Дестилација

Из Википедије, слободне енциклопедије
Иди на навигацију Иди на претрагу
апарат за дестилацију

Дестилација је начин раздвајања течне смеше хемијских једињења физичким процесом испаравања а потом кондензовања састојака смеше. Користи се у циљу изоловања или пречишћавања једног или више једињења који се налазе у смеши. Са техничке стране гледишта разликују се две врсте дестилације: проста дестилација (смеша се састоји од само два елемента која треба раздвојити) и фракциона дестилација (када се смеша састоји из више фракција које треба раздвојити).

Да би дестилација била успешна, састав паре мора да се разликује од састава течности. Основни услов је разлика (што је већа то је боље) температура кључања хемијских једињења која су раздвојена. Ипак постоје смеше чији се састојци не могу раздвојити. Чак и када имају разлику у температура кључања састав паре бива једнак саставу смеше. Овакве смеше називамо азеотропска смеша, један од познатијих примера је смеша 96% алкохола и 4% воде. Дестилација када се обавља без обзира који је однос на почетку дестилације завршиће се азеотропска смеша.

Дестилација има широку примену у индустрији, поготову у рафинеријама нафте и другој хемијској индустрији. Супротан процес од дестилације који може да да исти ефекат (раздељивање смеше), је замрзавање смеше.

Историја[уреди]

Опрема за дестилацију коју је користио алхемичар Зосимос из 3. века,[1][2] судећи по византијском грчком рукопису Parisinus graces.[3]

Године 1975, Паоло Ровести (1902–1983), хемичар и фармацеут који је постао познат као „отац фитокозметике”, открио је апарат за дестилацију теракота у долини Инда у западном Пакистану, који датира од око 3000. године пне.[4] Рани докази о употреби дестилације пронађени су на акадским таблицама датираним на период око 1200. године пне, у којима се описују парфимерске операције. Таблице су пружиле текстуалне доказе да је рани примитивни облик дестилације био познат Вавилонцима древне Месопотамије.[5] Рани докази о дестилацији такође су пронађени у вези са алхемичарима који су радили у Александрији у римском Египту у 1. веку.[6] Дестилована вода се користи бар од 200. године, када је Александар Афродизијски описао тај процес.[7][8] Рад на дестилацији других течности настављен је у раном византијском Египту под Зосимусом из Панополиса у 3. веку. Дестилација је практикована на древном Индијском потконтиненту, што је видљиво из печених глинених реторти пронађених у Таксили и Чарсади у модерном Пакистану, којe датирају из раних векова нове ере. Ови „Гандарски дестилациони судови” су могли да производе веома слабa алкохолна пића, јер није било ефикасних начина за сакупљање пара на ниској температури.[9] Употреба дестилације у Кини је вероватно започела током династије Источни Хан (1. – 2. век), а дестилација пића започела је у династијама Ђин (12.-13. век) и Јужни Сунг (10.-13. век), судећи по археолошкој евиденцији.[10]

Јасни докази о дестилацији алкохола потичу од арапског хемичара Ел Киндија из 9. века у Ираку,[11][12][13][11][9] кога су описали припадници школе из Салерна у 12. веку.[6][14] Фракциону дестилацију развио је Тадео Алдероти у 13. веку.[15] Опрема за дестилацију из 12. века је пронађена на археолошком налазишту у Ћинглонгу, у провинцији Хебеј, у Кини. Дестилисана пића су била уобичајена за време династије Јуан (13.–14. век).[10]

Године 1500, немачки алхемичар Хиеронимус Браншвиг објавио је књигу с насловом Liber de arte destillandi (Књига уметности дестилације),[16] која је била прва књига у потпуности посвећена предмету дестилације. Њој је следила знатно проширена верзија из 1512. године. Године 1651, Џон Френч је објавио књигу Уметност дестилације,[17] први значајни сажети преглед пракси на енглеском, за који се тврди[18] да великим делом произилази из Браншвиговог рада. Ово укључује дијаграме са приказаним особљем у контексту описа индустријске продукције, уместо лабораториске операције.

Хиеронимус Браншвигова књига Liber de arte Distillandi de Compositis (Стразбур, 1512)[19]

Док се алхемија развијала у хемију као науку, посуде зване реторте су се користиле за дестилацију. Алембици и реторте су облици стакленог посуђа са дугим вратовима који су окренути према доле да би деловали као ваздушно хлађени кондензатори за кондензацију дестилата, који се пушта да капље према доле ради прикупљања. Касније су изумљени бакарни алембици. Заптивни спојеви су често били чврсто затворени употребом различитих смеша, на пример теста направљеног од раженог брашна.[20] Ови алембици су често имали систем хлађења око кљуна, на пример користећи хладну воду, што је чинило кондензацију алкохола ефикаснијом. Они су називани дестилационим посудама. Данас су реторте и дестилационе посуде у великој мери замењене ефикаснијим дестилационим методама у већини индустријских процеса. Ипак, дестилациона посуда се и даље широко користи за издвајање неких финих алкохола, као што су коњак, шкотски виски, ирски виски, текила и неке водке. Дестилационе посуде направљене од разних материјала (дрво, глина, нерђајући челик) користе кријумчари алкохола у разним земљама. Мали казани се такође продају за употребу у домаћој производњи[21] цветне воде или етеричних уља.

