Destylacja parowa

Aparatura do destylacji z parą wodną, ​​pokazująca destylację aniliny z parą wodną

Destylacja z parą wodną to proces separacji polegający na destylacji wody wraz z innymi składnikami lotnymi i nielotnymi. Para z wrzącej wody przenosi pary substancji lotnych do skraplacza ; oba są schładzane i powracają do stanu ciekłego lub stałego, podczas gdy nielotne pozostałości pozostają w pojemniku do wrzenia.

Jeśli, jak to zwykle bywa, substancje lotne nie mieszają się z wodą, po kondensacji samoistnie utworzą odrębną fazę , co umożliwi ich oddzielenie przez dekantację lub za pomocą rozdzielacza .

Destylację z parą wodną można zastosować, gdy temperatura wrzenia ekstrahowanej substancji jest wyższa niż woda, a materiału wyjściowego nie można ogrzać do tej temperatury ze względu na rozkład lub inne niepożądane reakcje. Może to być również przydatne, gdy ilość pożądanej substancji jest mała w porównaniu z ilością nielotnych pozostałości. Często stosuje się go do oddzielania lotnych olejków eterycznych od materiału roślinnego. na przykład do ekstrakcji limonenu (temperatura wrzenia 176 °C) ze skórek pomarańczy .

Destylacja z parą wodną była niegdyś popularną laboratoryjną metodą oczyszczania związków organicznych, ale w wielu takich zastosowaniach została zastąpiona destylacją próżniową i ekstrakcją płynem nadkrytycznym . Jest to jednak znacznie prostsze i ekonomiczne niż te alternatywy i pozostaje ważne w niektórych sektorach przemysłu.

W najprostszej formie, destylacji wody lub hydrodestylacji , wodę miesza się z materiałem wyjściowym w pojemniku do wrzenia. W bezpośredniej destylacji z parą wodną materiał wyjściowy zawiesza się nad wodą w kolbie do wrzenia, podtrzymywanej przez metalową siatkę lub perforowane sito. W destylacji z parą suchą para z kotła jest zmuszana do przepływu przez materiał wyjściowy w oddzielnym pojemniku. Ten drugi wariant pozwala na podgrzanie pary powyżej temperatury wrzenia wody (w ten sposób staje się parą przegrzaną). ), dla bardziej wydajnej ekstrakcji.

Historia

Aparatura do destylacji parowej

Destylacja z parą wodną jest stosowana w wielu przepisach podanych w Kitāb al-Taraffuq fī al-ʿiṭr („Księga delikatności w perfumach”), znanej również jako Kitāb Kīmiyāʾ al-ʿiṭr wa-l-taṣʿīdāt („Księga chemii Perfum i Destylacji”), przypisywanych wczesnemu arabskiemu filozofowi al-Kindi ( ok. 801 –873). Destylację z parą wodną stosował także perski filozof i lekarz Awicenna (980–1037) do produkcji olejków eterycznych poprzez dodanie wody do płatków róż i destylację mieszaniny. Z procesu korzystali także m.in al-Dimaszqi (1256–1327) produkujący na dużą skalę wodę różaną .

Zasada

Każda substancja ma pewną prężność pary nawet poniżej jej temperatury wrzenia, więc teoretycznie można ją destylować w dowolnej temperaturze, zbierając i kondensując jej pary. Jednakże zwykła destylacja poniżej temperatury wrzenia nie jest praktyczna, ponieważ nad cieczą utworzyłaby się warstwa powietrza bogatego w parę, a parowanie zatrzymałoby się, gdy tylko ciśnienie cząstkowe pary w tej warstwie osiągnęłoby ciśnienie pary. Para przepływałaby wówczas do skraplacza jedynie na drodze dyfuzji, co jest procesem niezwykle powolnym.

Prostą destylację zwykle przeprowadza się przez gotowanie materiału wyjściowego, ponieważ gdy prężność jego par przekroczy ciśnienie atmosferyczne, ta wciąż bogata w parę warstwa powietrza zostanie rozerwana i nastąpi znaczny i stały przepływ pary z kolby do wrzenia do skraplacz.

W destylacji z parą wodną ten dodatni przepływ zapewnia para z wrzącej wody, a nie wrzenie odpowiednich substancji. Para niesie ze sobą opary tego ostatniego.

Interesująca substancja nie musi być mieszalna z wodą lub w niej rozpuszczalna. Wystarczy, że ma ona znaczną prężność pary w temperaturze pary.

Jeśli woda tworzy azeotrop z interesującymi substancjami, temperatura wrzenia mieszaniny może być niższa niż temperatura wrzenia wody. Na przykład bromobenzen wrze w temperaturze 156 ° C (pod normalnym ciśnieniem atmosferycznym), ale mieszanina z wodą wrze w temperaturze 95 ° C. Jednakże utworzenie azeotropu nie jest konieczne, aby destylacja z parą wodną zadziałała.

Aplikacje

Destylator wrzącej wody. Zbiornik wrzenia na górze i zbiornik retencyjny na dole.

Destylację z parą wodną często stosuje się do izolowania olejków eterycznych , na przykład do stosowania w perfumach . W tej metodzie para przepuszczana jest przez materiał roślinny zawierający pożądane olejki. Tą metodą na skalę przemysłową otrzymuje się olejek eukaliptusowy , olejek kamforowy i olejek pomarańczowy . Destylacja z parą wodną to metoda oczyszczania kwasów tłuszczowych, np. z olejów talowych .

laboratorium chemicznym czasami stosuje się destylację z parą wodną . Ilustracją jest klasyczny sposób wytwarzania bromobifenylu , w którym destylację z parą wodną przeprowadza się najpierw w celu usunięcia nadmiaru benzenu, a następnie oczyszczenia bomowanego produktu. W jednym z preparatów benzofenonu stosuje się parę wodną w celu najpierw odzyskania nieprzereagowanego czterochlorku węgla , a następnie hydrolizy pośredniego dichlorku benzofenonu do benzofenonu, który w rzeczywistości nie jest destylowany z parą wodną. W jednym przygotowaniu puryn stosuje się destylację z parą wodną w celu usunięcia substancji lotnych benzaldehyd z produktu nielotnego.

Sprzęt

Hydrodestylacja przy użyciu aparatu do destylacji parowej typu Clevenger. (A) regulator mocy; (B) Płaszcz grzejny z kolbą okrągłodenną zawierającą wodę i liście aromatyczne; (C) Aparat typu Clevengera, który zawraca hydrozol do aparatu destylacyjnego i utrzymuje fazę olejku eterycznego, ale tylko w przypadku olejków eterycznych, które są mniej gęste niż woda i dlatego unoszą się na wodzie; (D) Skraplacz.

W skali laboratoryjnej destylacje z parą wodną przeprowadza się przy użyciu pary wytwarzanej poza systemem i przepuszczanej rurociągiem przez oczyszczaną mieszaninę. Para może być również wytwarzana na miejscu przy użyciu aparatu typu Clevengera.

Zobacz też

Źródło: „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Steam_distillation&oldid=1144537701 ”