Фракционная перегонка

Фракционная перегонка (дистилляция) – способ разделения смеси жидких веществ, основанный на различной температуре кипения компонентов смеси. При этом отогнанный дистиллят обогащается низкокипящим компонентом, а остаток – высоко кипящим. При этом виде перегонки используется дефлегматор, в котором при неполном охлаждении пара кипящей жидкости происходит частичная конденсация пара более высоко кипящей жидкости, обогащенный высоко кипящим компонентом промежуточный дистиллят (флегма) возвращается в колбу, а пар обогащается более низкокипящим веществом. При этом фракционная перегонка позволяет эффективно разделять смеси веществ с небольшой разницей в температурах кипения (~10-20 °C).

Проведение фракционной перегонки не отличается от проведения простой перегонки.

Область применения

1. Разделение жидких смесей веществ, незначительно различающихся по температуре кипения (менее 60 °С, для различающихся более 60 °С). Но с температурой до 200 °С (более 200 °С вещества разлагаются и следует применять перегонку под вакуумом).

Пример: разделение смеси ацетон (т. кип. 56 °С)/вода (т. кип. 100 °С).

2. Отделение жидкого вещества от нелетучих примесей (твердых компонентов).

Пример: перегонка эфира (т. кип. 35 °С) над натрием (нелетуч).

3. Часто фракционная перегонка используется для очистки продажных реактивов, для очистки и выделения полученных продуктов реакций.

При простой перегонке смеси веществ, имеющих разницу температур кипения менее 80 °С, нельзя добиться их полного разделения, а можно лишь выделить отдельные фракции: первую (головную), обогащенную более летучим компонентом; последнюю (остаток) с высококи-пящим (менее летучим) веществом и среднюю (промежуточную), содержащую смесь компонентов. Для достаточно хорошего разделения смеси применяют повторную перегонку этих фракций. Способ перегонки с разделением смеси на несколько фракций, которые в различной степени обогащены низкокипящим компонентом, называется фракционной перегонкой. В ее основе лежат многократно повторяющиеся процессы испарения и конденсации. Полученный дистиллят становится исходным материалом для следующего процесса. В головной фракции постоянно

Фракционной перегонкой можно разделить лишь те смеси полностью смешивающихся жидкостей, которые имеют давление пара, промежуточное между давлениями паров обоих исходных чистых компонентов. В парах этих смесей содержание легколетучего компонента всегда больше, чем в исходной смеси.

Температура перегонки 50%-ной фракции топлива характеризует скорость прогрева двигателя, устойчивость его работы на малых оборотах и приемистость. Если температура перегонки 50%-ной фракции высока, то испарение происходит неполно и с небольшой скоростью, горючая смесь получается обедненной, прогрев двигателя затягивается, двигатель на малых оборотах работает неустойчиво, а приемистость его ухудшается.

Приемистость двигателя предопределяет динамические качества машины, ее способность преодолевать подъемы без переключения передачи и небольшую длину разгона. Увеличение температур выкипания 50% (об.) и конца кипения снижает скорость набора оборотов двигателя и, соответственно, мощности.

            Температура перегонки 90%-ной фракции и температура конца перегонки характеризуют наличие в бензине тяжелых фракций, которые не успевают испариться во впускном трубопроводе и доиспаряются в цилиндрах двигателя. Если тяжелых фракций много и температура их кипения высока, то они останутся в жидком состоянии. В результате этого мощность двигателя упадет, повысится удельный расход топлива и увеличатся рабочие износы двигателя вследствие смывания масла и разжижения его топливом.

Пусковые свойства автомобильных бензинов характеризуются не только содержанием 10% фракцией бензина, но и более высококипящей - 20% фракцией.

Пусковые свойства бензинов в последнее время связывают с содержанием в них фракций, выкипающих до 70°С. Эта зависимость, в отличие от температур начала кипения, 10% и 20% выкипания, не является прямолинейной. С понижением температуры окружающего воздуха потребность во фракциях, выкипающих до 70°С, растет быстрее, чем при более высоких температурах.

Объем остатка в колбе (количество не испарившегося при перегонке бензина) характеризует наличие в бензине тяжелых, трудноиспаряемых углеводородов и примесей, которые оказывают вредное влияние на работу двигателя. Как правило, эти остатки, попадая в двигатель, полностью не сгорают и увеличивают удельный расход топлива и рабочие износы двигателя.

Объем потерь при перегонке характеризует склонность бензина к испарению при транспортировании и хранении. Повышенные потери при перегонке свидетельствуют о наличии особо легких фракций в бензине, которые будут интенсивно испаряться при транспортировании и хранении, особенно в жаркое время года.