دستگاه چهار جزء تقطیر

تقطیر (Distillation) یکی از متداول ترین روش ها برای جدا سازی مواد از یکدیگر به علت تفاوت نقطه جوش می باشد، در روش تقطیر برای جداسازی دو ماده روش های مختلفی وجود دارد که هر کدام از آن ها ویژگی ها و کاربرد های خاص خودشون دارند، در ادامه با آویژه همراه باشید تا علاوه بر آشنایی با انواع و کاربرد های روش تقطیر، با دستگاه چهار جزء تقطیر و انواع دستگاه تقطیر شیشه ای، قیمت و نحوه استفاده از آن  آشنا شوید.

دستگاه تقطیر شیشه ای چیست؟

تقطیر شیوه ای برای جدا کردن مواد مختلف از یکدیگر است. زمانی که محلول در یک دمای مشخصی به جوش می آید بخشی از مایع آن بخار می شود و به سمت کندانسور حرکت خواهد کرد. جریان آب سرد متحرک در این بخش موجب سرد شدن بخار خواهد شد و قطره های به وجود آمده به سمت بالون جمع آوری جاری می شوند. باید ناخالصی غیر فراری به مایع اضافه شود تا فشار بخار مایع هم کاسته گردد. دلیل این موضوع را باید وجود جزء غیر فرار روی تبخیر مولکول های فراری که در سطح مایع قرار دارند، بدانیم. با این عمل فشار بخار مایع از هم کم خواهد شد؛ از این رو باید درجه حرارت را بالا ببرد تا فشار بخار محلول در سطح محلول بتواند به فشار اتمسفر برسد و در نتیجه نقطه جوش محلول حاوی جسم غیر فرار، از نقطه جوش حلال خالص بالاتر خواهد بود و این صعود نقطه جوش با غلظت ماده حل شده تناسب دارد.
دستگاه تقطیر با کمک دمای جوش مختلفی که مایع های گوناگون دارند کار می کند. برای جداسازی بیشتر با کمک دستگاه تقطیر شیشه ای اول آن ها را در یک بالون آزمایشگاهی باید حرارت داد. هر چقدر که یک مایع سبک تر باشد، زودتر تبخیر خواهد شد و بخار وارد ستون تراکم می گردد. پس از آن بخار در ظرف خنک سازی دوباره به مایع تبدیل خواهد شد و درون بالون جمع آوری می ریزد؛ همچنین حرارت دهی موجب خواهد شد تا مایعات سبک تر بتوانند تبخیر شوند و در دماهای بیشتر هم تقطیرگردند. دستگاه تقطیر شیشه ای دارای انواع مختلفی هست و هر کدام از اینها با توجه به کاری که می خواهید با آن انجام دهید می توانند مورد استفاده قرار بگیرند

مزایای استفاده از دستگاه تقطیر شیشه ای

به صورت کلی اگر بخواهیم در خصوص کاربردهایی که دستگاه تقطیر شیشه ای دارد صحبت کنیم می توان گفت از آن برای صنایع غذایی، صنایع داروسازی، تولید آب خالص در آزمایشگاه ها جهت شست و شو، در صنایع شیمیایی برای تولید پارافین الکل و… استفاده می شود. از دیگر مزایایی که می توانیم برای دستگاه تقطیر شیشه ای بیان کنیم صرفه جویی در هزینه ها است. این دستگاه به سبب استفاده از مواد ارزان تر هزینه کمتری را نسبت به دیگر روش های جداسازی و تصفیه دارد.
دستگاه تقطیر شیشه ای را می توان به راحتی مورد استفاده قرار داد و همین سادگی و قابلیت استفاده آسانی که دارد سبب شده تا در آزمایشگاه ها بسیار با استقبال روبرو شود. این وسیله به سبب کارایی بالایی که دارد به عنوان یک روش جداسازی و تصفیه مواد در داروسازی، صنایع شیمیایی و… استفاده خواهد شد. دستگاه تقطیر شیشه ای می تواند محلول های شیمیایی را که لازم است مواد آلوده و ناخالصی ها از آن جدا شوند را به راحتی تصفیه کند.

