چگونگی عملیات تقطیر و جداسازی اجزا شیمیایی

تقطیر یک فرآیند جداسازی مهم در شیمی، صنعت و علوم غذایی است. در اینجا به تعریف تقطیر و نگاهی به انواع تقطیر و موارد مصرف آن می پردازیم.

تقطیر فرآیند جداسازی اجزای یک مخلوط بر اساس نقاط جوش مختلف است.
نمونه هایی از کاربردهای تقطیر عبارتند از: تصفیه الکل، نمک زدایی، پالایش نفت خام و تولید گازهای مایع از هوا.
انسان از تقطیر حداقل از 3000 سال قبل از میلاد در دره سند استفاده کرده است.
تعریف تقطیر
تقطیر روشی پرکاربرد برای جداسازی مخلوط ها بر اساس تفاوت در شرایط مورد نیاز برای تغییر فاز اجزای مخلوط است. برای جدا کردن مخلوطی از مایعات، مایع را می توان گرم کرد تا اجزایی را که دارای نقطه جوش متفاوتی هستند، وارد فاز گاز کرد. سپس گاز دوباره به شکل مایع متراکم شده و جمع آوری می شود. تکرار فرآیند بر روی مایع جمع آوری شده برای بهبود خلوص محصول را تقطیر مضاعف می گویند. اگرچه این اصطلاح بیشتر در مورد مایعات به کار می رود، فرآیند معکوس می تواند برای جداسازی گازها با مایع کردن اجزا با استفاده از تغییرات دما و/یا فشار استفاده شود.

به گیاهی که تقطیر انجام می دهد، دستگاه تقطیر می گویند. دستگاهی که برای انجام تقطیر استفاده می شود، دستگاه ثابت نامیده می شود.

تاریخ
اولین شواهد شناخته شده از تقطیر از دستگاه تقطیر سفالی به 3000 سال قبل از میلاد در دره سند پاکستان می رسد. بابلی های بین النهرین از تقطیر استفاده می کردند. در ابتدا اعتقاد بر این است که از تقطیر برای تولید عطر استفاده می شد. تقطیر نوشیدنی ها خیلی دیرتر اتفاق افتاد. شیمیدان عرب الکندی الکل را در ایرگ قرن نهم تقطیر کرد. تقطیر مشروبات الکلی از قرن دوازدهم در ایتالیا و چین رایج است.

موارد استفاده از تقطیر
تقطیر برای بسیاری از فرآیندهای تجاری مانند تولید بنزین، آب مقطر، زایلن، الکل، پارافین، نفت سفید و بسیاری از مایعات دیگر استفاده می شود. گاز ممکن است مایع و جدا شود. به عنوان مثال: نیتروژن، اکسیژن و آرگون از هوا تقطیر می شوند.

انواع تقطیر
انواع تقطیر عبارتند از تقطیر ساده، تقطیر کسری («کسرهای» مختلف فرار هنگام تولید جمع‌آوری می‌شوند) و تقطیر مخرب (معمولاً یک ماده را حرارت می‌دهند تا به ترکیباتی برای جمع‌آوری تجزیه شود).

تقطیر ساده
زمانی که نقطه جوش دو مایع به طور قابل توجهی با یکدیگر متفاوت است یا برای جدا کردن مایعات از جامدات یا اجزای غیرفرار ممکن است از تقطیر ساده استفاده شود. در تقطیر ساده، مخلوطی گرم می شود تا فرارترین جزء از مایع به بخار تبدیل شود. بخار بالا آمده و به کندانسور می رود. معمولاً کندانسور خنک می‌شود (مثلاً با جاری شدن آب سرد در اطراف آن) تا میعان بخار جمع‌آوری شود.

تقطیر بخار
تقطیر با بخار برای جداسازی اجزای حساس به حرارت استفاده می شود. بخار به مخلوط اضافه می شود و باعث می شود مقداری از آن تبخیر شود. این بخار سرد شده و به دو بخش مایع تبدیل می شود. گاهی اوقات کسرها به طور جداگانه جمع آوری می شوند، یا ممکن است مقادیر چگالی متفاوتی داشته باشند، بنابراین به تنهایی از هم جدا می شوند. یک مثال تقطیر گلها با بخار آب برای تولید اسانس و یک تقطیر مبتنی بر آب است.

تقطیر جزء به جزء
تقطیر کسری زمانی استفاده می شود که نقطه جوش اجزای یک مخلوط به هم نزدیک باشد، همانطور که با استفاده از قانون رائول تعیین می شود. برای جداسازی اجزا از یک ستون تقطیر استفاده می شود که یک سری تقطیر نامیده می شود. در تقطیر جزء به جزء، یک مخلوط گرم می شود تا بخار بالا آمده و وارد ستون تکه تکه شود. با سرد شدن بخار، روی مواد بسته بندی ستون متراکم می شود. گرمای بخار افزایش یافته باعث می شود که این مایع دوباره تبخیر شود و آن را در امتداد ستون حرکت دهد و در نهایت نمونه خلوص بالاتری از جزء فرارتر مخلوط به دست آید.

