كيف تتم عملية التقطير
في الكيمياء والصناعة وعلوم الأغذية، يعد التقطير عملية فصل مهمة، ويتمثل تعريف التقطير في فصل المركبات المختلفة باستخدام الحرارة والتبريد والتبخر والتكثيف، ويوجد أنواع مختلفة من التقطير تستخدم لأغراض مختلفة.
عملية التقطير
عملية التقطير هي عملية فصل مكونات الخليط بناء على نقاط الغليان المختلفة، ومن أمثلة استخدامات التقطير تنقية الكحول وتحلية المياه وتكرير النفط الخام وإنتاج غازات سائلة من الهواء، ويستخدم البشر التقطير منذ 3000 عام على الأقل في وادي السند.
تعريف عملية التقطير
التقطير هي طريقة شائعة لفصل المخاليط بناء على اختلاف الظروف المطلوبة، وذلك لتغيير مرحلة مكونات الخليط، ولفصل خليط من السوائل، يمكن تسخين السائل لتحويل المكونات ذات نقاط غليان مختلفة إلى مرحلة الغاز وتكثيفها لتجميعها. يمكن تحسين نقاء المنتج بالتقطير المزدوج، وهذا يعني إعادة تكرار العملية على السائل المكتوب لتحسين جودة المنتج. ورغم أن المصطلح يستخدم بشكل شائع لفصل السوائل، يمكن استخدام العملية العكسية لفصل الغازات باستخدام تغييرات في درجة الحرارة و/أو الضغط. والنبات الذي يستخدم لإجراء التقطير يسمى اللازالة.
تاريخ عملية التقطير
أول دليل معروف على التقطير يرجع إلى جهاز تقطير من الطين يعود تاريخه إلى 3000 سنة قبل الميلاد، وهو موجود في وادي إندوس في باكستان. وكان من المعروف أن التقطير يستخدمه بابليون بلاد ما بين النهرين، وفي البداية يعتقد أن التقطير قد استخدم في صناعة العطور، وحدث تقطير المشروبات في وقت لاحق. وقد قام الكيميائي العربي الكندي بتقطير الكحول في القرن التاسع، ويبدو أن تقطير المشروبات الكحولية شائع في إيطاليا والصين منذ القرن الثاني عشر.
استخدامات التقطير
يتم استخدام التقطير في العديد من العمليات التجارية، مثل إنتاج البنزين والمياه المقطرة والزيلين والكحول والبارافين والكيروسين والعديد من السوائل الأخرى. يمكن أن يكون الغاز منفصلا، على سبيل المثال، يتم تقطير النيتروجين والأكسجين والأرجون من الهواء.
أنواع التقطير
تشمل أنواع التقطير التقطير البسيط والتقطير التجزيئي، حيث يتم جمع “كسور” متطايرة مختلفة أثناء إنتاجها، والتقطير المدمر، الذي يتم عادةً بتسخين المادة بحيث تتحلل إلى مركبات يتم جمعها.
التقطير البسيط
يمكن استخدام التقطير البسيط عندما تكون نقاط غليان سوائل مختلفة بشكل كبير، أو لفصل السوائل عن المواد الصلبة أو المكونات غير المتطايرة. في عملية التقطير البسيطة، يتم تسخين الخليط لتحويل مكوناته السائلة إلى بخار بشكل أكبر. يرتفع البخار ويمر عبر مكثف، وعادة يتم تبريد المكثف (على سبيل المثال، بتدفق ماء بارد حوله) لتعزيز تكثيف البخار، ومن ثم يتم جمعه.
التقطير بالبخار
يتم استخدام تقنية تقطير البخار لفصل المكونات الحساسة للحرارة، حيث يتم إضافة البخار إلى الخليط، مما يؤدي إلى تبخر جزء منه، ثم يتم تبريده وتكثيفه إلى سائلين متجزئين. في بعض الأحيان يتم جمع هذه الكسور بشكل منفصل، أو قد تكون لها كثافات مختلفة، ولذلك يتم فصلها بشكل فردي. ومن الأمثلة على ذلك تقنية تقطير بخار الزهور لإنتاج الزيوت العطرية ومنتجات التقطير المائية.
التقطير التجزيئي
يتم استخدام التقطير التجزيئي عندما تكون نقاط غليان مكونات الخليط قريبة جدا من بعضها البعض. يتم التحقق من ذلك باستخدام قانون راولت. يتم استخدام ع colonمود تجزيء لفصل المكونات المستخدمة في سلسلة من عمليات التقطير المتتالية تسمى التصحيح. في التقطير التجزيئي، يتم تسخين الخليط حتى يتبخر ويتجه إلى الع colonمود التجزيئي. عندما يبرد البخار، يتكثف على المواد المعبأة في الع colonمود، ويتم إعادة تبخير هذا السائل عند ارتفاع حرارة البخار، ويتحرك عبر الع colonمود. وفي النهاية، يتم الحصول على عينة أكثر نقاء للمكون الأكثر تقلبا في الخليط.
التقطير الفراغي
يستخدم التقطير الفراغي لفصل المكونات التي تحتوي على نقاط غليان عالية ، و خفض ضغط الجهاز يؤدي أيضًا إلى انخفاض نقاط الغليان ، و خلاف ذلك ، فإن العملية تشبه الأشكال الأخرى من التقطير ، و يكون تقطير الفراغ مفيدًا بشكل خاص عندما تتجاوز درجة الغليان العادية درجة حرارة تحلل مركب.
تقطير النفط الخام
النفط الخام هو مزيج من مئات المركبات السائلة الهيدروكربونية، ويمكن أن يذوب فيه العديد من المركبات الهيدروكربونية الأخرى، بما في ذلك بعض المركبات الصلبة والغازية، وقد يحتوي على بعض غازات الهيدروكربونات المحبوسة فوق الزيت، وهذا يحدث في بعض حقول النفط في بحر الشمال.
في المصافي يتم تقطير الزيت إلى كسور سائلة بنطاقات غليان مختلفة والتي يتم معالجتها بعد ذلك ، يتم تسخين الزيت الخام في فرن (حوالي 650 كلفن) ويتم تغذية الخليط الناتج كبخار في برج تجزئة يمكن أن يصل ارتفاعه إلى 25-100 متر ، ويتناول أحجام تداول تزيد عن 40 000 متر مكعب يوميًا.