Frakcijska destilacija je proces kojim se sastojke u kemikaliji smjesa odvojeni su u različite dijelove (zvane frakcije) prema njihovim različitostima vrelišta. Frakcijska destilacija koristi se za pročišćavanje kemikalija i za odvajanje smjesa radi dobivanja njihovih komponenata.
Tehnika se koristi u laboratorijima i industriji, gdje postupak ima ogroman komercijalni značaj. Kemijska i naftna industrija oslanjaju se na frakcijsku destilaciju.
Kako radi
Pare od ključanje otopina se prenosi duž visokog stupca, koji se naziva frakcionirajući stup. Stupac je nabijen plastičnim ili staklenim kuglicama kako bi se poboljšalo odvajanje pružajući više površine za kondenzaciju i isparavanje. Temperatura stupca postupno se smanjuje duž njegove duljine. Komponente s većom tačkom ključanja kondenziraju se na stupu i vraćaju se u stupac riješenje; komponente s nižim vrelištem (više promjenljiv) prolaze kroz stupac i prikupljaju se blizu vrha.
Teoretski, više kuglica ili tanjura poboljšava odvajanje, ali dodavanjem ploča također se povećava vrijeme i energija potrebna za dovršavanje destilacije.
Sirova nafta
Benzin i mnoge druge kemikalije proizvode se od sirove nafte upotrebom frakcijske destilacije. Sirova nafta se zagrijava dok ne ispari. Različite se frakcije kondenziraju u određenim temperaturnim rasponima. Kemikalije u određenoj frakciji su ugljikovodici s usporedivim brojem ugljikovih atoma. Od vrućih do hladnih (najveći ugljikovodici do najmanje), frakcije mogu biti ostaci (koriste se za izradu bitumena), lož ulje, dizelo, kerozin, nafta, benzin i rafinerijski plin.
etanol
Frakcijska destilacija ne može u potpunosti razdvojiti komponente mješavine etanola i vode unatoč različitim vrelištima dviju kemikalija. Voda kuha na 100 Celzijevih stupnjeva, dok etanol ključa na 78,4 Celzijevih stupnjeva. Ako se smjesa alkohol i voda prokuha, etanol će se koncentrirati u pari, ali samo do određene točke, jer alkohol i voda tvore azeotrop. Nakon što smjesa dosegne točku u kojoj se sastoji od 96% etanola i 4% vode, smjesa je više isparljiva (kuha se na 78,2 stupnjeva Celzija) od etanola.
Jednostavno vs. Frakcijska destilacija
Frakcijska destilacija razlikuje se od jednostavne destilacija jer frakcionirajuća kolona prirodno razdvaja spojeve na temelju njihovih vrelišta. Moguće je izolirati kemikalije jednostavnom destilacijom, ali zahtijeva pažljivu kontrolu temperature jer istodobno može biti izolirana samo jedna "frakcija".
Kako znate želite li za odvajanje smjese koristiti jednostavnu destilaciju ili frakcijsku destilaciju? Jednostavna destilacija je brža, jednostavnija i troši manje energije, ali zaista je korisna samo tamo velika je razlika između vrelišta željenih frakcija (više od 70 stupnjeva Celziusa). Ako postoji samo mala temperaturna razlika između frakcija, najbolja je ponuda frakcijske destilacije.
Ovdje je prikaz razlika između jednostavne i frakcijske destilacije:
| Jednostavna destilacija | Frakcijska destilacija | |
| koristi | Razdvaja relativno čiste tekućine koje imaju velike razlike u vrelištu. Također odvajanje tekućina od krutih nečistoća. | Izolacijske komponente složenih smjesa s malim razlikama vrelišta. |
| prednosti |
Brže Zahtijeva manje unosa energije Jednostavnija, jeftinija oprema |
Bolje odvajanje tekućina Bolje u pročišćavanju tekućina koje sadrže mnogo različitih sastojaka |
| Nedostaci |
Korisno samo za relativno čiste tekućine Zahtijeva veliku razliku vrelišta između komponenata Ne razdvaja frakcije tako čisto |
sporiji Zahtijeva više energije Složenije i skuplje postavljanje |