Destilleren

Destilleren is het scheiden van vloeistoffen op basis van verschil in kookpunt.

Als we een mengsel van vloeistoffen verwarmen in een kolf, zal de vluchtigste component (dat wil zeggen de component met het laagste kookpunt) het eerst gaan koken, maar de damp bevat ook al iets van de hoogstkokende component. Door de gevormde damp te leiden naar een koeler ontstaat weer een vloeistof, die we apart op kunnen vangen. Dit noemen we het destillaat. Hetgeen achterblijft in de kolf noemen we het residu. Het destillaat is nog steeds een mengsel, maar met een hoger gehalte van de vloeistof met het laagste kookpunt. Het residu is evenzeer een mengsel, maar met een hoger gehalte van de vloeistof met het hoogste kookpunt (met eventueel daarin opgeloste stoffen).

Destillatieopstelling
Bron: Particles in Motion 

Destillatiekolommen

De scheiding van twee vloeistoffen kan worden verbeterd door een destillatiekolom te gebruiken. Op de destilleerkolf plaatsen we dan een verticale buis, gevuld met glazen knikkers of ringen of andere obstakels. De damp met het hogere kookpunt (water in het mengsel alcohol/water) heeft alle gelegenheid te condenseren en weer terug te stromen in de destilleerkolf. Alleen de alcoholdamp bereikt de opening van de koeler, zodat het destillaat dan zuivere alcohol is.

 

Eenvoudige destillatie-opstelling

Video destillatie van wijn

 

Kooktraject

Gedurende zo’n destillatie behoudt het mengsel niet hetzelfde kookpunt, maar zal een zogenaamd kooktraject vertonen: de temperatuur loopt op naarmate meer van de laagkokende component wordt afgedestilleerd. Door de oplopende temperatuur zal de zuiverheid van de damp steeds lager worden. Het is dus verstandig om vroeg met de destillatie te stoppen, wanneer het doel van de destillatie is om de laagkokende component zo zuiver mogelijk in handen te krijgen.
 
Echter, wanneer het doel is om de hoogkokende component zuiver over te houden, moet men langer met de destillatie doorgaan. Men kan eventueel meerdere destillatiefracties maken door het condensaat, dat in verschillende fasen wordt gevormd, gescheiden op te vangen; elke fractie heeft dan haar eigen zuiverheid.

Azeotropisch mengsel

Sommige mengsels vertonen geen kooktraject. Wanneer ze worden gekookt, heeft de dampfase precies dezelfde verhouding als de vloeistoffase. Deze mengsels, die we azeotroop noemen, kunnen we niet door destillatie scheiden.
Een bekende azeotroop is een mengsel van 96% alcohol en 4% water. Bij de kolomdestillatie van alcohol uit een waterige oplossing gaat dus geen zuivere alcohol over, maar een mengsel van 96% alcohol en 4% water, hoe lang de kolom ook is. Daarom is 'zuivere alcohol' meestal 96%.

Toepassing in de aardolieindustrie

In het groot, in fabrieken, worden destillatiekolommen veel gebruikt. Dit gebeurt bijvoorbeeld bij de olieraffinage: door ruwe aardolie (een mengsel van veel verschillende koolwaterstoffen) te destilleren bij verschillende temperaturen kan men meerdere destillatiefracties opvangen. Deze fracties worden voor verschillende doeleinden gebruikt en onder verschillende namen verkocht: zo is er bijvoorbeeld petroleum, kerosine, en stookolie. Zie ook 'Aardolieraffinage' in het thema 'Koolwaterstoffen'.
NB: raffineren betekent eigenlijk zuiveren.


Voorbeeld van een aardolieraffinaderij met meerdere destillatiekolommen voor zuivering van verschillende aardolieproducten.