מהו זיקוק? זהו תהליך המרת נוזל לאדים, אשר לאחר מכן מתעבה בחזרה לצורת נוזל. הדוגמה הפשוטה ביותר היא זיקוק מים, שבו אדים מקומקום מופקדים כטיפות על משטח קר.
יישום והיסטוריה
זיקוק משמש להפרדת נוזלים ממוצקים לא נדיפים, כמו בזיקוק אלכוהול מחומרים מותססים, או להפרדה של שני נוזלים או יותר בעלי נקודות רתיחה שונות, כמו בייצור בנזין, נפט וחומרי סיכה. מנפט. יישומים תעשייתיים אחרים כוללים עיבוד של כימיקלים כגון פורמלדהיד ופנול והתפלת מי ים.
תהליך הזיקוק שימש כנראה על ידי נסיינים קדומים. אריסטו (384-322 לפנה ס) הזכיר שניתן להשיג מים טהורים על ידי אידוי מי ים. פליניוס הזקן (23-79 לספירה) תיאר שיטה פרימיטיבית של עיבוי שבה שמן המתקבל על ידי חימום רוזין נאסף על צמר המונח על גבי צמר.almbic.
זיקוק פשוט
רוב שיטות הזיקוק המשמשות במחקר בתעשייה ובמעבדה הן וריאציות על זיקוק פשוט. הטכנולוגיה הבסיסית הזו משתמשת בקובייה או רטורט שבה מחממים את הנוזל, מעבה לקירור האדים, וכלי לאיסוף התזקיק. כאשר מחממים תערובת של חומרים, מזקקים תחילה את הנדיף שבהם, או זה בעל נקודת הרתיחה הנמוכה ביותר, ולאחר מכן מזקקים את האחרים, או אינם מזקקים כלל. מכשיר פשוט כזה מצוין לטיהור נוזלים המכילים רכיבים לא נדיפים, והוא יעיל למדי להפרדת חומרים בעלי נקודות רתיחה שונות. לשימוש במעבדה, חלקי המכשיר עשויים בדרך כלל מזכוכית ומחוברים עם פקקים, צינורות גומי או צינורות זכוכית. בקנה מידה תעשייתי, הציוד עשוי מתכת או קרמיקה.
זיקוק חלקי
שיטה שנקראת זיקוק חלקי, או דיפרנציאלי, פותחה עבור זיקוק נפט, משום שזיקוק פשוט להפרדת נוזלים שנקודות הרתיחה שלהם שונות מעטות אינו יעיל. במקרה זה, האדים מתעבים שוב ושוב ומתאדים במיכל אנכי מבודד. תפקיד מיוחד כאן ממלאים ספינות קיטור יבשות, עמודים שבריריים ומעבים, המאפשרים החזרת חלק מהעיבוי חזרה לדומם. המטרה היא להשיג מגע הדוק בין השלבים השונים העולה של התערובת כךרק השברים הנדיפים ביותר בצורת אד הגיעו אל המקלט, והשאר חזרו בצורה של נוזל לכיוון הקובייה. טיהור של רכיבים נדיפים כתוצאה ממגע בין זרמים נגדיים כאלה נקרא תיקון, או העשרה.
זיקוק מרובה
שיטה זו נקראת גם אידוי הבזק רב-שלבי. זהו סוג אחר של זיקוק פשוט. הוא משמש, למשל, לזקק מים במפעלי התפלה מסחריים גדולים. המרת נוזל לאדים אינה דורשת חימום. זה פשוט זורם ממיכל עם לחץ אטמוספרי גבוה למיכל עם לחץ נמוך יותר. זה מוביל לאידוי מהיר, מלווה בהתעבות של אדים לנוזל.
זיקוק ואקום
ווריאציה אחת של תהליך הלחץ המופחת משתמשת במשאבת ואקום כדי ליצור ואקום. שיטה זו, המכונה "זיקוק ואקום", משמשת לעתים עם חומרים שבדרך כלל רותחים בטמפרטורות גבוהות או מתפרקים בעת רתיחה בתנאים רגילים.