چگونه می توانیم از دستگاه تقطیر شیشه ای استفاده کنیم؟

برای کار کردن با دستگاه تقطیر شیشه های شاید تصور کنید که کار خیلی سختی را در پیش دارید. در حالی که تنها با انجام چند مرحله شما می توانید به آسانی با این دستگاه کار کنید. در مرحله اول لازم است گیاه یا مایع موردنظر یا آب را آماده کنید و به نسبت مشخص شده در مخزن دستگاه بریزید. پس از آن باید به مخزن گرما دهید و صبر کنید تا مایعی که درون مخزن هست به بخار تبدیل گردد. بخاری که تولید می شود با کمک شلنگی که به کندانسور متصل است به سمت کندانسور می رود و طی عمل میعان سرد خواهد شد. در آخر هم عصاره و مایع مورد نظر شما آماده می شود و شما می توانید از آن استفاده کنید.

مراحل استفاده از دستگاه تقطیر شیشه ای

انواع روش های تقطیر

همان طور که گفتیم تقطیر روش های مختلفی دارد که استفاده از هرکدام از روش ها بستگی به نقطه جوش مواد دارند، این روش ها عبارتند از :

• تقطیر ساده
• تقطیر با بخار
• تقطیر در خلا
• تقطیر واکنشی
• تقطیر تخریبی
• تقطیر ناگهانی
• تقطیر جزء به جزء

تقطیر ساده

در روش تقطیر ساده تمام بخار تولید شده مستقیم وارد چگالنده دستگاه تقطیر شیشه ای می شود و چگالنده گاز تولید شده را به صورت کامل میعان می کند، اما مایع به دست آمده یک مایع مقطر خالص نیست و ترکیب درصد آن دقیقا برابر با بخار تولید است ، این روش تنها برای جداسازی موادی استفاده می شود که نقطه جوش آن ها تفاوت زیادی با یک دیگر نداشته باشد و حداقل نقطه جوش مواد ۲۵ درجه سانتی گراد باشد، این نوع تقطیر بیشتر در صنایع شیمیایی مانند جداسازی مایع از نفت و مواد جامد کاربرد دارد.

مزایا استفاده از روش تقطیر ساده

1. مصرف انرژی کمتر
2. زمان تقطیر کوتاه تر
3. راه اندازی ساده تر

معایب استفاده از روش تقطیر ساده

• مناسب برای ترکیبات و مایعات خالص تر
• نسبت به تقطیر جزء به جزء جداسازی کمتری دارد
• مناسب برای جداسازی برای دمای جوش بالا

تقطیر با بخار (steam distillation)

تقطیر با بخار (steam distillation) روشی است که برای محلول ها و موادی که به گرما حساس هستند به کار گرفته می شود، از جمله این مواد ترکیبات آروماتیک (Aromatic) هست که با حرارت بالا تجزیه یا تخریب می گردد، در این روش تقطیر از حباب های بخار برای حمل بخشی از محلول در دستگاه تقطیر شیشه ای استفاده می شود، از آنجا که ترکیبات آروماتیک در آب حل نمی شوند این مواد همراه با بخار وارد چگالنده می شوند و بعد از میعان از آب به صورت یک لایه مجزا جدا می گردد.

تقطیر در خلا

تقطیر در خلا یکی از روش‌های مهم در علم شیمی و فرآیندهای صنعتی است که با استفاده از دستگاه تقطیر شیشه ای به انجام می‌پذیرد. در این روش، فرآیند تقطیر تحت فشار کم و در محیطی که حاوی گازها و ترکیبات مختلف نیست، انجام می‌شود. این دستگاه تقطیر شیشه ای باعث ایجاد شرایط خاصی در محیط فرآیند می‌شود که باعث افزایش کارایی و کیفیت جداسازی مواد می‌شود.

