Enkelvoudige destillatie

Moderator: ArcherBarry

Gebruikersavatar
Berichten: 208

Enkelvoudige destillatie

Dag allemaal

Ik heb een vraag over een enkelvoudige destillatie van binaire mengsels. Deze zou blijkbaar enkel effectief zijn als de kooktemperaturen zeker 80°C uit elkaar liggen.

In mijn cursus zegt men dat de componenten dan met hoge zuiverheid gescheiden kunnen worden. En dat de temperatuur tijdens het overgaan van een component constant blijft. Ik zou dat laatste niet verwachten. De samenstelling van de vloeistof en damp veranderen toch steeds dus zou ik ook hier een lichte temperatuurstijging verwachten.

Het destillaat zal dus nooit echt 100% zuiver kunnen zijn?


Groetjes


Autodidact1

Berichten: 938

Re: Enkelvoudige destillatie

Je krijgt binaire mengsels inderdaad nooit 100% gescheiden. Door een fractioneerkolom te gebruiken ga je feitelijk de destuilatie een aantal keren herhalen, dus benader je wel die situatie. Probleem is echter dat de meeste mengsels een azeotropisch mengsel zijn. dat betekent dat bij een bepaalde concentratie de concentratie van de damp gelijk is aan de concentratie van de vloeistof. dan kun je het dus niet verder scheiden via desilatie.
https://nl.wikipedia.org/wiki/Azeotroop

Gebruikersavatar
Berichten: 10.002

Re: Enkelvoudige destillatie

Autodidact1 schreef:
di 26 mei 2020, 01:33
Dag allemaal

Ik heb een vraag over een enkelvoudige destillatie van binaire mengsels. Deze zou blijkbaar enkel effectief zijn als de kooktemperaturen zeker 80°C uit elkaar liggen.

In mijn cursus zegt men dat de componenten dan met hoge zuiverheid gescheiden kunnen worden. En dat de temperatuur tijdens het overgaan van een component constant blijft. Ik zou dat laatste niet verwachten. De samenstelling van de vloeistof en damp veranderen toch steeds dus zou ik ook hier een lichte temperatuurstijging verwachten.

Het destillaat zal dus nooit echt 100% zuiver kunnen zijn?


Groetjes


Autodidact1
Bij een temperatuur van 80 °C onder het kookpunt is de dampspanning van een verbinding erg laag. In een mengsel zal de dampspanning normaal gesproken nog lager zijn, behalve dan bij de uitzonderingsgevallen dat er een positieve azeotroop is. De hoeveelheid van de hoogkokende component in de damp zal daardoor verwaarloosbaar klein zijn, zeker omdat er altijd wel wat reflux zal zijn. Dat betekent dat de damp vrijwel alleen uit de laagkokende component bestaat.

Het is niet helemaal duidelijk wat er met "de temperatuur" wordt bedoeld. Als het hier over een enkelvoudige destillatie in een syntheselab gaat, dan duidt dat normaal gesproken op de temperatuur van de damp, vlak bij de ingang van de koeler. Als de damp een vrijwel constante samenstelling heeft, is die temperatuur ook constant.

De temperatuur van het mengsel zal overigens ook weinig veranderen. Het mengsel wordt uiteraard steeds rijker in de hoogkokende component, maar de temperatuur zal maar geleidelijk oplopen in de richting van het kookpunt van de hoogkokende component.

Het destillaat zal inderdaad nooit 100% zuiver zijn, maar dat geldt voor iedere destillatie, en ook voor iedere andere scheiding, hoe goed je die ook uitvoert.

Berichten: 938

Re: Enkelvoudige destillatie

Marko schreef:
di 26 mei 2020, 12:44
behalve dan bij de uitzonderingsgevallen dat er een positieve azeotroop is. De hoeveelheid van de hoogkokende component in de damp zal daardoor verwaarloosbaar klein zijn, zeker omdat er altijd wel wat reflux zal zijn. Dat betekent dat de damp vrijwel alleen uit de laagkokende component bestaat.
bij een ethanol/water azeotroop is dat nog altijd zo'n 4%. alcohol kun je daardoor via desileren niet geconcentreerder krijgen dan 96%.

Gebruikersavatar
Berichten: 10.002

Re: Enkelvoudige destillatie

Wat wil je daarmee zeggen?