משאבות ואקום יוצרות לחץ בעמוד, שהוא נמוך בהרבה מהלחץ האטמוספרי. בנוסף אליהם, משתמשים בווסתי ואקום. שליטה קפדנית על הפרמטרים חשובה מאוד מכיוון שיעילות ההפרדה תלויה בהבדל בתנודתיות היחסית בטמפרטורה ולחץ נתונים. שינוי הגדרה זו עלול להשפיע לרעה על התקדמות התהליך.
זיקוק ואקום ידוע בבתי זיקוק. שיטות זיקוק קונבנציונליות נפרדותפחמימנים קלים וזיהומים מפחמימנים כבדים. המוצר הנותר עובר זיקוק בוואקום. זה מאפשר להפריד פחמימנים בעלי רתיחה גבוהה כמו שמנים ושעווה בטמפרטורות נמוכות. השיטה משמשת גם בהפרדה של כימיקלים אורגניים רגישים לחום ובשחזור של ממיסים אורגניים.
מהו זיקוק בקיטור?
זיקוק בקיטור הוא שיטת זיקוק חלופית בטמפרטורות מתחת לנקודת הרתיחה הרגילה. הוא משמש כאשר החומר המזוקק אינו ניתן לערבב ואינו מגיב כימית עם מים. דוגמאות לחומרים כאלה הם חומצות שומן ושמן סויה. במהלך הזיקוק, מכניסים אדים לנוזל, אשר מחממים אותו וגורמים לאידוי.
זיקוק בעמודה צפופה
למרות שעמודות ארוזות משמשות לרוב לספיגה, הן משמשות גם לזיקוק של תערובות אדי-נוזל. עיצוב זה מספק שטח מגע גדול, מה שמגביר את היעילות של המערכת. שם נוסף למבנה כזה הוא עמודת זיקוק.
עקרון הפעולה הוא כדלקמן. התערובת הגולמית של רכיבים בעלי תנודתיות שונה מוזנת למרכז העמודה. הנוזל זורם מטה דרך הזרבובית, והאדים נעים למעלה. התערובת בתחתית המיכל נכנסת למחמם מראש ויוצאת עם קיטור. הגז שועט למעלה דרך האריזה, קולט את הרכיבים הנדיפים ביותר של הנוזל, יוצא מהעמוד ונכנס למעבה. לאחר ההנזלה, המוצר נכנסלתוך אוסף הליחה, שם הוא מופרד לתזקיק ושבריר המשמש להשקיה.
ריכוזים שונים גורמים לרכיבים פחות נדיפים לעבור משלב האדים לשלב הנוזלי. הזרבובית מגדילה את משך ושטח המגע, מה שמגביר את יעילות ההפרדה. ביציאה, האדים מכילים את הכמות המרבית של רכיבים נדיפים, בעוד שריכוזם בנוזל הוא מינימלי.
חרירי ממולאים בתפזורת ובחבילות. צורת המילוי יכולה להיות אקראית או במבנה גיאומטרי. הוא עשוי מחומר אינרטי כמו חימר, פורצלן, פלסטיק, קרמיקה, מתכת או גרפיט. למילוי בדרך כלל ממדים בין 3 ל-75 מ מ ויש לו שטח פנים גדול במגע עם תערובת האדים-נוזל. למילוי בתפזורת יש יתרון של תפוקה גבוהה, עמידות בלחץ גבוה ועלות נמוכה.
לחומרי מילוי מתכת יש חוזק גבוה ויכולת הרטבה טובה. לקרמיקה יש כושר הרטבה אפילו גבוה יותר, אבל הם לא כל כך חזקים. הפלסטיקים חזקים מספיק, אך אינם מרטיבים היטב בקצבי זרימה נמוכים. מאחר שחומרי מילוי קרמיים עמידים בפני קורוזיה, הם משמשים בטמפרטורות גבוהות שפלסטיק אינו יכול לעמוד בהן.
