میلیمتر جیوه) صورت می‌گیرد.
  4. تقطیر در خلاء و بخار: این روش با انتقال گرما توسط بخار آب و با استفاده هم‌زمان از پمپ خلا جهت کاهش فشار کلی صورت می‌گیرد. بطور کلی این روش دارای اشکالاتی بوده و از آن زیاد استفاده نمی‌شود.
  5. تقطیر در فشار: این روش برعکس تقطیر در خلا بوده و باعث می‌شود که فرایند تقطیر در دمای بیشتری نسبت به آن در فشار محیط صورت گیرد و دمای بالاتر باعث گسسته شدن مولکول‌های نفت گردیده و ترکیب آنها را تغییر می‌دهد.

روشهای جدید تقطیر: این روشها شامل یک یا دو مرحله تقطیر در فشار محیط بوده که توسط تقطیر با بخار همراه می‌شود.

الف) تقطیر ساده:

هنگامی که ناخالصی غیر فراری (مانند شکر یا نمک) به مایع خالصی اضافه میشود فشار بخار مایع تنزل می یابد و به این دلیل که مولکولهایی که در سطح مایع هستند فقط مولکولهای جسم فرار نیستند قابلیت تبخیر مایع کم میشود. در هنگام تقطیر یک مایع خالص چنانچه مایع زیاده از حد گرم نشود درجه حرارتی که درگرماسنج دیده میشود، یعنی درجه حرارت دهانه خروجی، با درجه حرارت مایع جوشان در ظرف تقطیر،یعنی درجه حرارت ظرف، یکسان است.

 

درجه حرارت دهانه خروجی، که به این ترتیب به نقطه جوش مایع مربوط میشود، در طول تقطیر ثابت میماند.

هرگاه در مایعی که تقطیر میشود ناخالصی غیر فراری موجود باشد، درجه حرارت دهانه خروجی همان درجه حرارت مایع خالص است زیرا ماده ای که بر روی حباب گرما سنج متراکم میشود به ناخالصی آلوده نیست. ولی درجه حرارت ظرف به علت کاهش فشار بخار محلول بالا میرود.

ب) تقطیر جزء به جزء:

         برای جداکردن موادی که نقطه جوش آنها خیلی به هم نزدیک باشد از تقطیر جزء به جزء استفاده میکنند. اختلاف این روش با تقطیر ساده آن است که در این حالت از یک ستون تقطیر جزء به جزء استفاده میشود.ستونهای تقطیر جزء به جزء انواع متعددی دارند ولی در تمام آنها چند خصلت کلی مشاهده میشود. این ستونهامسیر عمودی را به وجود می آورند که باید بخار در انتقال از ظرف تقطیر به مبرد از آن بگذرد، این مسیر به مقدارقابل ملاحظه ای از مسیر دستگاه تقطیر ساده طویلتر است. هنگام انتقال بخار از ظرف تقطیر به بالای ستون مقداری ازبخار متراکم میشود. مایع متراکم شده، در حالی که به پایین ستون می ریزد دوباره در تماس با بخاری که از پایین به بالادر جریان است به طور جزئی تبخیر میشود و به سمت بالا میرود و طی این میعان و تبخیر شدنهای متوالی بخار ازجزء فرار تر غنی تر میشود، یعنی هرچه به سمت بالای ستون پیش میرویم غلظت جزء فرار تر بیشتر و هر چه به سمت پایین می آییم غلظت جزء غیر فرار بیشتر میشود.

 از نقطه نظر تئوری، جدا کردن دو ترکیب فرار به طور کامل، بوسیله تقطیر حتی زمانیکه اختلاف در نقطه جوش آنها زیاد باشد امکان پذیر نیست زیرا همیشه جزء دارای نقطه جوش پایین تر فشار بخارش را بر روی نقطه جوش جزء دیگر اعمال نموده و پاره ای از مولکولهای با نقطه جوش بالاتر نیز تقطیر میگردند. اما بهرحال در امورتجربی، بوسیله تقطیر جزء به جزء میتوان مخلوط اینگونه مایعات را در حد مطلوبی جدا نمود.

مخلوط دو ماده با هم در برخی مواد تولید آزئوتروپ میکند، یعنی مخلوط با درصد معینی تا آخرین قطره تقطیر میشود. در اینگونه موارد نمیتوان مخلوط را بوسیله تقطیر جزء به جزء از یکدیگر جدا کرد. برای ازبین بردن این حالت یا ماده دیگری به مخلوط اضافه میکنند تا آزئوتروپ دیگری که مطلوب باشد بدست آید ویا فشار را تغییر میدهند. مثلا الکل 95 درصد تشکیل آزئوتروپ میدهد که برای از بین بردن نقطه آزئوتروپ،بنزن به آن اضافه میکنند که در نتیجه نقطه آزئوتروپ دیگری با درصد آب بیشتر ایجاد میشود که بدین ترتیب آب خارج شده، الکل و بنزن باقی میماند که بوسیله تقطیر جزء به جزء به راحتی جدا میشود.

عملی ازمایش:

ابتدابالن راحاضرکرده وبرروی دستگاه حرارت زا قرامیدهیم.ماده موردنظرراکه اتانول واب است داخل بالن میریزیم.

سه راهی رابط راروی بالن قرارمیدهیم.ومبردرابه سراهی وصل میکنیم

وبالن راهمراه بامبردبه پایه میبندیم.یک دماسنج به قسمت بالای سراهی میبندیم.

حال جریان اب راوصل کرده وعمل تقطیر رااغازمیکنیم.

حال منترراروشن میکنیم.

حال تاهنگامی که اولین قطره مایع خارج شودصبرمیکنم.

الان دمای دماسنج راخوانده وتقطیرراادامه میدهیم تانقطه جوش مایع

دوم نمایان شودانگاه تقطیرراقطع میکنیم.

حجم مایع رایادداشت کرده که برابر40ccاست.که اتانول اولیه است.

 

خطا:

1:اگرحجم داخل بالن رابالا ببریم دچارخطا میشویم.

2:دماسنج راپایین ترازدهانه سراهی قرارمیدهیم.

3:منتل بایدبابالن درتناسب باشد.

 

نتیجه گیری:

1:روش تقطیرساده بهترین روش جداسازی محلولهای اب باالکل هااست.

2:روش های تقطیربرای هرگونه جداسازی مناسب ومتناسب است.

3:برای موادی که اتش زاهستن ازمنتل متناسب استفاده میکنیم.

 

منابع

  1. Laurence M. Harwood, Christopher J. Moody (13 June 1989). Experimental organic chemistry: Principles and Practice (Illustrated ed.). Oxford: WileyBlackwell. pp. 141–143. ISBN 978-0632020171. 

2. کتاب تقطیر چند جزئی، سامان موسویان- داود عشوری، انتشارات یزدا، چاپ اول

+ نوشته شده در  پنجشنبه یازدهم خرداد 1391ساعت 12:59  توسط یزدان باقرابادی  |