در دستگاه تقطیر شیشه ای برای تقطیر در خلا، ماده مورد نظر در یک ظرف شیشه ای قرار می‌گیرد و سپس به فشار کمی تحت گذاشته می‌شود. با افزایش دما، مواد تبخیر می‌شوند و به حالت بخار تبدیل می‌گردند. سپس بخارها از طریق یک مسیر خنک‌کننده می‌گذرند و به حالت مایع باز می‌گردند. این فرآیند باعث جداسازی مواد با تفاوت‌های نقطه غلیان آن‌ها می‌شود.

استفاده از دستگاه تقطیر شیشه ای در فرآیندهای تقطیر در خلا به مزایای زیادی می‌انجامد. از جمله مهم‌ترین مزایا می‌توان به جلوگیری از تداخل مواد با گازها و ترکیبات محیطی، جداسازی دقیق‌تر و حفظ خواص مواد اشاره کرد. همچنین، این روش منجر به بهبود بازدهی و کیفیت فرآیند تقطیر می‌شود.

در نتیجه، دستگاه تقطیر شیشه ای به عنوان یک ابزار مهم در فرآیندهای تقطیر در خلا مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ابزار با توانایی‌های خاص خود، به بهبود کیفیت و کارایی جداسازی مواد کمک می‌کند و در علم شیمی و صنایع مختلف مورد توجه قرار دارد.

تقطیر واکنشی

تقطیر واکنشی (reactive distillation) روشی که برای انجام تبخیر از راکتور استفاده می شود، در این روش دمای جوش واکنش از دمای جوش واکنش دهنده بسیار پایین تر است و هنگامی واکنش رخ می دهد که واکنش دهنده هنوز در فاز مایع قرار دارند و بعد از واکنش یک محصول تولید می شود، این محصول شروع به تبخیر می کند و بخار حاصله مانند تقطیر ساده و چگالنده میعان و جدا می گردد.

تقطیر واکنشی یا “ری‌دیستیلاسیون” یک روش نوآورانه در علم شیمی و فرآیندهای صنعتی است که در آن فرآیند تقطیر با واکنش‌های شیمیایی ترکیب می‌شود. این فرآیند پیچیده، با استفاده از ترکیبی از دستگاه تقطیر و واکنش‌گرها، امکان جداسازی و تبدیل هم‌زمان مواد را فراهم می‌کند. تقطیر واکنشی بهینه‌سازی‌های فرآیندی را برای تولید مواد شیمیایی ارائه می‌دهد و در صنایع مختلف از جمله نفت و گاز، پلیمرها و داروسازی کاربرد دارد.

در تقطیر واکنشی، مواد اولیه به همراه واکنش‌گرها در دستگاه تقطیری قرار می‌گیرند. با اعمال گرما، مواد به حالت بخار تبدیل می‌شوند و واکنش‌های شیمیایی در حین تقطیر انجام می‌شود. در مسیر خنک‌کننده، بخارها به مایع باز می‌گردند و مواد تولیدی از مایع جدا می‌شوند. این روش باعث جداسازی مواد تولیدی از مواد تغذیه‌کننده و افزایش بهره‌وری و کارایی واکنش‌های شیمیایی می‌شود.

مزایای تقطیر واکنشی شامل جلوگیری از تعادل واکنش، جداسازی کامل‌تر مواد تولیدی، افزایش تبدیل واکنش‌ها و کاهش هدررفت مواد است. این روش باعث کاهش هزینه‌های تولید، افزایش کیفیت محصولات و بهبود تعادل مواد در واکنش‌های شیمیایی می‌شود.

