Définition et exemples de distillation fractionnée

La distillation fractionnée est utilisée pour purifier les produits chimiques et séparer les mélanges

Distillation fractionnée effectuée par un équipement de laboratoire

Surasak Petchang / Getty Images





La distillation fractionnée est un processus par lequel les composants d'un produit chimique mélange sont séparés en différentes parties (appelées fractions) selon leurs différentes points d'ébullition . La distillation fractionnée est utilisée pour purifier les produits chimiques et séparer les mélanges pour obtenir leurs composants.

La technique est utilisée dans les laboratoires et dans l'industrie, où le processus a une grande importance commerciale. L'industrie chimique et pétrolière s'appuie sur la distillation fractionnée.



Comment ça fonctionne

Vapeursde ébullition solution sont passées le long d'une colonne haute, appelée colonne de fractionnement. La colonne est remplie de billes de plastique ou de verre pour améliorer la séparation en offrant plus de surface pour la condensation et l'évaporation. La température de la colonne diminue progressivement sur sa longueur. Les composants à point d'ébullition plus élevé se condensent sur la colonne et retournent dans le la solution ; composants à point d'ébullition inférieur (plus volatil ) traversent la colonne et sont collectés près du sommet.

Théoriquement, avoir plus de billes ou de plaques améliore la séparation, mais l'ajout de plaques augmente également le temps et l'énergie nécessaires pour terminer une distillation.



Huile brute

L'essence et de nombreux autres produits chimiques sont produits à partir de pétrole brut par distillation fractionnée. Le pétrole brut est chauffé jusqu'à ce qu'il s'évapore. Différentes fractions se condensent à certaines plages de température. Les produits chimiques dans une certaine fraction sont des hydrocarbures avec un nombre comparable d'atomes de carbone. Du chaud au froid (des hydrocarbures les plus gros aux plus petits), les fractions peuvent être des résidus (utilisés pour fabriquer du bitume), du mazout, du diesel, du kérosène, du naphta, de l'essence et du gaz de raffinerie.

Éthanol

La distillation fractionnée ne peut pas séparer complètement les composants d'un mélange d'éthanol et d'eau malgré les différents points d'ébullition des deux produits chimiques. L'eau bout à 100 degrés Celsius tandis que l'éthanol bout à 78,4 degrés Celsius. Si un mélange alcool-eau est porté à ébullition, l'éthanol se concentrera dans la vapeur, mais seulement jusqu'à un certain point, car l'alcool et l'eau forment un azéotrope . Une fois que le mélange atteint le point où il se compose de 96% d'éthanol et de 4% d'eau, le mélange est plus volatil (ébullition à 78,2 degrés Celsius) que l'éthanol.

Distillation simple ou fractionnée

La distillation fractionnée diffère de la simple distillation parce que la colonne de fractionnement sépare naturellement les composés en fonction de leurs points d'ébullition. Il est possible d'isoler des produits chimiques à l'aide d'une simple distillation, mais cela nécessite un contrôle minutieux de la température car une seule « fraction » peut être isolée à la fois.

Comment savoir s'il faut utiliser une distillation simple ou une distillation fractionnée pour séparer un mélange ? La distillation simple est plus rapide, plus simple et utilise moins d'énergie, mais elle n'est vraiment utile que lorsqu'il y a une grande différence entre les points d'ébullition des fractions souhaitées (plus de 70 degrés Celsius). S'il n'y a qu'une petite différence de température entre les fractions, la distillation fractionnée est votre meilleur choix.



Voici une ventilation des différences entre la distillation simple et la distillation fractionnée :

Distillation simple Distillation fractionnée
Les usages Séparer des liquides relativement purs qui ont de grandes différences de point d'ébullition. Sépare également les liquides des impuretés solides. Isoler les composants de mélanges complexes avec de petites différences de point d'ébullition.
Avantages

Plus rapide



Nécessite moins d'apport d'énergie

Un équipement plus simple et moins cher



Meilleure séparation des liquides

Meilleur pour purifier les liquides contenant de nombreux composants différents



Désavantages

Uniquement utile pour les liquides relativement purs

Nécessite une grande différence de point d'ébullition entre les composants

Ne sépare pas les fractions aussi proprement

Ralentissez

Nécessite plus d'énergie

Configuration plus compliquée et coûteuse