Berichten: 938

Re: Enkelvoudige destillatie

Marko schreef:
do 28 mei 2020, 06:40
Wat wil je daarmee zeggen?
Dat de aanwezigheid van een azeotroop het benadderen van volledige scheiding verder bemoeilijkt. zonder azeotroop lukt het trouwens ook alleen met gefractioneerde destilatie, of herhaald destileren.

Gebruikersavatar
Berichten: 10.002

Re: Enkelvoudige destillatie

Ik snap niet goed waarom je het over het mengsel ethanol/water hebt als de topicstarter vraagt om een uitleg hoe een een kookpuntsverschil van 80 °C een enkelvoudige destillatie effectief maakt. Sowieso vraag ik me af waarom je over azeotropen begint en al helemaal waar de bewering vandaan komt dat de meeste mengsels azeotropisch zijn. Dat is niet zo, en al helemaal niet voor mengsels waarbij de kookpunten zo ver uit elkaar liggen.

Berichten: 938

Re: Enkelvoudige destillatie

Water/ethanol ligt mij om de een of andere reden aan het hart :D
De topicstarter vraagt niet expliciet om uitleg over 80 graden verschil, maar gaf dit aan omdat het in zijn cursus stond dat dat beter scheid. Het gaat dus om uitleg van het begrip scheiden op basis van kooktemperatuur en de relatie met het kooktemperatuurverschil tussen de componenten. en azeotropen spelen daarbij een rol, dus horen bij de uitleg.

Gebruikersavatar
Berichten: 892

Re: Enkelvoudige destillatie

En dat de temperatuur tijdens het overgaan van een component constant blijft. Ik zou dat laatste niet verwachten. De samenstelling van de vloeistof en damp veranderen toch steeds dus zou ik ook hier een lichte temperatuurstijging verwachten.
Waarom is dit niet duidelijk? Eén van de componenten ondergaat toch een faseovergang en dus gaat alle energie die je erin steekt naar de latente warmte van de gas fase en blijft de temperatuur constant.

Gebruikersavatar
Berichten: 208

Re: Enkelvoudige destillatie

Over azeotropen werd niet gesproken in mijn cursus.

Het was voor mij niet duidelijk dat de temperatuur constant zou blijven omdat het een binair mengsel is. Hoe ik het begrijp doorgaan mengsels een kooktraject. Dus als het initiële mengsel zijn kookpunt bereikt, dan heb je op dat moment een damp boven de kokende vloeistof die in (thermodynamisch?) evenwicht zijn met elkaar. Maar bij een iets hogere temperatuur in dat traject zijn de samenstelling van de damp en de vloeistof in de kookkolf toch weer anders? De temperatuur van de damp is ook hoger dan bij de start van koken? Daarmee dat ik een temperatuurstijging verwacht doorheen de destillatie.

Maar Ik kon de uitleg van Marko in een eerdere post goed volgen.

Toch heb ik nog een follow-up vraag. Die damp, stijgt die op als een quasi continue stroom tijdens het koken of meer als wolkjes van damp?

En ik zou mij na mijn examens wat willen verdiepen in de fysica hier achter. Welke handboeken zijn aan te raden?

Gebruikersavatar
Berichten: 10.002

Re: Enkelvoudige destillatie

HansH schreef:
do 28 mei 2020, 18:54
De topicstarter vraagt niet expliciet om uitleg over 80 graden verschil, maar gaf dit aan omdat het in zijn cursus stond dat dat beter scheid. Het gaat dus om uitleg van het begrip scheiden op basis van kooktemperatuur en de relatie met het kooktemperatuurverschil tussen de componenten. en azeotropen spelen daarbij een rol, dus horen bij de uitleg.
Dan moet je vraag denk ik nog maar eens lezen. Het gaat expliciet over waarom componenten beter gescheiden kunnen worden (bij een enkelvouige destillatie) als de kookpunten zo ver uit elkaar liggen. En verder waarom de temperatuur niet toeneemt, terwijl de samenstelling van het mengsel wel verandert. Dat is een zeer terechte vraag en een die in ieder geval toont dat de vraagsteller de basis van destillatie goed heeft begrepen.

Die vraag beantwoord je niet door te kletsen over ethanol en water die een azeotroop vormen, maar door aan te geven wat er anders is bij een groot verschil in kookpunt ten opzichte van een klein(er) verschil in kookpunt; en dat is dat in het eerste geval de samenstelling van de damp voornamelijk de laagkokende component zal bestaan, vrijwel onafhankelijk van de samenstelling van het vloeistofmengsel. Omdat bij temperaturen zo ver onder het kookpunt de dampspanning van een stof verwaarloosbaar klein is.