در نتیجه، تقطیر واکنشی به عنوان یک روش پیشرفته و کارآمد در فرآیندهای شیمیایی شناخته می‌شود. این روش با تلفیق دستگاه تقطیر و واکنش‌گرها، امکان جداسازی و تبدیل هم‌زمان مواد را فراهم می‌کند و در بهینه‌سازی عملکرد صنایع مختلف نقش اساسی ایفا می‌کند.

تقطیر تخریبی (Destructive distillation)

تقطیر تخریبی (Destructive distillation) روشی است که با گرمایش شدید مواد جامد در غیاب اکسیژن انجام می شود که به وسیله آن مواد با نقطه جوش بالا به صورت گاز متصاعد و سپس میعان می شوند.

تبخیر ناگهانی (Flash evaporation)

تبخیر ناگهانی (Flash evaporation) یک نوع روش تقطیر است که طی آن مخلوط مایع با عبور از یک شیر فشار شکن به داخل یک محفظه ریخته می شه، در زمان رخ دادن این فرایند جزء سبک تر به گاز تبدیل می شود و جزء سنگین تر به صورت مایع از پایین خارج می شود، این نوع روش تقطیر یک فرایند تک مرحله ای است که به صورت پیوسته و یا ناپیوسته انجام می شود.

تقطیر جزء به جزء (fractional distillation)

در بسیاری از مواد و محلول ها نقطه جوش اجزا بسیار به یک دیگر نزدیک تر است و تقریبا تابع قوانین رائولیت می باشند، بنابراین برای انجام تقطیر در دستگاه تقطیر شیشه ای می توانید از روش تقطیر جزء به جزء استفاده کنیم، این روش مانند روش تقطیر ساده است و در یک ستون تقطیر اتفاق می افتد، هنگامی که محلول گرم می شود بخار شروع به بالا رفتن از ستون تقطیر می نماید، در همین حین در هرکدام از سینی ها میعان اتفاق می افتد و به پایین می آیند و در این موقع میعان با بخار در حال بالا رفتن تماس پیدا می کند و مجدد قسمتی از آن تبخیر می شود و میعان بخشی از بخار می شود. در روش تقطیر جزء به جزء عملیات تبخیر به وسیله دستگاهی به نام دستگاه تقطیر شیشه ای استفاده می شود.

مزایا استفاده از روش تقطیر جزء به جزء

روش تقطیر جزء به جزء یکی از روش‌های پیشرفته در فرآیند تقطیر است که از تجهیزات پیچیده‌تر و متخصص‌تری برخوردار است. این روش به طور گسترده‌ای در صنایع مختلف از جمله شیمی، داروسازی و مواد غذایی بهره‌برداری می‌شود. در این روش، جداسازی مواد تشکیل‌دهنده یک مخلوط با استفاده از تفاوت‌های نقطه غلیان آن‌ها انجام می‌پذیرد. مزایای مهمی از استفاده از این روش به شرح زیر می‌باشد:

1. جداسازی دقیق‌تر:

روش تقطیر جزء به جزء امکان جداسازی مواد با تفاوت‌های کوچک در نقاط غلیان را فراهم می‌کند. این امر باعث افزایش دقت و کیفیت جداسازی می‌شود و مواد پاک‌تر و خالص‌تری تولید می‌گردد.

2. افزایش بازدهی:

با استفاده از روش تقطیر جزء به جزء، می‌توان بازدهی فرآیند را افزایش داد و بهره‌وری بیشتری در تولید مواد دستیابی کرد. این امر به کاهش هدررفت منابع و همچنین کاهش هزینه‌های تولید منجر می‌شود.

3. کاهش تاثیرات حرارتی:

روش تقطیر جزء به جزء به این امکان می‌دهد که تاثیرات حرارتی بر مواد کاهش یابد. این موضوع به حفظ خواص فیزیکی و شیمیایی مواد کمک می‌کند و می‌تواند در تولید مواد حساس به دما بسیار مؤثر باشد.