برای کسب اطلاعات بیشتر درباره برج تقطیر و طرز کار آن وارد این مقاله https://medad.io/@alireza38644/برج-تقطیر-و-طرز-کار-آن/ شوید. 

کاربرد روغن صنعتی و ویژگیهای آن

بدون روغن‌های روان‌کننده صنعتی، تقریباً همه ماشین‌ها در اثر سایش آسیب می‌بینند و کار نمی‌کنند. روغن کاری برای تمام فرآیندهای بخش های صنعتی ضروری است

روانکاری مانند هر یک از عناصر مکانیکی آن به عنوان بخش حیاتی دستگاه در نظر گرفته می شود. بلبرینگ ها، چرخ دنده ها و سایر عناصری که امروزه هر ماشینی را تشکیل می دهند، باید با دقت طراحی و ساخته شوند، با بهترین مواد به منظور پاسخگویی به نیازهای تولید مدرن با سرعت بالا. اما همین قطعات بدون روغن کاری مناسب به سرعت فرسودگی و پارگی را نشان می دهند و به زودی از کار می افتند.

روغن کاری برای عملکرد کلیه تجهیزات و به خصوص ماشین آلات صنعتی ضروری است. با ظهور مداوم محصولات و فرآیندهای شیمیایی جدید، دنیای روغن های صنعتی و صنعت روان کننده به سرعت در حال پیشرفت است.

آشنایی با آخرین فن آوری روغن های صنعتی به شما کمک می کند تا فرآیندهای صنعتی خود را بهبود بخشید.

 

خواص روغن روان کننده

روغن های روان کننده اساساً از دو قسمت تشکیل شده اند: روغن پایه و مواد افزودنی.

روغن های پایه بیشتر ویژگی های "روغن روان کننده" مانند ویسکوزیته، مقاومت در برابر اکسیداسیون و نقطه ریزش را تعیین می کنند. این پایه ها خود می توانند معدنی (محصول نفت) یا مصنوعی باشند.

کاربردها و ویژگی های روغن صنعتی

روانکارهای صنعتی طیف وسیعی از کاربردها را برآورده می‌کنند، از اقتصادی‌ترین روغن‌های روان‌کننده برای ماشین‌های قدیمی گرفته تا روغن‌هایی که نیازهای دقیق‌ترین تجهیزات را برآورده می‌کنند. کاربردهای اصلی با انواع خاص خود که روغن های روان کننده باید برای آنها انتخاب شوند عبارتند از: چرخ دنده ها، بلبرینگ ها، سیستم های هیدرولیک، موتورهای احتراق داخلی و سیالات فلزکاری.

عمده‌ترین خواصی که روغن‌های روان‌کننده باید داشته باشند تا خوب در نظر گرفته شوند، عبارتند از:

نقطه جوش بالا و نقطه انجماد پایین (عملکرد خوب در محدوده دمایی وسیع)
شاخص ویسکوزیته بالا
پایداری دمایی
پایداری هیدرولیک
امولسیون پذیری
پیشگیری از خوردگی
مقاومت بالا در برابر اکسیداسیون

آهن و کاربردهای آن

حضور آهن در زندگی روزمره در حدود 1200 سال قبل از میلاد آغاز شد و طیف وسیعی از کاربردها از ادوات کشاورزی گرفته تا سلاح های جنگی را در بر می گرفت. آهنگرها به حرفه ای حساس تبدیل شدند و با آهن کار می کردند تا خواص آن را تغییر دهند و مواد را به ابزار تبدیل کنند. هر روستا و شهر دارای آهنگری بود که در آن داس، گاوآهن، میخ، شمشیر، شمعدان و غیره تولید می شد.

کشف ارزش آهن به عصر آهن منجر شد که به دلیل غلبه این ماده در کاربردهای اجتماعی و نظامی بود. نقطه عطف دیگری برای فلزات به دنبال خواهد داشت - انقلاب صنعتی روش تولید و تبدیل فلزات به محصولات از جمله آهن را تغییر داد.

 

انواع آهن
دو نوع عمده آهن تولید می شود: آهن فرفورژه و چدن. در آن ها، چدن شامل خانواده فلزات خود می شود.

 

فرفورژه
اولین نوع آهنی که آهنگرها تولید و کار می کردند، فرفورژه بود. این تقریباً آهن عنصری خالص (Fe) است که قبل از اینکه با چکش روی سندان کار شود (کار شود) در کوره گرم می شود. چکش زدن آهن بیشتر سرباره را از مواد خارج می کند و ذرات آهن را به هم جوش می دهد.