Рани облици дестилације обухватали су шаржне процесе користећи један уређај за испаравање и један за кондензацију. Чистоћа је побољшана даљњом дестилацијом кондензата. Веће количине су прерађене једноставним понављањем дестилације. Хемичари су према неким наводима извели чак 500 до 600 дестилација да би добили чисто једињење.[22]

Почетком 19. века развијене су основе модерних техника, укључујући предгревање и рефлукс.[22] Године 1822, Антони Периер је развио једно од првих континуираних дестилационих постројења, а затим 1826. године, Роберт Стејн је побољшао тај дизајн увођењем колоне за дестилацију. Године 1830, Анеасу Кофеју је одобрен патент за даље побољшање дизајна.[23] Кофејево постројење за континуирану дестилацију се може сматрати архетипом модерних петрохемијских јединица. Француски инжењер Арманд Савал развио је свој парни регулатор око 1846. године.[24] Године 1877, Ернесту Солвеју је одобрен патент у САД за подну колону за дестилацију амонијака,[25] а исте и наредних година дошло је до развоја аналогних колона за дестилацију уља и алкохола.

Са појавом хемијског инжењерства као дисциплине крајем 19. века, примена научних уместо емпиријских метода постала је могућа. Развој нафтне индустрије почетком 20. века дао је подстицај за развој прецизних метода пројектовања, као што су Макаб-Тиелов метод Ернеста Тиела и Фенскова једначина. Доступност моћних рачунара омогућила је и директне рачунарске симулације дестилационих колона.

Референце[уреди]

  1. ^ Gildemeister, E.; Hoffman, Fr.; translated by Edward Kremers (1913). The Volatile Oils. 1. New York: Wiley. стр. 203. 
  2. ^ Bryan H. Bunch; Alexander Hellemans (2004). The History of Science and Technology. Houghton Mifflin Harcourt. стр. 88. ISBN 978-0-618-22123-3. 
  3. ^ Berthelot, Marcelin (1887–1888) Collection des anciens alchimistes grecs. 3 vol., Paris, p. 161
  4. ^ Rhind, Jennifer Peace; Pirie, David (2012). Essential Oils: A Handbook for Aromatherapy Practice (на језику: енглески). Singing Dragon. стр. 14. ISBN 9781848190894. 
  5. ^ Levey, Martin (1959). Chemistry and Chemical Technology in Ancient Mesopotamia. Elsevier. стр. 36. »As already mentioned, the textual evidence for Sumero-Babylonian distillation is disclosed in a group of Akkadian tablets describing perfumery operations, dated ca. 1200 B.C.« 
  6. 6,0 6,1 Forbes 1970, стр. 57, 89
  7. ^ Taylor, F. (1945). „The evolution of the still”. Annals of Science. 5 (3): 185. doi:10.1080/00033794500201451. 
  8. ^ Berthelot, M. P. E. M. (1893). „The Discovery of Alcohol and Distillation”. The Popular Science Monthly. XLIII: 85—94. Архивирано из оригинала на датум 29. 11. 2017. 
  9. 9,0 9,1 Habib, Irfan (2011), Economic History of Medieval India, 1200–1500. Pearson Education. p. 55. ISBN 9788131727911
  10. 10,0 10,1 Haw, Stephen G. (2012). „Wine, women and poison”. Marco Polo in China. Routledge. стр. 147—148. ISBN 978-1-134-27542-7. »The earliest possible period seems to be the Eastern Han dynasty ... the most likely period for the beginning of true distillation of spirits for drinking in China is during the Jin and Southern Song dynasties« 
  11. 11,0 11,1 al-Hassan, Ahmad Y. (2001), Science and Technology in Islam: Technology and applied sciences. UNESCO. pp. 65–69. ISBN 9789231038310
  12. ^ Hassan, Ahmad Y. „Alcohol and the Distillation of Wine in Arabic Sources”. History of Science and Technology in Islam. Архивирано из оригинала на датум 29. 12. 2015. Приступљено 2014-04-19. 
  13. ^ The Economist: "Liquid fire – The Arabs discovered how to distil alcohol. They still do it best, say some" Archived 22 октобар 2012 at the Wayback Machine December 18, 2003
  14. ^ Sarton, George (1975). Introduction to the history of science. R. E. Krieger Pub. Co. стр. 145. ISBN 978-0-88275-172-6. 
  15. ^ Holmyard, Eric John (1990). Alchemy. Courier Dover Publications. стр. 53. ISBN 978-0-486-26298-7. 
  16. ^ Braunschweig, Hieronymus (1500). Liber de arte destillandi, de Simplicibus [The Book of the Art of Distillation] (на језику: немачки). 
  17. ^ French, John (1651). The Art of Distillation. London: Richard Cotes. 
  18. ^ „Distillation”. Industrial & Engineering Chemistry. 28 (6): 677. 1936. doi:10.1021/ie50318a015. 
  19. ^ „The Alchemical Quest”. Science History Institute. 
  20. ^ Sealing Technique, accessed 16 November 2006.
  21. ^ Traditional Alembic Pot Still Archived 21 новембар 2006 at the Wayback Machine, accessed 16 November 2006.
  22. 22,0 22,1 Othmer, D. F. (1982) "Distillation – Some Steps in its Development", in W. F. Furter (ed) A Century of Chemical Engineering. ISBN 0-306-40895-3
  23. ^ GB 5974, Coffey, A., "Apparatus for Brewing and Distilling", published 5 August 1830, issued 5 February 1831 ; image Archived 4 фебруар 2017 at the Wayback Machine
  24. ^ Forbes 1970, стр. 323
  25. ^ US 198699, Solvay, Ernest, "Improvement in the Ammonia-Soda Manufacture", published 2 June 1876, issued 25 December 1877 

Литература[уреди]

Спољашње везе[уреди]