Chưng cất là gì? Các phương pháp chưng cất phổ biến

Chưng cất là gì? Có những phương pháp chưng cất nào? Dầu mỏ tại các nhà máy lọc hóa dầu được chưng cất như thế nào? Trong bài viết sau đây, NSRP sẽ chia sẻ đến bạn các thông tin chi tiết về phương pháp chưng cất.

1. Chưng cất là gì?

Chưng cất là quá trình tách các hợp chất lỏng, khí dựa trên sự khác biệt về độ bay hơi hoặc nhiệt độ sôi của các cấu tử. Quá trình này thực hiện bằng cách đun sôi hỗn hợp để các chất có điểm sôi thấp bay hơi trước, sau đó ngưng tụ lại thành các chất riêng biệt.

Bản chất của phương pháp chưng cất là lặp lại chu trình bay hơi và ngưng tụ nhiều lần để làm sạch các tạp chất, từ đó nâng cao độ tinh khiết của sản phẩm. Quá trình này giúp tạo ra các sản phẩm với độ tinh khiết cao và là bước quan trọng trong việc sản xuất các hợp chất như cồn, hay dầu mỏ.

Mô hình chưng cất đơn giản

Ứng dụng của chưng cất rất đa dạng, từ ngành công nghiệp sinh học, thực phẩm đến hóa chất. Các ngành như sản xuất cồn, tinh dầu, điều chế oxy, và lọc dầu đều sử dụng phương pháp này để thu được các sản phẩm có chất lượng cao.

2. Các phương pháp chưng cất phổ biến hiện nay

2.1 Chưng cất đơn giản

Chưng cất đơn giản là phương pháp dùng để tách các hỗn hợp chất lỏng có điểm sôi chênh lệch lớn (thường trên 25°C), thường được áp dụng trong các sản phẩm như rượu, tinh dầu hoặc trong các ngành công nghiệp hóa chất. Quá trình bắt đầu bằng việc nạp hỗn hợp vào nồi chưng và đun nóng trực tiếp, thường sử dụng nguồn nhiệt từ củi hoặc than. Khi nhiệt độ đạt đến điểm sôi của các cấu tử, hơi nước sẽ bốc lên, mang theo các thành phần dễ bay hơi.

Hơi nước này sau đó được ngưng tụ qua một bộ phận làm lạnh, chuyển hóa thành chất lỏng và thu vào bình chứa. Các chất bã hoặc dung dịch khó bay hơi sẽ bị loại bỏ khỏi hệ thống. Đặc biệt, phần khí bốc lên có thể được hồi lưu và đưa lại nồi chưng, giúp tăng độ tinh khiết của sản phẩm cuối cùng. Phương pháp này hiệu quả trong việc sản xuất các chất lỏng có độ tinh khiết cao nhờ vào sự lặp lại quá trình ngưng tụ và bay hơi, làm giảm tối đa tạp chất còn sót lại.

2.2 Phương pháp chưng cất phân đoạn

Chưng cất phân đoạn thường được sử dụng để tách hỗn hợp chất lỏng có điểm sôi gần nhau. Quá trình này bao gồm một số bước ngưng tụ-hóa hơi (diễn ra trong một cột phân đoạn).

Chưng cất phân đoạn

Khi được đun nóng, hỗn hợp chất lỏng được chuyển thành hơi bốc lên cột phân đoạn (tháp chưng cất). Hơi lúc này nguội đi và ngưng tụ trên thành bình ngưng tụ. Hơi nóng tỏa ra từ tháp chưng cất lúc này làm nóng hơi ngưng tụ, tạo ra hơi mới. Nhiều chu trình ngưng tụ – hóa hơi như vậy diễn ra và độ tinh khiết của sản phẩm chưng cất được cải thiện và nhiều phân đoạn được lấy ra từ các điểm sôi khác nhau dọc theo tháp chưng cất.

2.3 Phương pháp chưng cất hơi nước

Chưng cất bằng hơi nước là một phương pháp hiệu quả trong việc tách các chất lỏng, đặc biệt là những cấu tử khó bay hơi hoặc không tan trong nước, dùng để tách các hợp chất không tan hoặc ít tan trong nước, điểm sôi thấp hơn khi có mặt hơi nước. Phương pháp này thường được sử dụng khi cần giảm thiểu nhiệt độ của các thành phần mà không làm chúng bị phân hủy, mất đi tính chất.