4. قابلیت تنظیم:

روش تقطیر جزء به جزء این امکان را به کاربر می‌دهد که فرآیند را به طور دقیق تنظیم کند. این امکان به متخصصان این صنایع اجازه می‌دهد تا بهبود‌ها و بهینه‌سازی‌های لازم را انجام دهند و بهره‌وری را افزایش دهند.

به طور خلاصه، روش تقطیر جزء به جزء با مزایای متعددی از جمله جداسازی دقیق‌تر، افزایش بازدهی، کاهش تاثیرات حرارتی و قابلیت تنظیم، به یکی از ابزارهای اساسی در فرآیندهای تولید مواد شیمیایی و صنعتی تبدیل شده است.

دستگاه تقطیر آزمایشگاهی چیست و چه کاربرد هایی دارد؟

دستگاه چهار جزء تقطیر یا ست تقطیر آزمایشگاهی از دیگر تجهیزات آزمایشگاهی است که از شیشه آلات آزمایشگاهی مختلف تشکیل شده که مناسب برای تقطیر مایعات با نقطه چوش متفاوت و جدا کردن مواد شیمیایی با ویژگی فرار بودن می باشد، این دستگاه تقطیر شیشه ای آزمایشگاهی از جمله از دستگاه های آزمایشگاهی است که برای تبدیل مواد از حالت گاز (بخار) به مایع بکار برده می شود. کاربرد های دستگاه تقطیر عبارتند از:

• جداسازی آب شیرین از آب نمک
• جداسازی نفت خام
• تقطیر نفت در پالایشگاه های نفتی و شیمیایی
• تولید آب خالص در آزمایشگاه ها برای شستشو و استریلیزاسیون
•  غذایی
•  داروسازی
•  شیمیایی برای تولید الکل، پارافین، گازودیل
• گلاب گیری
• پلایشگاه های شیمیایی و نفتی جهت تقطیر نفت

اجزای دستگاه تقطیر

دستگاه تقطیر یا ست تقطیر آزمایشگاهی که به آن برج تقطیر هم گفته می شود از ۱۶ جزء تشکیل شده که به ترتیب عبارتند از :

1. منبع گرما
2. ظروف محلول
3. در پوش
4. دماسنج برای اندازه گیری دما
5. کندانسور
6. ظرف تقطیر
7. کنترل گر گرما
8. هم زن
9. مخزن آب سرد

چگونه می توانیم از دستگاه تقطیر استفاده کنیم؟

برای انجام آزمایش تقطیر که در آزمایشگاه کالیبراسیون آزما تجهیز انجام گرفته از وسایل مورد نیاز زیر استفاده می کنیم:

• بالن ۵۰۰ سی سی
• کندانسور مارپیچ ۴۰ سانتی متری
• رابط زانویی
• قطره گیر
• بک گاز
• پایه و گیره برای نگهداری دستگاه

برای نصب و سرهم کردم دستگاه تقطیر یا ست تقطیر آزمایشگاهی ابتدا بالن آزمایشگاهی و کندانسور را به یک گیره وصل کرده و بر روی بک گاز قرار می دهیم، بعد محلول شیمیایی که قصد انجام آزمایش بر روی آن را دارید در داخل بالن بریزید و یک سر رابط زانویی را در داخل بالن قرار داده و سر دیگر آن را به کندانسور متصل کنید.

برای عایق بندی اتصالات شیشه آلات بهتره که از سیلیکون استفاده کنید اما اگر سیلیکون نداشتید می تونید از نوار تفلون استفاده کنید، بعد از اینکه یک سر دیگه به رابط زانویی متصل کردید، سر دیگر کندانسور را به قطره گیر متصل کرده و در داخل یک ارلن (مزور)  قرار می دهید.

در نهایت یک نکته ای که باید به آن توجه کنید این است که همیشه آب سرد را از قسمت انتهایی کندانسور وارد کنید و از ابتدای لوله خارج کنید.

بیشتربدانید : روتاری اواپراتور (تقطیر در خلا)