دو روش رفلاکس و تقطیر هر دو برای جداسازی مواد از محلول مایع، مورد استفاده قرار می‌گیرند. هریک از این روشها در موقعیت خاصی به کار گرفته می شوند. شباهت ها و تفاوت های روش تقطیر و رفلاکس از جمله موارد مهمی است که در این مقاله بدان می پردازیم.
روش تقطیر چیست و چه کاربردی دارد؟
به روشی جداسازی مواد شیمیایی بر اساس میزان فراریت مواد، روش تقطیر می گویند. به طور کلی این فرایند در واحدهای صنعتی بخشی از یک فرایند شیمیایی به حساب می‌آید. بنابراین این روش در دسته عملیات‌های واحد قرار می‌گیرد. از روش تقطیر برای جداسازی مواد مختلفی استفاده می‌شود. به عنوان مثال برای اینکه بتوان نمک را از آب جدا کرد از روش تقطیر استفاده می‌شود. همچنین به وسیله این روش می‌توان هوا را به دو عنصر اکسیژن و هلیوم تفکیک کرد.
همانطور که می‌دانید رخ دادن اکثر واکنش‌ها به زمان زیادی نیاز دارد و متخصصان برای اینکه سرعت واکنش‌ها را افزایش دهند از گرما استفاده می‌کنند. در روش رفلاکس در بازه زمانی معین به واکنش گرما داده می‌شود و از آن طرف به وسیله کندانسور یا مبرد بخارهای جمع شده، پس از سرد شدن دوباره به حالت مایع بر‌می‌گردد. همین امر را می توان یکی از موارد تفاوت تقطیر و رفلاکس دانست.
معرفی برج تقطیر و اجزای آن
طراحی برج تقطیر به منظور جداسازی محلول‌های مختلف که اجزای تشکیل دهنده آنها دارای نقطه جوش‌های متفاوت استفاده می شود. از این رو برج تقطیر در روش تقطیر جزء به جزء کاربردهای فراوانی دارد. برج سینی دار در دو مقیاس آزمایشگاهی و صنعتی بزرگ طراحی شده که مقیاس بزرگ آن در پالایشگاه‌های صنعتی در جهت جداسازی پتروشیمی، نفت، گاز و فرایند قطران زغال سنگ مورد استفاده قرار می‌گیرد.
با توجه به اینکه ترکیب نفت خام بسیار پیچیده و چند جزیی بوده، برای جداسازی هیدروکربن‌های مختلف آن بر اساس فراریت، از برج تقطیر استفاده می‌شود. هرچقدر هیدروکربن سنگین باشد، نقطه جوش آن نیز بیشتر بوده و در مقابل هیدروکربن سبک نقطه جوش پایین داشته و در مدت زمان کوتاه‌تری از قسمت بالا برج خارج می‌گردد. برج تقطیر صنعتی از ستون‌های استوانه‌ای با قطر ۶۵ سانتی‌متر الی ۶ متر و در ارتفاع ۶ متر تا ۶۰ متر تشکیل شده است.
چگونه روش تقطیر در دسته عملیات‌های واحد صنعتی قرار گرفت؟
مهم‌ترین و اساسی‌ترین روش جداسازی که در عملیات های واحد صنعتی به کار گرفته می شود، روش تقطیر هست. این روش برای تسهیم اجزا بین دو فاز مایع و گاز پایه‌گذاری شد. با توجه به تفاوت میان نقطه جوش این روش برای جداسازی مایع از جامد یک روش مرسوم و متداول شناخته شده است. برای تفکیک دو ماده با نقطه جوش متفاوت از این روش استفاده شده و می‌توان فاز بخار و مایع را در آن به راحتی اندازه گیری کرد. با مشاهده محلول در حال جوش و متراکم شده به راحتی می‌توان به چگونگی انجام روش تقطیر پی برد.
به طور کلی می توان گفت در آزمایشگاه از روش تقطیر جز به جز برای مایعات فرار استفاده می‌شود. روش تقطیر در صنعت، کاربرد فراوانی دارد به عنوان مثال برای جداسازی اسانس از گیاهان دارویی نیز می‌توان از این روش بهره برد.
اهمیت روش تقطیر بر اساس کاربردهای آن
- در تکنیک‌های تصفیه آب روش تقطیر نقش مهمی را ایفا می‌کند. به عنوان مثال کارخانه‌هایی که در زمینه تولید آب آشامیدنی وجود دارند با استفاده از نمک‌زدایی آب دریا را به آب آشامیدنی تبدیل می‌کنند. بنابراین جداسازی نمک از آب دریا از طریق روش تقطیر امکان پذیر است. در این فرآیند جداسازی، آب مقطر نیز تشکیل می‌شود که در تهیه انواع سرم و باتری‌های اسیدی به کار گرفته می‌شود.
