Pemisahan dengan distilasi akan semakin sederhana semakin tinggi (lebih besar dari 1) volatilitas relatif A terhadap B. Secara umum, volatilitas relatif i, j komponen i relatif terhadap j didefinisikan sebagai rasio antara rasio keseimbangan komponen i dan komponen referensi j.
K i dan K j adalah rasio kesetimbangan untuk masing-masing komponen. Komponen referensi harus selalu merupakan komponen berat (dengan titik didih tinggi). Pada caral kesetimbangan kita juga dapat mempelajari kesetimbangan cair-uap dalam termodinamika kimia.
Jika kita menyatakan untuk sistem biner tekanan total konstan, komposisi uap dan cairan dalam kesetimbangan (diagram y, x pada gambar di bawah), kita dapat dengan mudah memvisualisasikan pemisahan dengan distilasi sebagai sederhana atau kompleks. Semakin jauh dari diagonal kurva kesetimbangan, semakin mudah untuk menghilangkannya dengan distilasi. Pada gambar, pemisahan distilasi lebih sederhana daripada kasus b.
Diagram keseimbangan y, x.
Distilasi fraksional
Peralatan yang meningkatkan perpindahan panas dan massa antara uap jenuh dan aliran cairan dikenal sebagai “kolom distilasi fraksional.” Itu terdiri dari wadah silinder di dalamnya yang merupakan serangkaian pelat internal di mana uap dan cairan berperedaran dalam arus berlawanan. Dua fase yang ada di setiap “lantai” mengalami perpindahan massa dan panas dan diasumsikan bahwa mereka berada dalam keseimbangan ketika meninggalkan setiap lantai.
Di bagian atas kolom umumnya terdapat kondensor yang mengembunkan uap yang berasal dari kolom, menjadi bagian dari kondensat yang disebut refluks yang dikirim ke pelat atas.
Rasio refluks (R) disebut rasio antara laju aliran arus yang dikirim ulang dan laju aliran arus yang dihasilkan di bagian atas, yang meninggalkan kolom distilat.
Di dasar kolom terdapat revaporizer yang menguapkan sebagian aliran cairan dari dasar ke pelat bawah, di mana ia masuk dalam bentuk uap.
Arus yang ditarik di dasar kolom disebut residu, gambar di bawah ini menunjukkan diagram apa yang dimaksud dengan kolom distilasi fraksional
Skema kolom distilasi fraksional.
Efisiensi Kolom Distilasi
Pelat dalam kolom distilasi tidak sama persis dengan lantai dalam kesetimbangan. Bahkan, untuk mencapai lantai yang seimbang selalu diperlukan lebih dari satu piring. Dalam praktiknya, pemisahan di setiap lantai tidak pernah mencapai keseimbangan antara cairan dan uap dan karena alasan ini, pemisahan teoritis yang dicapai pada lantai dalam keseimbangan, pada kenyataannya, sesuai dengan lebih dari satu pelat. Rasio jumlah “tingkat” teoretis yang diperlukan untuk pemisahan dengan jumlah tingkat yang dimiliki kolom ditentukan oleh efisiensi kolom.
Efisiensi adalah fungsi dari beberapa parameter (jenis lantai, volatilitas relatif senyawa, viskositas cairan, tegangan permukaan cairan, dll.) dan biasanya dihitung berdasarkan korelasi empiris yang akan kita bicarakan pada kesempatan lain.
Jumlah lantai yang diperlukan untuk pemisahan pada dasarnya tergantung pada beberapa parameter: volatilitas relatif dari berbagai komponen, tekanan operasi dan rasio refluks. Kolom distilasi fraksional dapat dengan mudah memiliki lebih dari 100 lantai.
Situasi refluks total (semua kondensat kembali ke atas kolom, tidak ada produk yang ditarik atau pengumpanan) memungkinkan untuk menentukan jumlah minimum lantai yang diperlukan. Situasi surut minimum sesuai dengan jumlah lantai tak terbatas yang diperlukan untuk pemisahan.
Lokasi pasokan mempengaruhi jumlah lantai yang diperlukan dan seluruh operasi secara umum, sehingga pasokan harus diperkenalkan sedemikian rupa sehingga gangguan dalam sistem minimal (situasi ideal sesuai dengan komposisi dan suhu yang identik antara arus lantai pakan dan lantai pakan).