Mühəndis və ya mühəndislik tələbəsi olaraq siz həmişə tez və asan olan maye qarışıqları ayırmaq və təmizləmək yollarını axtarırsınız.
Ancaq azeotrop distillə haqqında məlumatınız olmaya bilər.
Bu proses nəinki qarışıqları ayırır, həm də ənənəvi distillə üsulları ilə çətin olan təmiz komponentlər hazırlaya bilər.
Azeotrop distillə mühəndislik və kimya sənayesində çox vacib hala gələn mürəkkəb, lakin maraqlı bir prosesdir.
Bu yazıda mən azeotrop distillənin necə işlədiyini, həmçinin faydalarını, çatışmazlıqlarını və ümumi istifadələrini izah edəcəyəm.
Bu biliklə siz ayırma texnikalarınızı növbəti səviyyəyə daşıya biləcəksiniz.
Azeotrop distilləyə giriş
Formal tərif:
Əlavə bir maddə və ya həlledicinin köməyi ilə maye qarışığın təmiz komponentlərə ayrılması prosesi.
Azeotrop distillə, eyni temperaturda qaynayan hissələrin qarışığı olan azeotrop hazırlamaqla qarışığın hissələrini ayırmaq üsuludur.
Bu cür qarışığı hissələrinə ayırmaq üçün distillədən istifadə edilə bilməz, çünki bütün hissələrdə eyni miqdarda buxar və maye var.
Ekstraksiya distilləsi, əksinə, qarışıqları ayırmaq üçün bənzər bir üsuldur, lakin qarışıqları ayırmaq üçün bir həlledici əvəzinə bir həlledici istifadə edir.
Azeotrop distillə
Azeotrop distillədə qarışığın müxtəlif hissələrinin nə dərəcədə uçucu olduğunu dəyişdirmək üçün bir entrainer istifadə olunur ki, bu da onları ayırmağa imkan verir.
Komponentlərdən birini və ya bir neçəsini entrainer ilə birləşdirərək yeni azeotrop hazırlanır.
Bu yeni azeotrop fraksiya distillə yolu ilə orijinal qarışıqdan ayrıla bilər.
İntrainer adətən qarışığın digər hissələri ilə müqayisədə aşağı qaynama nöqtəsinə və yüksək nisbi dəyişkənliyə malik hissəsidir.
Qarışıq ən aşağı qaynama nöqtəsi olan azeotrop olan minimum qaynayan azeotrop əmələ gətirirsə, daxil edən şəxs ilkin qarışığın daha uçucu hissəsi ilə birləşərək azeotrop əmələ gətirir.
Bu halda, intrainer əlavə edildikdə əmələ gələn ən aşağı qaynama nöqtəsinə malik azeotrop əvvəlcə buxarlanır.
Bu distillə adlanır.
Əks halda, entrainer ilə maksimum qaynama nöqtəsi olan azeotrop əmələ gəlirsə, ilkin qarışığın daha uçucu hissəsi əvvəlcə buxarlanacaq.
Bu, fraksiya distilləsi ilə orijinal qarışığın hissələrini ayırmağa imkan verir.
Ekstraktiv distillə
Ekstraksiya distilləsində hər bir qarışıq fərqli ayırıcı həlledicidən istifadə etməli və həlledicilər azeotrop əmələ gətirməməlidir.
Həlledici qarışığın buxar-maye tarazlığını dəyişir, bu da hissələri ayırmağa imkan verir.
Ekstraksiya distilləsindən azeotroplar əmələ gətirməyə meylli qarışıqları ayırmaq üçün istifadə edilə bilər, bu isə azeotrop distillə ilə mümkün deyil.
Daimi qaynayan qarışıqlar
Sabit sürətlə qaynayan qarışıq, həmçinin "azeotropik" qarışıq adlanır, idealdan az qarışıqların (azeotroplar) fraksiya distilləsinə təsir göstərir.
Raul qanunu müsbət şəkildə pozulursa, o, təmiz A və ya təmiz B olmayan maksimum qiymətə malik buxar təzyiqi əyrisi yaradır.
Bu qarışıqlarda çoxlu buxar varsa, onların qaynama nöqtələri aşağı olacaq.
