تقطیر روشی پرکاربرد برای جداسازی مخلوط ها بر اساس تفاوت در شرایط مورد نیاز برای تغییر فاز اجزای مخلوط است. برای جدا کردن مخلوطی از مایعات، مایع را می توان گرم کرد تا اجزایی را که دارای نقطه جوش متفاوتی هستند، وارد فاز گاز کرد. سپس گاز دوباره به شکل مایع متراکم شده و جمع آوری می شود.

با تکرار این فرآیند بر روی مایع جمع آوری شده می توان به خلوص بالاتری دست یافت. اگرچه این اصطلاح بیشتر در مورد مایعات به کار می رود، فرآیند معکوس می تواند برای جداسازی گازها با مایع کردن اجزا با استفاده از تغییرات دما و/یا فشار استفاده شود.

از دستگاه تقطیر برای جداسازی چه مخلوط هایی استفاده میشود

اولین شواهد شناخته شده از تقطیر به دستگاه تقطیر سفالی ۳۰۰۰ سال قبل از میلاد در دره سند پاکستان می رسد. بابلی های بین النهرین نیز از تقطیر استفاده می کردند. اعتقاد بر این است که از تقطیر در گذشته برای تولید عطر استفاده می شده است. تقطیر نوشیدنی ها خیلی دیرتر اتفاق افتاد. شیمیدان عرب الکندی الکل را در قرن نهم تقطیر کرد. تقطیر مشروبات الکلی از قرن دوازدهم در ایتالیا و چین رایج است.

اکنون از تقطیر برای تولید بسیاری از فراورده های تجاری بنزین، آب مقطر، نفت سفید و بسیاری از مایعات دیگر استفاده می شود.

انواع تقطیر

انواع تقطیر عبارتند از تقطیر ساده، کسری یا جزء به جزء («کسرهای» مختلف فرار هنگام تولید جمع‌آوری می‌شوند) و تقطیر مخرب (معمولاً یک ماده را حرارت می‌دهند تا به ترکیباتی برای جمع‌آوری تجزیه شود).

تقطیر ساده

زمانی که نقطه جوش دو مایع به طور قابل توجهی با یکدیگر متفاوت است یا برای جدا کردن مایعات از جامدات یا اجزای غیرفرار ممکن است از این روش استفاده شود. در تقطیر ساده، مخلوط گرم می شود تا فرارترین جزء از مایع به بخار تبدیل شود. بخار بالا آمده و به کندانسور می رود. معمولاً کندانسور خنک می‌شود (مثلاً با جاری شدن آب سرد در اطراف آن) تا میعان بخار جمع‌آوری شود. تقطیر ساده چیست علوم نهم بطور کامل به این مبحث پرداخته است؟

تقطیر بخار

تقطیر با بخار برای جداسازی اجزای حساس به حرارت استفاده می شود. بخار به مخلوط اضافه می شود و باعث می شود مقداری از آن تبخیر شود. این بخار سرد شده و به دو بخش مایع تبدیل می شود. گاهی اوقات کسرها به طور جداگانه جمع آوری می شوند، یا ممکن است مقادیر چگالی متفاوتی داشته باشند، بنابراین به تنهایی از هم جدا می شوند. یک مثال تقطیر گلها با بخار برای تولید اسانس و یک تقطیر مبتنی بر آب است.

تقطیر جزء به جزء چیست؟

تقطیر کسری زمانی استفاده می شود که نقطه جوش اجزای یک مخلوط به هم نزدیک باشد، همانطور که با استفاده از قانون رائول تعیین می شود. برای جداسازی اجزاء از یک ستون تقطیر استفاده می شود که یک سری تقطیر نامیده می شود. در تقطیر کسری یک مخلوط حرارت داده می شود تا بخار بالا آمده و وارد ستون شود.

با سرد شدن بخار ماده مورد نظر متراکم می شود. افزایش گرمای بخار باعث می شود که این مایع دوباره تبخیر شود و آن را در امتداد ستون حرکت دهد و در نهایت نمونه ای با خلوص بالاتری از جزء فرارتر مخلوط به دست آید.

تقطیر در خلاء

تقطیر در خلاء برای جداسازی اجزایی که نقطه جوش بالایی دارند استفاده می شود. کاهش فشار دستگاه همچنین نقطه جوش را کاهش می دهد. در غیر این صورت، فرآیند مشابه سایر اشکال تقطیر است. تقطیر در خلاء به ویژه زمانی مفید است که نقطه جوش معمولی از دمای تجزیه یک ترکیب بیشتر شود.

