يعتبر التقطير تقنية فصل مستخدمة على نطاق واسع في الهندسة الكيميائية، ومن بين أنواعه المختلفة، يعتبر التقطير الاستخراجي والتقطير الأزيوتروبي طريقتين متخصصتين تستخدمان لفصل المخاليط التي يصعب فصلها باستخدام التقطير التقليدي.وفي حين تهدف كلتا الطريقتين إلى تحقيق فصل المكونات ذات درجات الغليان المتشابهة أو المخاليط الأزيوتروبي، إلا أنهما تختلفان اختلافًا كبيرًا في آلياتهما وتطبيقاتهما واستخدام عوامل إضافية.ويتضمن التقطير الاستخراجي إضافة مذيب لتغيير التطاير النسبي للمكونات، بينما يستخدم التقطير الأزيوتروبي عاملًا مساعدًا لتكوين مذيب جديد يمكن فصله بسهولة.فيما يلي، شرح الاختلافات الرئيسية بين هاتين الطريقتين بالتفصيل.
شرح النقاط الرئيسية:
-
التعريف والغرض:
- التقطير الاستخراجي:تتضمن هذه الطريقة إضافة مذيب عالي نقطة الغليان (عامل استخلاص) إلى الخليط، والذي يتفاعل بشكل انتقائي مع أحد المكونات مما يغير من تطايرها.وهذا يسمح بفصل أسهل للمكونات بناءً على نقاط غليانها المعدلة.
- التقطير الأزيوتروبي:في هذه الطريقة، يُضاف مُدخل (مكون ثالث) إلى الخليط لتكوين أزوتروب جديد مع واحد أو أكثر من المكونات الأصلية.يتميز الأزيوتروب الجديد بنقطة غليان مختلفة، مما يتيح فصل المكونات الأصلية.
-
آلية الفصل:
- التقطير الاستخراجي:يتفاعل المذيب مع أحد المكونات، مما يزيد من درجة غليانه بالنسبة للمكونات الأخرى.وعادةً ما يكون هذا التفاعل غير تفاعلي وقابل للانعكاس، مما يسمح باستعادة المذيب وإعادة استخدامه.
- التقطير الأزيوتروبي:ويشكل المُحْتَبِسُ مزيجًا جديدًا من الأزيوتروب مع أحد المكونات، مما يخلق خليطًا ذا درجة غليان مميزة.يتم بعد ذلك فصل الأزيوتروب الجديد عن الخليط الأصلي، وغالبًا ما يتم استرداد المُحْتَبِس لإعادة استخدامه.
-
أنواع المخاليط المعالجة:
- التقطير الاستخراجي:هذه الطريقة مفيدة بشكل خاص لفصل المخاليط المتقاربة الغليان أو المخاليط ذات التقلبات المتشابهة.وغالبًا ما تستخدم هذه الطريقة في فصل الهيدروكربونات والكحوليات والمركبات العضوية الأخرى.
- التقطير الأزيوتروبي:هذه الطريقة مثالية لفصل المخاليط الأزيوتروبية حيث تشكل المكونات خليطًا ثابت الغليان لا يمكن فصله بالتقطير البسيط.تشمل التطبيقات الشائعة فصل مخاليط الإيثانول والماء وتنقية حمض الأسيتيك.
-
استخدام عوامل إضافية:
- التقطير الاستخراجي:يتطلب مذيبًا له نقطة غليان عالية ويتفاعل بشكل انتقائي مع أحد المكونات.يجب اختيار المذيب بعناية لضمان الفصل الفعال وسهولة الاسترداد.
- التقطير الأزيوتروبي:يتطلب وجود مادة حابسة تشكل مادة حابسة تشكل مادة أزوتروب جديدة مع أحد المكونات.يجب أن يتم اختيار المُحْتَضِن بناءً على قدرته على تكوين أزوتروب مميز وسهولة فصله عن الخليط.
-
استهلاك الطاقة وتعقيد العملية:
- التقطير الاستخراجي:يتطلب عموماً طاقة أقل مقارنةً بالتقطير الأزيوتروبي لأنه يمكن استعادة المذيب وإعادة استخدامه بأقل قدر من مدخلات الطاقة.ومع ذلك، يمكن أن تكون العملية أكثر تعقيدًا بسبب الحاجة إلى استعادة المذيب وإعادة تدويره.