חרירי החבילה הם רשת מובנית, שמידותיה תואמות את קוטר העמוד. מספק תעלות ארוכות לזרימת נוזלים ואדים. הם יקרים יותר, אבל מאפשרים לך להפחית את ירידת הלחץ.חרירי מנות מועדפים בקצבי זרימה נמוכים ובתנאי לחץ נמוך. הם עשויים בדרך כלל מעץ, מתכת או רשת ארוגה.
משמש בתעשיות שחזור ממסים ופטרוכימיה.
זיקוק בעמודת זיקוק
סוג העמודות הנפוץ ביותר. מספר הצלחות תלוי בטוהר הרצוי ובמורכבות ההפרדה. זה משפיע על גובה עמודת הזיקוק.
עקרון פעולתו הוא כדלקמן. התערובת מוזנת באמצע גובה העמוד. ההבדל בריכוז גורם לרכיבים הנדיפים פחות לעבור מזרם האדים לזרם הנוזל. הגז היוצא מהמעבה מכיל את החומרים הנדיפים ביותר, בעוד שהחומרים הנדיפים פחות יוצאים דרך המחמם לזרם הנוזל.
הגיאומטריה של הלוחות בעמודה משפיעה על מידת וסוג המגע בין מצבי פאזה שונים של התערובת. מבחינה מבנית, הם מסננת, שסתום, כובע, סריג, מפל, וכו 'מגשי מסננת, אשר יש חורים עבור קיטור, משמשים לספק ביצועים גבוהים בעלות נמוכה. מגשי שסתומים זולים יותר, בהם הפתחים מצוידים בשסתומי פתיחה וסגירה, מועדים להסתימה עקב הצטברות חומרים. מכסים מצוידים במכסים המאפשרים לאדים לעבור דרך הנוזל דרך חורים זעירים. זוהי הטכנולוגיה המתקדמת והיקרה ביותר, יעילה בקצבי זרימה נמוכים.נוזל זורם ממגש אחד למשנהו במורד צינורות הניקוז האנכיים.
עמודות טבלה משמשות לעתים קרובות לשחזור ממיסים מפסולת תהליך. הם משמשים גם לשחזור מתנול בפעולת ייבוש. מים יוצאים כמוצר נוזלי, ופסולת אורגנית נדיפה נכנסת לשלב האדים. זה מה זה זיקוק בעמודת זיקוק.
זיקוק קריוגני
זיקוק קריוגני הוא יישום של שיטות זיקוק כלליות על גזים מקוררים למצב נוזלי. המערכת פועלת בטמפרטורות מתחת ל-150 מעלות צלזיוס. לשם כך, מחליפי חום וסלילים משמשים. המבנה כולו נקרא בלוק קריוגני. גזים נוזליים נכנסים ליחידה ומזוקקים בטמפרטורות נמוכות מאוד. ניתן לארוז ולארוז עמודות זיקוק קריוגני. עיצוב אצווה עדיף מכיוון שחומר בתפזורת פחות יעיל בטמפרטורות נמוכות.
אחד היישומים העיקריים של זיקוק קריוגני הוא הפרדת האוויר לגזים המרכיבים אותו.
זיקוק מיצוי
זיקוק מיצוי משתמש בתרכובות נוספות הפועלות כממס כדי לשנות את התנודתיות היחסית של אחד ממרכיבי התערובת. בעמודת המיצוי מוסיפים ממס לחומרים להפרדה. המרכיב של זרם ההזנה שיש לשחזר מתאחד עם הממס ויוצא בשלב הנוזל. הרכיב השני מתאדה ונכנס לתזקיק. ריצה שנייה לעמודה נוספת מאפשרת להפריד את החומר מהממס, אשר לאחר מכן חוזר לשלב הקודם כדי לחזור על המחזור.
זיקוק מיצוי משמש להפרדת תרכובות בעלות נקודות רתיחה קרובות ותערובות אזאוטרופיות. זיקוק מיצוי אינו נפוץ בתעשייה כמו זיקוק קונבנציונלי בשל מורכבות התכנון. דוגמה לכך היא תהליך השגת תאית. הממס האורגני מפריד בין התאית מהליגנין, וזיקוק שני מייצר חומר טהור.