Molekullar asanlıqla hərəkət edir və yalnız fraksiya distilləsi təmiz etanol əldə etmək üçün kifayət deyil, çünki hələ də su və digər çirkləri olacaqdır.
Mürəkkəb Ayrılıq Sənəti: Azeotrop Distillətin Tədqiqi
Hələ də əldə etmək və anlamaq çətindir? İcazə verin, baxış bucağını bir az dəyişim:
Heç bir əlavə qabiliyyət əlavə etmədən qarışıqları ayıran eyni köhnə darıxdırıcı distillə proseslərindən bezmisiniz? Ayrılıq üsullarınızı lazım olduğundan daha çətin və çaşdırıcı etmək istəyirsiniz? Yaxşı, sizə cavabım var! Azeotrop distillə sadə ayırma aparan və onu əlavə maddələr və həlledicilər labirintinə çevirən bir prosesdir.
İki və ya üç istifadə edə bildiyiniz halda, qarışıqları ayırmaq üçün niyə yalnız bir şey istifadə edin? Siz mürəkkəb ola bildiyiniz halda kim sadə olmaq istəyər? Azeotrop distillə: Bəzən hissələrinizi təmizləməyin ən yaxşı yolu prosesi mümkün qədər mürəkkəbləşdirməkdir.
Tamam, bu, televiziya reklamı kimi maskalanmış bir zarafat idi. İndi isə izahata qayıdaq.
Azeotrop distillə prosesi
Azeotrop distillənin digər şeyləri ayırmağın digər yolları ilə müqayisədə bir çox üstünlüyü var, məsələn, intrainer və istədiyiniz məhsulu ayırmağın nə qədər asan olması, istifadəsinin nə qədər asan olması, nə qədər az enerji sərf etməsi və nə qədər ucuz olması.
Təlimçilərin növləri
Azeotrop distillə üçün üç növ daxiledicilər var: homogen, heterojen və ekstraktiv.
Homojen daxiledicilər yemin bütün komponentləri ilə qarışa bilər, lakin heterojen daxiledicilər qarışdıra bilməyən iki maye faza əmələ gətirir.
Ekstraksiya edənlər heç bir yem komponenti ilə azeotrop yaratmırlar.
Bunun əvəzinə, onlar yalnız qütblərinə görə daha çox qütblü və ya daha az qütblü komponentləri çıxarırlar.
Homojen və Heterojen Azeotrop Distillə
Azeotrop distillənin homojen və heterojen adlanan iki növü vardır ki, bunlar da daxiledicinin yem qarışığı ilə qarşılıqlı əlaqəsindən asılıdır.
Homojen azeotrop distillədən istifadə etmək daha asandır və heterojen azeotrop distillədən daha səmərəlidir, çünki endirici yemin bütün komponentləri ilə qarışa bilər.
Heterojen azeotrop distillə, əksinə, yem qarışığının heç bir hissəsi ilə qarışa bilməyən bir endiricidən istifadə edir.
Bu, təzyiqdə kiçik dəyişikliklərlə sütunun sıradan çıxmasına və ya kiçik sızmalarla dekanterin bağlanmasına səbəb ola bilər.
Beləliklə, homojen azeotrop distillədən daha çox onun necə işlədiyi təsirlənir.
Azeotrop distillənin məhdudiyyətləri
Azeotrop distillənin bəzi faydaları olsa da, bəzi problemləri də var.
Bəzi məhlulların buxar-maye tarazlıq vəziyyətlərində azeotropları varsa, distillə yolu ilə də ayrıla bilməz.
Həmçinin, azeotrop agentin seçimi prosesə böyük təsir göstərə bilər və düzgün idarə edilmədikdə ətraf mühiti çirkləndirə bilər.
Həmçinin, azeotrop distillədən istifadə hələ də çox enerji sərf edir və o, həmişə hədəf məhsullar üçün lazım olan təmizlik səviyyəsini yaratmaya bilər.
Azeotrop distillənin tətbiqi
Etanolun susuzlaşdırılması
Azeotrop distillədən istifadənin ən məşhur üsullarından biri suyun etanol və su qarışıqlarından çıxarılmasıdır.