در طول انقلاب صنعتی و تسریع فعالیت های ساختمانی، کاربرد جدیدی برای آهن فرفورژه کشف شد. استحکام کششی بالای آن (مقاومت در برابر شکستگی در هنگام تنش) آن را برای استفاده برای تیرها در پروژه های ساختمانی بزرگ مانند پل ها و ساختمان های بلند ایده آل کرده است. با این حال، استفاده از آهن فرفورژه برای این منظور تا حد زیادی در اوایل قرن بیستم کنار گذاشته شد، زمانی که محصولات فولادی با عملکرد برتر نسبت به آهن برای کاربردهای ساختمانی توسعه یافتند.

فرفورژه با قطعات تزئینی معروف شده است. کلیساهای قرن 15 و 16 حاوی قطعات آهن فرفورژه ظریفی هستند که توسط صنعتگران ماهر تولید شده اند. در دنیای مدرن، نرده‌ها، درها و نیمکت‌ها هنوز از فرفورژه به عنوان قطعات سفارشی ساخته می‌شوند.

 

چدن
چدن از ذوب آلیاژهای آهن-کربن که محتوای کربن آنها بیش از 2 درصد است تولید می شود. پس از ذوب، فلز در قالب ریخته می شود. تفاوت اولیه در تولید آهن فرفورژه و چدن این است که چدن با چکش و ابزار کار نمی شود. همچنین تفاوت هایی در ترکیب وجود دارد - چدن حاوی 2-4٪ کربن و آلیاژهای دیگر و 1-3٪ سیلیکون است که عملکرد ریخته گری فلز مذاب را بهبود می بخشد. مقادیر کمی منگنز و برخی ناخالصی ها مانند گوگرد و فسفر نیز ممکن است وجود داشته باشد. تفاوت بین آهن فرفورژه و چدن را می توان در جزئیات ساختار شیمیایی و خواص فیزیکی نیز یافت.

اگرچه فولاد و چدن هر دو حاوی رگه‌هایی از کربن هستند و به نظر مشابه هستند، تفاوت‌های قابل توجهی بین این دو فلز وجود دارد. فولاد حاوی کمتر از 2 درصد کربن است که محصول نهایی را قادر می سازد در یک ساختار ریز کریستالی منجمد شود. محتوای کربن بیشتر چدن به این معنی است که به عنوان یک آلیاژ ناهمگن جامد می شود و بنابراین دارای بیش از یک ساختار میکروکریستالی در مواد است.

این ترکیبی از محتوای کربن بالا و وجود سیلیکون است که به چدن قابلیت ریخته گری عالی را می دهد. انواع مختلفی از چدن ها با استفاده از روش های عملیات حرارتی و فرآوری مختلف از جمله آهن خاکستری، آهن سفید، چدن چکش خوار، چدن داکتیل و آهن گرافیت فشرده تولید می شوند.

 

پل چدنی
جزئیات طرح چدن از ذوب فلز و ریختن آن در قالب تولید می شود.

آهن خاکستری
آهن خاکستری با شکل پوسته پوسته مولکول های گرافیت در فلز مشخص می شود. هنگامی که فلز شکسته می شود، شکستگی در امتداد تکه های گرافیتی ایجاد می شود که به آن رنگ خاکستری روی سطح فلز شکسته می دهد. نام آهن خاکستری از این ویژگی گرفته شده است.

می توان اندازه و ساختار ماتریسی ورقه های گرافیتی را در حین تولید با تنظیم سرعت خنک سازی و ترکیب کنترل کرد. چدن خاکستری مانند سایر انواع چدن انعطاف پذیر نیست و استحکام کششی آن نیز کمتر است. با این حال، رسانای حرارتی بهتری است و سطح میرایی ارتعاش بالاتری دارد. ظرفیت میرایی آن 20 تا 25 برابر بیشتر از فولاد است و نسبت به سایر چدن ها برتر است. چدن خاکستری نیز نسبت به سایر چدن ها آسان تر است و خواص مقاومت در برابر سایش آن را به یکی از پرحجم ترین محصولات چدن تبدیل می کند.

محصولات Hardscape ما از آهن خاکستری ساخته شده اند. میرایی ارتعاش و مقاومت در برابر سایش ویژگی هایی هستند که این ماده را برای بسیاری از کاربردهای خیابانی مناسب می کند. آهن خاکستری خام همچنین پتینه ای تولید می کند که آن را از خوردگی مخرب حتی در خارج از منزل محافظت می کند.

 

آهن سفید
با محتوای کربن مناسب و سرعت سرد شدن بالا، اتم های کربن با آهن ترکیب می شوند و کاربید آهن را تشکیل می دهند. این به این معنی است که مولکول های گرافیت آزاد اندکی در مواد جامد شده وجود دارد. هنگامی که آهن سفید بریده می شود، صورت شکسته به دلیل عدم وجود گرافیت سفید به نظر می رسد. ساختار میکروکریستالی سمنتیت سخت و شکننده با مقاومت فشاری بالا و مقاومت در برابر سایش خوب است.