تجهیزات تقطیر

برای انجام تقطیر ساده تجهیزات زیادی لازم نیست. شما به راحتی می توانید آن را روی میز یا آشپزخانه خانگی انجام دهید. این روش در پالایشگاه های نفتی بزرگ و یا شرکت های تولید مشروبات الکلی به همین خوبی کار می کند. تفاوت اصلی بین عملیات بزرگ و کوچک در هزینه و حجم تولید آنها است.

تقطیر چیست و چگونه می توان از مزایای آن استفاده کرد؟

کاربردهای تجاری تقطیر

سوخت پتروشیمی و محصولات وابسته

تولید بنزین، گازوئیل و سایر سوخت‌ها و مواد شیمیایی یکی از کاربردهای صنعتی بسیار مهم تقطیر است که ارزش فرآوری آن سالانه میلیاردها دلار است. در این فرآیند نفت خام، ترکیبی از بسیاری از مواد، به یک قسمت از پالایشگاه وارد می شود. در هر مرحله تقطیر، مواد سبک تری مانند نفت سفید، بنزین و روغن روان کننده جدا می شود و مواد سنگین تری مانند قطران باقی می ماند.

تولید متانول و سایر سوخت های زیستی

تقطیر علاوه بر اینکه گامی کلیدی در ساخت بنزین و گازوئیل از نفت خام است، برای تولید سوخت های زیستی نیز ضروری است. در این حالت گرما متانول را از ذرت و سایر مواد آلی آزاد می کند. برخلاف پالایش نفت که با مایع شروع می شود، منابع سوخت های زیستی جامدات آلی هستند که حاوی آب، قند و مواد دیگر نیز هستند. بنابراین تقطیر یک مرحله از فرآیند است. مراحل دیگر به صورت شیمیایی سوخت مورد نظر را تولید می کنند.

تولید دارو

در تولید دارو، خلوص مواد شیمیایی بسیار مهم است. در عین حال، سازندگان دارو محصولاتی را می‌خواهند که از نظر کیفیت ثابت باشند و بتوان آن‌ها را از نظر اقتصادی در مقادیر صنعتی تولید کرد. تقطیر فرآیندی است که به شرکت های داروسازی کنترل دقیقی بر خلوص و قوام می دهد و می تواند مقادیر زیادی از مواد مورد نظر را تولید کند.

بازیافت روغن و حلال ها

برخی از ترکیبات آلی مانند روغن روان کننده و حلال ها مدت ها قبل از پایان عمر مفید آنها دور ریخته می شوند. مشکل اصلی تجزیه شیمیایی نیست، بلکه آلودگی به خاک، آب و سایر مواد ناخواسته است. تقطیر روغن یا حلال را به جوش می‌آورد که پس از متراکم شدن و سرد شدن، تصفیه و بازیابی می‌شود. آلاینده ها باقی می مانند و می توان آنها را دفع کرد.

عطرها و اسانس ها

تقطیر خلاء برای استخراج عطرها از گیاهان و سایر مواد بیولوژیکی مفید است. این مواد شکننده هستند و می توانند در دمای بالا تجزیه شوند. این فرآیند برای به دست آوردن آنها از منابع طبیعی مناسب است. روغن‌های معطر به صابون، خوشبو کننده‌های هوا و سایر محصولات مراقبت شخصی و خانگی راه پیدا می‌کنند.

پردازش مایعات برودتی

مایعات فوق سرد مانند نیتروژن، اکسیژن و آرگون را می توان از هوا تقطیر کرد که حاوی همه این گازها در دمای اتاق است. از آنجا که هر یک از این عناصر در دمای متفاوتی می جوشند، تقطیر می تواند آنها را از مخلوط اصلی جدا کند. در این فرآیند هوا به جای گرم شدن فشرده و خنک می شود.

آب آشامیدنی خالص

برخی از نقاط جهان دسترسی آسان به آب تمیز ندارند. آنها ممکن است مجبور شوند به پردازش آب شور دریا اعتماد کنند تا مردم بتوانند آن را بنوشند. یک کارخانه تقطیر بزرگ می تواند هزاران گالن آب برای آشامیدن، تهیه غذا و مصرف عمومی انسان فراهم کند. اگرچه آب آشامیدنی مقطر هزینه دارد، اما سلامت بهتر و استاندارد زندگی بالاتری را در مناطق کویری فراهم می کند.