Azeotrop qarışıq, azeotrop distillənin baş verdiyi sonuncu sütuna gedir.
Əvvəllər bunun üçün çoxlu müxtəlif entrainerlərdən istifadə edilirdi, lakin xərçəngə səbəb olduğu aşkarlanana qədər ən çox benzol istifadə olunurdu.
Müasir elmdə çox vaxt sikloheksan etanol-su azeotropunu qırmaq üçün istifadə olunur.
Bu proses mühərriklərin sıradan çıxmaması və yanacaq qarışıqlarında etanolun miqdarının artırılması üçün etanoldan suyun çıxarılması lazım olan yanacaq etanol sənayesində çox vacibdir.
Heterojen Azeotrop Distillə
Ayrı bir faza yaradan intrainerin əlavə edilməsi sənaye azeotrop distillə üsullarının bir hissəsidir.
Ekstraksiya distilləsinə bənzər olaraq, yeni bir mərhələ yaradan bir entrainerin əlavə edilməsi prosesi entrainment adlanır.
Bu metoddan istifadə etməyin ümumi yolu, adi şəkildə ayrıla bilən daha aşağı qaynama nöqtəsi olan yeni heterojen azeotrop etmək üçün benzolun su və etanolla qarışdırılmasıdır.
Bu üsul xüsusilə üzvi həlledicilərdə olan çirklərdən xilas olmaq, efir yağlarını təmizləmək və karbohidrogenləri geri almaq üçün faydalıdır.
Digər istifadələr
Azeotrop distillə etanolun susuzlaşdırılması və heterojen azeotrop distillə ilə yanaşı sənayedə bir sıra istifadələrə malikdir, məsələn:
- Demək olar ki, eyni fiziki və kimyəvi xassələrə malik olan izomerləri azeotrop distillədən istifadə etməklə ayırmaq olar.
- Azeotrop distillə tullantı axınlarından həllediciləri geri almaq üçün əczaçılıq, kimya və polimer sənayesində istifadə olunur.
- Turşu qazları azeotrop distillə adlanan prosesdən istifadə edərək təbii qaz axınlarından çıxarılır.
- Efir yağlarının ayrılması: Azeotrop distillə efir yağlarını bitki maddələrindən ayırmaq və təmizləmək üçün istifadə olunur.
- Suyun həlledicilərdən çıxarılması: Azeotrop distillə kimya və əczaçılıq sənayesində suyun həlledicilərdən çıxarılması üçün istifadə olunur.
Azeotrop Distillədə Çətinliklər
Azeotrop distillə azeotrop qarışıqları ayırmaq üçün yaxşı bir yoldur, lakin bu, ən yaxşı nəticələri əldə etmək üçün həll edilməli olan bəzi çətinliklərlə gəlir.
Təlimçi seçimi:
AD proseslərinin sintezi və konseptual dizaynında entrainer seçimi çox vacibdir, çünki ayrılma qaydasını müəyyən edir.
Tərtibatçı qarışığın komponentlərindən biri ilə güclü azeotrop əmələ gətirməli və istədiyiniz məhsuldan asanlıqla ayrılmalıdır.
İntrainer seçimi məhsulun keyfiyyətinə və saflığına təsir edir və düzgün istifadə edilmədikdə ətraf mühiti də çirkləndirə bilər.
Həddindən artıq Entrainer effektləri:
Həddindən artıq yükləyicinin əlavə edilməsi enerji istehlakının artmasına səbəb ola bilər, çünki əlavə tənzimləyici istənilən məhsuldan ayrılmalıdır.
Bu, həm məhsulun istehsalının maya dəyərini artıra, həm də keyfiyyətini aşağı sala bilər.
Bəzi hallarda intrainerin artıqlığı üçüncü azeotropun əmələ gəlməsinə səbəb ola bilər ki, bu da ayrılma prosesini çətinləşdirə bilər.
Qeyri-kafi Təlimçi:
Çox az intrainer istifadə etsəniz, məhsul tamamilə ayrılmaya və ya təmiz olmaya bilər.
Belə ki, azeotrop distillədə entrainerin miqdarı optimallaşdırılmalıdır ki, ən az enerji və xərclə istənilən ayrılma və təmizlik səviyyəsinə çata bilsin.