Phương pháp chưng cất bằng hơi nước

Quá trình chưng cất hơi nước bắt đầu bằng việc phun hơi nước bão hòa hoặc hơi nước quá nhiệt vào hỗn hợp chất lỏng cần chưng cất. Hơi nước sau đó sẽ khuếch tán vào các cấu tử trong hỗn hợp, giúp chúng bay hơi. Hỗn hợp hơi nước và cấu tử bay hơi sẽ được đưa vào bộ phận làm lạnh và ngưng tụ thành chất lỏng. Quá trình này tách biệt các thành phần dễ bay hơi, tạo ra sản phẩm tinh khiết mà không cần phải sử dụng nhiệt độ quá cao.

2.4 Phương pháp chưng cất chân không

Chưng cất chân không là phương pháp được sử dụng để tách các hỗn hợp chất lỏng có nhiệt độ sôi rất cao mà việc đun nóng chúng sẽ gây ra phân hủy chất đó. Chưng cất chân không là một kỹ thuật chưng cất được thực hiện trong điều kiện áp suất thấp hơn áp suất khí quyển. Việc giảm áp suất giúp làm giảm nhiệt độ sôi của các chất lỏng, tránh phân hủy hoặc biến đổi các hợp chất nhạy cảm với nhiệt độ cao. Điều này cho phép các cấu tử trong hỗn hợp sôi ở nhiệt độ thấp hơn.

Phương pháp chưng cất chân không

Thành phần trong hỗn hợp sẽ chuyển thành dạng hơi với nhiệt độ thấp hơn khi chưng ở áp suất thấp hơn. Sau đó, hơi này sẽ được làm lạnh và ngưng tụ thành chất lỏng, tách biệt các thành phần trong hỗn hợp. Phương pháp chưng cất chân không đặc biệt hữu ích trong việc thu được các hợp chất có độ tinh khiết cao mà không làm phân hủy do nhiệt độ quá cao.

Ngoài các phương pháp chưng cất phổ biến trên, còn các phương pháp chưng cất khác như: chưng cất phản ứng, chưng cất Azeotropic, chưng cất nhiệt độ thấp với các ứng dụng khác nhau trong công nghiệp.

3. Chưng cất dầu mỏ tại các nhà máy lọc hoá dầu dùng phương pháp gì?

Chưng cất dầu mỏ tại các nhà máy lọc hóa dầu chủ yếu sử dụng phương pháp chưng cất phân đoạn và chưng cất chân không. Phương pháp này hoạt động dựa trên sự khác biệt về điểm sôi giữa các thành phần trong dầu thô, cho phép tách chúng thành các sản phẩm khác nhau như xăng, dầu diesel, kerosene, và các sản phẩm hóa dầu khác.

Chưng cất tại các nhà máy hóa dầu

Trong quá trình này, dầu thô được đun nóng và đưa vào tháp chưng cất. Tháp chưng cất gồm nhiều đĩa chưng cất và các phân đoạn được lấy ra dọc theo tháp, tùy thuộc vào độ sôi của mỗi phân đoạn. Khi dầu thô nóng lên, các cấu tử sẽ bay hơi, đi qua các tầng/đĩa khác nhau của tháp chưng cất và ngưng tụ ở nhiệt độ thích hợp. Các sản phẩm thu được sau quá trình này có thể bao gồm các loại dầu nhẹ như xăng và dầu hỏa, đến các loại dầu nặng như cặn khí quyển (chưng cất khí quyển), cặn chân không (chưng cất chân không).

Việc ứng dụng tháp chưng cất đảm bảo rằng các sản phẩm từ dầu mỏ sẽ đạt được chất lượng và tính ứng dụng cao. Từ đó đáp ứng nhu cầu cho nhiều ngành công nghiệp khác nhau như năng lượng, hóa chất, và sản xuất vật liệu.

Qua bài viết trên, NSRP đã tổng hợp cho bạn các thông tin hữu ích để trả lời cho câu hỏi “chưng cất là gì?”. Phương pháp này vô cùng hữu ích và được vận dụng rộng rãi trong nhiều ngành nghề, đặc biệt là ngành công nghiệp lọc hóa dầu.