- التقطير الأزيوتروبي:غالبًا ما يتطلب المزيد من الطاقة بسبب الحاجة إلى فصل الأزيوتروب الجديد واستعادة المُحْتَبِس.يمكن أن تكون العملية أيضًا أكثر تعقيدًا، خاصةً إذا كان المُحْتَبِس يُشكِّل عدة أزيوتروبات، أو إذا كان فصل المُحْتَبِس صعبًا.
-
التطبيقات:
- التقطير الاستخراجي:يشيع استخدامه في صناعة البتروكيماويات لفصل الهيدروكربونات العطرية والأليفاتية، وكذلك في إنتاج المذيبات والمواد الكيميائية عالية النقاء.
- التقطير الأزيوتروبي:يُستخدم على نطاق واسع في إنتاج الإيثانول اللامائي، حيث تتم إزالة الماء عن طريق تكوين الأزيوتروب مع مادة حابسة مثل البنزين أو سيكلوهكسان.يُستخدم أيضًا في تنقية حمض الأسيتيك والمواد الكيميائية الأخرى.
-
المزايا والعيوب:
-
التقطير الاستخراجي:
- المزايا :يمكن أن يحقق فصل عالي النقاء، ويمكن استعادة المذيب وإعادة استخدامه، وهو فعال في الخلائط قريبة الغليان.
- العيوب :يتطلب اختيار دقيق للمذيب، ويمكن أن تكون العملية معقدة بسبب استعادة المذيب.
-
التقطير الأزيوتروبي:
- المزايا :فعالة لفصل المخاليط الأزيوتروبية ويمكن في كثير من الأحيان استرداد جهاز الامتصاص وإعادة استخدامه.
- العيوب :استهلاك أعلى للطاقة، وتعقيد محتمل في فصل المُحْتَضِن، والحاجة إلى اختيار المُحْتَضِن بعناية.
-
التقطير الاستخراجي:
وباختصار، فإن التقطير الاستخراجي والتقطير الأزيوتروبي كلاهما من تقنيات التقطير المتقدمة المستخدمة لفصل المخاليط الصعبة.ويعتمد الاختيار بين الطريقتين على الخصائص المحددة للخليط والنقاء المطلوب للمكونات المفصولة والاعتبارات الاقتصادية للعملية.ويفضل التقطير الاستخراجي عمومًا للمخاليط قريبة الغليان، في حين أن التقطير الأزيوتروبي أكثر ملاءمة للمخاليط الأزيوتروبية.وتتطلب كلتا الطريقتين اختيارًا دقيقًا للعوامل الإضافية (المذيب أو المانع) ومراعاة استهلاك الطاقة وتعقيد العملية.
جدول ملخص:
| الجانب | التقطير الاستخراجي | التقطير الأزيوتروبي |
|---|---|---|
| التعريف | يستخدم مذيب عالي نقطة الغليان لتغيير تطاير المكوِّنات. | يستخدم مذيبًا داخليًا لتكوين أزوتروب جديد للفصل. |
| الآلية | يتفاعل المذيب مع أحد المكونات مما يزيد من درجة غليانه. | يُكوِّن المُنتَشِر مذيبًا جديدًا بدرجة غليان مميزة. |
| المخاليط المعالجة | مخاليط متقاربة الغليان أو مخاليط متشابهة في التقلب (مثل الهيدروكربونات والكحوليات). | مخاليط الأزيوتروبيك (مثل الإيثانول-الماء، تنقية حمض الأسيتيك). |
| العوامل الإضافية | مذيب ذو نقطة غليان عالية، تم اختياره بعناية لاستعادته وإعادة استخدامه. | مصفاة، تم اختيارها لتكوين مذيبات متميزة وسهولة الفصل. |
| استهلاك الطاقة | طاقة أقل بشكل عام بسبب استعادة المذيبات. | طاقة أعلى بسبب فصل الأزيوتروب واستعادة المذيبات. |
| التطبيقات | صناعة البتروكيماويات، إنتاج المذيبات عالية النقاء. | إنتاج الإيثانول اللامائي، وتنقية حمض الأسيتيك. |
| المزايا | فصل عالي النقاء، وإعادة استخدام المذيبات، وفعالة للمخاليط قريبة الغليان. | فعالة للمخاليط الأزيوتروبية وإعادة استخدام المذيبات. |
| العيوب | عملية استرداد المذيبات المعقدة، يتطلب اختيار المذيبات بعناية. | استخدام أعلى للطاقة، وتعقيد محتمل في فصل المذيبات. |
هل تحتاج إلى مساعدة في اختيار طريقة التقطير المناسبة لتطبيقك؟ اتصل بخبرائنا اليوم!