Azeotroplar necə hazırlanır:
Daxil edən bir azeotrop qarışığın nisbi dəyişkənliyini dəyişdirdikdə, o, ya maksimum qaynama, ya da minimum qaynama azeotropu əmələ gətirir.
Bir intrainer əlavə etmək azeotrop komponentin təmizliyini daha da artıra bilər.
Ancaq çox və ya çox az intrainer seçsəniz, bu, ayırma prosesinin nə qədər yaxşı işlədiyini dəyişə bilər.
Azeotrop nöqtədən sonra:
Azeotropik qarışığın azeotrop nöqtəsindən kənarda distillə edilməsi mümkündür, lakin bu proses təzyiq yelləncək distilləsi kimi alternativ xərc tələb edən ayırma üsullarından istifadə edir.
Azeotrop nöqtəni keçməyə çalışmaq əvəzinə, yaxşı bir ayırma əldə etmək üçün lazımi miqdarda entrainer tapmaq vacibdir.
Təcrübədə Azeotrop Distillə
Azeotropik distillədə daxil olanlar
Su ilə az qaynayan azeotrop əmələ gətirə bildiyinə görə, benzol azeotrop distilləsində tez-tez daxiledici kimi istifadə olunurdu.
Toluol benzoldan daha yaxşıdır, çünki benzol xərçəngə səbəb ola bilər.
Yeni azeotrop yaratmaq üçün yem qarışığındakı komponentlərdən biri ilə birləşə bilsə, intrainer yaxşı işləyir.
Bu, komponentlərin nisbi dəyişkənliyini dəyişir və onları ayırmağa imkan verir.
İntrainer istədiyiniz məhsuldan asanlıqla ayrılmalıdır və siz onu distillə, süzmə və ya başqa üsulla geri ala bilərsiniz.
Azeotrop distillə zamanı həddindən artıq intrainerin təsiri istifadə olunan sistemdən asılıdır.
Həddindən artıq yükləyici əlavə edildikdə, istifadə olunan enerji miqdarı artır, çünki əlavə tənzimləyici istənilən məhsuldan ayrılmalıdır.
Bu, həm məhsulun istehsalının maya dəyərini artıra, həm də keyfiyyətini aşağı sala bilər.
Bəzən həddindən artıq entrainer üçüncü azeotropun meydana gəlməsinə səbəb ola bilər ki, bu da ayırma prosesini çətinləşdirə bilər.
Digər tərəfdən, çox az intrainer istifadə etsəniz, məhsul tamamilə ayrılmaya və ya təmiz olmaya bilər.
Beləliklə, ən az enerji və xərclə lazım olan ayırma və təmizlik səviyyəsini əldə etmək üçün lazımi miqdarda entrainer istifadə edilməlidir.
Dərin eutektik həlledicilər (DES) azeotrop distillədə cəlbedicilər kimi daha populyarlaşır, çünki onlar ənənəvi həlledicilərdən daha çox ətraf mühit üçün daha yaxşıdır.
Benzol-sikloheksan və asetonitril-su kimi azeotrop qarışıqları DES ilə ayırmaq asandır.
DES, distilləyə bənzəyən və yem qarışığının hissələrindən birini çıxarmaq üçün bir həlledici əlavə etməyi nəzərdə tutan "ekstraktiv distillə" adlı bir texnikada da istifadə edilə bilər.
Buxar distilləsi ilə müqayisədə Azeotrop distillə
Buxar distilləsi ilə təbii aromatik birləşmələr kimi istiliyə həssas materiallar üzvi materiallardan ayrılır.
Azeotrop distillə isə azeotrop qarışığın hissələrini ayırmaq üçün istifadə olunur.
Azeotrop olan qarışıqları ənənəvi distillə ilə ayırmaq çətindir, çünki onların qaynama nöqtələri eyni qalır və buxarlar maye qarışıq ilə eynidir.
İstiliyə həssas olan materialları ayırmaq üçün buxar distilləsindən istifadə edildiyi üçün suyun və toluolun azeotrop temperaturunun nə olduğunu söyləmək çətindir.
Toluol və su isə 84.1°C-də 22.85% su və 77.15% toluoldan ibarət olan azeotrop əmələ gətirir.