- تصفیه اکثر محصولات تخمیر شده از قبیل نوشیدنی‌های الکلی از طریق این روش صورت می‌گیرد. همچنین در تولید طعم دهنده‌ها و انواع ادکلن نیز از این روش استفاده می‌شود.
- با استفاده از این روش در تثبیت نفت، فشار بخار نفت خام کاهش می‌یابد. در نتیجه حمل‌ونقل و ذخیره‌سازی ایمن ممکن می‌گردد.
- با بهرهگیری از روش تقطیر می‌توان هوا را به صورت سه عنصر آرگون، نیتروژن و اکسیژن جداسازی کرد.
عملیات تقطیر در فرآیند تولید روغن
فرایند تقطیر را در پروسه مراحل تولید روغن نیز می توانید مشاهده کنید. تولید روغن پایه در کارخانجات تولید روغن به گونه ای است که طی مراحلی روغن پالایش و در معرض تقطیر قرار می گیرد. پروسه مذکور در فرآیند تولید روغن موتور نیز صدق می کند. دو روش کلاسیک و تصفیه با هیدروژن را از مواردی به شمار می رود که طی آن می توان به روغن پالایش شده دست یافت. به عبارتی دیگر می توان گفت تقطیر یکی از اساسی ترین بخش های کارخانجات تولید روغن است.
چگونگی انجام رفلاکس
در این بخش با فرآیند رفلاکس آشنا می شوید و به تفاوت تقطیر و رفلاکس بیشتر پی می برید. در اکثر مواقع تکمیل شدن واکنش‌های شیمیایی بسیار زمان‌بر بوده و برای سرعت بخشیدن به انجام واکنش به طور معمول کاتالیزگر و گرما مورد استفاده قرار می‌گیرد. به عنوان مثال در واکنش‌های مربوط به مواد آلی بر اساس فشار بخار بالایی که دارند و و نقطه ذوب پایین، فرار هستند. در نتیجه زمانی که به آنها گرما می‌دهیم، شعله ور شده و منفجر می‌شوند. به‌کارگیری روش رفلاکس باید به صورت هوشمندانه و دقیق باشد تا از بین رفتن بیش از حد حلال جلوگیری شود و واکنش به‌طور بهینه انجام شود. به صورت کلی رفلاکس یعنی، گرما دادن به یک واکنش شیمیایی در یک زمان تعیین شده که بخار آب تبخیر شده در آن دوباره به حالت مایع بر‌می‌گردد.
بررسی خصوصیات روش رفلاکس
استفاده از روش رفلاکس در صنایع پتروشیمی و شیمیایی به‌شدت اوج گرفته و به منظور تفکیک مولکول‌های سبک با نقطه جوش پایین مورد استفاده قرار می‌گیرد. با بهرهگیری از این روش واکنش قادر است، طی مدت زمان طولانی بدون اینکه حتی کوچک‌ترین تغییری در میزان حلال و انرژی آن به وجود بیاید، ثابت بماند. ایجاد تعادل در وضعیت تبخیر و میعان در یک زمان یکسان که برای روش رفلاکس بکار گرفته می‌شود، حالت پایا نام دارد. حال که با تفاوت تقطیر و رفلاکس آشنا شدید می توانید عوامل موثر بر آن را مورد بررسی قرار دهید.
تفاوت تقطیر و رفلاکس به چه عواملی بر می‌گردد؟
همانطور که بیان شد بهرهگیری از رفلاکس برای محلول‌هایی است که هیدروکربن سبک با نقطه جوش پایینی دارند. اما روش تقطیر که به وسیله برج تقطیر انجام می‌شود، برای جداسازی محلول‌هایی با هیدروکربن سنگین و نقطه جوش متفاوت و بالا بکار برده می‌شود. بنابراین تفاوت تقطیر و رفلاکس به وضوح مشخص می شود.
جمع بندی
همانطور که در بالا نیز گفته شد، تقطیر انواع مختلفی دارد که از جمله آن می توان به تقطیر جز به جز، تقطیر در فشار، تقطیر در خلا و بخار، تقطیر با بخار آب اشاره کرد. با توجه به اینکه بخش مهمی از صنعت تحت تاثیر روش رفلاکس و تقطیر قرار گرفته‌اند، بنابراین اهمیت و جایگاه مهمی را در صنایع مختلف شیمیایی و پتروشیمی به خود اختصاص داده‌اند. به همین ترتیب شرکت‌های زیادی در این حوزه تاسیس شدند که از میان برترین آنها می توان به نیرونماد خراسان niroonamad.com اشاره کرد.