Azeotropen zijn hartstikke interessant bij destillaties, maar van nul komma nul belang bij het beantwoorden van deze specifieke vraag.

@autodidact: dat hangt zeer sterk van de opstelling af. In het ideale theoretische geval stijgt de damp gewoon netjes op. Maar bij het koken van een vloeistof kan ook vaak kookvertraging optreden: pas als een flinke dampbel is ontstaan ontsnapt deze uit de vloeistof. Hierbij kan de temperatuur van de vloeistof iets teruglopen, waardoor er een tijdje ook weer wat minder verdampt. Een en ander verloopt dus met wat schommelingen, ook het weer condenseren van de damp. Met enige fantasie zou je dat wolkjes kunnen noemen, maar persoonlijk vind ik dat wat vergezocht.

Naar ik begrepen heb doe je dit allemaal via zelfstudie. Het nadeel daarvan is wel dat er zo weinig praktijk bij zit. Dit soort theorie komt pas echt tot leven als je zelf een destillatie uitvoert....

Berichten: 938

Re: Enkelvoudige destillatie

Marko schreef:
vr 29 mei 2020, 00:21
Naar ik begrepen heb doe je dit allemaal via zelfstudie. Het nadeel daarvan is wel dat er zo weinig praktijk bij zit. Dit soort theorie komt pas echt tot leven als je zelf een destillatie uitvoert....
Ik weet niet van waar je dit zo hebt begrepen? Ben toevallig op dit moment betrokken bij een alcoholvrij bier project bij een locale bierbrouwerij. Daar zijn we methodes aan het onderzoeken om dat te realiseren, oa via vacuumdestilatie. Men heeft mij specifiek gevraagd vanwege mijn kennis en ervaring ;)

Berichten: 938

Re: Enkelvoudige destillatie

Marko schreef:
vr 29 mei 2020, 00:21
Dan moet je vraag denk ik nog maar eens lezen. Het gaat expliciet over waarom componenten beter gescheiden kunnen worden (bij een enkelvouige destillatie) als de kookpunten zo ver uit elkaar liggen.
De opmerking in de vraag was: 'Deze zou blijkbaar enkel effectief zijn als de kooktemperaturen zeker 80°C uit elkaar liggen.'
Dus het woordje 'blijkbaar' geeft aan dat de vraagsteller zich afvraagt of en waarom dat zo is. Dus dan kun je praten over partiele gasdruk en individuele kookpunten en andere effecten die een rol spelen bij destilatie Maar we vallen in herhaling.

Gebruikersavatar
Berichten: 10.002

Re: Enkelvoudige destillatie

HansH schreef:
vr 29 mei 2020, 14:26
Marko schreef:
vr 29 mei 2020, 00:21
Naar ik begrepen heb doe je dit allemaal via zelfstudie. Het nadeel daarvan is wel dat er zo weinig praktijk bij zit. Dit soort theorie komt pas echt tot leven als je zelf een destillatie uitvoert....
Ik weet niet van waar je dit zo hebt begrepen?
Marko schreef ook:
Marko schreef:
vr 29 mei 2020, 00:21

@autodidact:
Dus ik stel voor dat je hem of haar laat aangeven of dat inderdaad klopt.

Gebruikersavatar
Berichten: 10.002

Re: Enkelvoudige destillatie

HansH schreef:
vr 29 mei 2020, 14:41
Marko schreef:
vr 29 mei 2020, 00:21
Dan moet je vraag denk ik nog maar eens lezen. Het gaat expliciet over waarom componenten beter gescheiden kunnen worden (bij een enkelvouige destillatie) als de kookpunten zo ver uit elkaar liggen.
De opmerking in de vraag was: 'Deze zou blijkbaar enkel effectief zijn als de kooktemperaturen zeker 80°C uit elkaar liggen.'
Dus het woordje 'blijkbaar' geeft aan dat de vraagsteller zich afvraagt of en waarom dat zo is. Dus dan kun je praten over partiele gasdruk en individuele kookpunten en andere effecten die een rol spelen bij destilatie Maar we vallen in herhaling.
Andere effecten zijn niet relevant in dezen.

Reageer