Tək bir birləşmə kimi fəaliyyət göstərdiyi üçün bu makiyajla toluol və suyun qarışığı sadə distillə ilə daha çox ayrıla bilməz.
Siz bu qarışığı endirici ilə azeotrop distillə və ya həlledici ilə ekstraktiv distillədən istifadə etməklə ayıra bilərsiniz.
Video: Azeotropun yerdəyişməsi və ayrılması
İpucu: Əgər ehtiyacınız varsa, başlıq düyməsini yandırın. İngilis dili ilə tanış deyilsinizsə, parametrlər düyməsində "avtomatik tərcümə" seçin. Sevimli diliniz tərcümə üçün əlçatan olmadan əvvəl videonun dilini klikləməlisiniz.
İstifadə halları
| İstifadə olunur: | Təsvir: |
|---|---|
| Təmizləyici su | Azeotrop distillə tez-tez suyu təmizləmək üçün istifadə olunur, xüsusən də ultra təmiz suya ehtiyac duyulan yarımkeçirici və elektronika sənayesində. İntrainerin köməyi ilə azeotrop distillə həssas vəziyyətlərdə istifadə oluna bilən çox az çirkləri olan suyu düzəldə bilər. |
| Solventin bərpası | Azeotrop distillə həllediciləri reaksiya qarışıqlarından ayırmaq üçün istifadə olunur. Bu, bahalı və ya çətin tapılan həllediciləri bərpa etməyə və yenidən istifadə etməyə imkan verir. Məsələn, azeotrop distillə etanolu sudan ayırmaq üçün istifadə oluna bilər, bundan sonra bioyanacaq və ya digər sənaye məqsədləri üçün istifadə edilə bilər. |
| Efir yağının çıxarılması | Bitkilərdən efir yağları əldə etməyin məşhur yolu azeotrop distillədən istifadə etməkdir. Tərkibindən istifadə edərək, azeotrop distillə bitkilərdən ənənəvi buxar distilləsindən daha çox efir yağları əldə edə bilər. Bu o deməkdir ki, yağlar daha keyfiyyətli olacaq və daha çox məhsul verəcək. |
| Polimerlərin təmizlənməsi | Azeotrop distillə polimerlərdən xassələrini və ya nə dərəcədə yaxşı işlədiyini dəyişə bilən çirkləri çıxarmaq üçün istifadə edilə bilər. Məsələn, azeotrop distillə, polimerin işini dəyişdirə biləcək hər hansı qalıq monomerlərdən və digər çirklərdən qurtulmaqla polistirolun təmizlənməsi üçün istifadə edilə bilər. |
| Əczaçılıq istehsalı | Azeotrop distillə tez-tez dərmanların istehsalı zamanı reaksiya qarışıqlarını ayırmaq və təmizləmək üçün istifadə olunur. Məsələn, azeotrop distillə antibiotiklərin hazırlanmasında reaksiya qarışıqlarını ayırmaq və təmizləmək üçün istifadə edilə bilər, nəticədə yüksək təmizlik məhsulları əldə edilir. |
Nəticə
Nəticə olaraq, azeotrop distillə mürəkkəb qarışıqları onların saf hissələrinə ayırmaq üçün faydalı bir üsuldur.
Təmiz komponentləri tez hazırlamaq qabiliyyətinə görə mühəndislər və alimlər üçün güclü vasitədir.
Lakin, hər hansı bir ayırma üsulu kimi, onun da öz məhdudiyyətləri var və yaxşı işləmək üçün qarışığın tərkibi, endiricinin seçimi və proses şərtləri barədə diqqətlə düşünmək lazımdır.
Azeotrop distillənin imkanlarını araşdırmağa davam edərkən, bu prosesin təkcə texniki problem deyil, həm də yaradıcı problemlərin həlli və yeni ideyalar üçün fürsət olduğunu unutmayın.
Əgər azeotrop distillə haqqında düzgün düşünsəniz, bu, yeni mühəndislik kəşflərinə və ideyalarına səbəb ola bilər.
Beləliklə, açıq fikirli olun və yeni şeylər sınayın. Bir çox variant var.
Paylaşın...
