分留はどのように機能しますか?

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著者: Louise Ward
作成日: 10 2月 2021
更新日: 20 11月 2024
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桐山アロマ水蒸気蒸留器の使い方。
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蒸留は、沸点の違いに基づいて2つ以上の液体を分離するプロセスです。ただし、液体の沸点が非常に近い場合、通常の蒸留による分離は無効または不可能になります。分留は、同様の沸点を持つ液体の分離を可能にする修正蒸留プロセスです。

沸点

液体の沸点は、液体が蒸気に変わる温度です。液体は、他の液体と混合しても、その特徴的な沸点を保持します。これは、蒸留の基本原理を表します。つまり、最低沸点の液体を蒸気に変換し、別の容器に移した後にその蒸気を液体状態に戻すことで液体を分離できるということです。

蒸留

蒸留プロセスでは、液体混合物を沸騰フラスコに入れます。沸騰フラスコは凝縮器と呼ばれる冷却塔に接続され、その反対側の端は受入フラスコに接続されています。凝縮器は水平に位置し、わずかに下向きの傾斜があります。これにより、凝縮器に到達して液体に戻される蒸気を受入フラスコに集めることができます。ウェイクフォレストカレッジの化学部門は、セットアップの図を提供します。蒸留が完了すると、最低沸点の液体が最終的に受入フラスコ(および「留出物」と呼ばれます)に溜まり、高沸点液体が沸騰フラスコに残ります。

分留

分留装置には、沸騰フラスコの上部に垂直に置かれ、凝縮器が接続される追加のカラムが含まれます。その目的は、蒸気が凝縮器に到達するまでに移動しなければならない距離を長くすることです。通常、カラムにはガラスビーズまたはセラミック片が詰められており、蒸気が凝縮器に輸送される際に蒸気が接触しなければならない表面積が増加します。

通常の蒸留中に、かなりの量の高沸点液体も気化して収集フラスコに輸送され、本質的に蒸留製品の不純物になります。これは、分離される液体の沸点が似ている場合に特に問題になります。途中で高沸点の液体が接触する表面積が大きいほど、凝縮して液体に戻り、沸騰したフラスコに戻る可能性が高くなります。分別蒸留は、この増加した表面積を使用して、蒸留の効率を改善します。

用途

分別蒸留の2つの主な用途は、原油の精製と蒸留酒(アルコール飲料)の製造です。

原油にはさまざまな化学物質が含まれており、その多くは同様の沸点を持っています。製油所は、これらの化学物質を沸点によってさまざまな製品に分離します。低沸点留分は石油ガスまたはガソリンになり、中沸点留分は燃料油、ディーゼル燃料、または灯油になり、最高沸点留分はパラフィンワックスまたはアスファルトになります。

酵母はアルコール濃度が高いと生き残れないため、アルコールの含有量が13%に近づくと、糖のアルコールへの発酵が停止します。アルコール(摂氏78.5度)と水(摂氏100度)の沸点は十分に似ているため、蒸留所は分留を使用してアルコールを約50%に濃縮する必要があります(「スピリッツ」と呼ばれます)。

楽しい事実

石油精製所の蒸留プロセスでは、精製油100バレルごとに2バレルのエネルギーが消費されます。