برج تقطیر چیست علوم نهم

برج تقطیر چیست علوم نهم

برج تقطیر

نفت خام، مخلوطی از هیدروکربن های مختلف است که  جداسازی این مواد  در برج تقطیر و بر اساس تفاوت در نقطه ی جوش  انجام می شود.

هیدرو کربن های سبک تر دارای نقطه جوش پایین تری هستند ، بنابر این زودتر خارج می شوند و مواد با نقطه ی جوش بالاتر سنگین ترند و در قسمت پایین برج جمع آوری می شوند.

ترکیب‌های نفت خام

نفت خام مخلوطی از صدها ترکیب به نام هیدروکربن است. البته به همراه نفت خام، همواره مقداری نمک، آب و گوگرد نیز یافت می‌شود. هیدروکربن‌ها از دو عنصر کربن و هیدروژن ساخته شده‌اند. در هر مولکول هیدروکربن، اتم‌های هیدروژن با اتم‌های کربن از طریق پیوندهای اشتراکی به یکدیگر متصل‌اند. برای نمونه، در متان که ساده‌ترین هیدروکربن است، هر اتم کربن با 4 اتم هیدروژن پیوند داده است. با افزایش تعداد کربن‌ها و هیدروژن‌ها، هیدروکربن‌های بزرگ‌تر ساخته می‌شوند. ویژگی هیدروکربن‌ها به تعداد اتم‌های سازندهٔ آنها بستگی دارد. جدول 1 برخی از هیدروکربن‌ها و دمای جوش آنها را نشان می‌دهد.

الف) چه رابطه‌ای بین دمای جوش با تعداد اتم‌های کربن در هیدروکربن‌ها وجود دارد؟

هر چه تعداد اتم‌های کربن (C) بیشتر باشد، آن ماده دیرتر به جوش می‌آید. (یعنی نقطه جوش بالاتری دارد.)

ب) کدام ترکیب دمای جوش بالاتری دارد؟ به چه دلیل؟

C₁₀H₂₀
C₆H₁₄
C₁₀H₂₀ زیرا تعداد کربن آن (10 عدد) بیشتر از تعداد کربن C₆H₁₄ (6عدد) می­‌باشد.

دمای جوش یکی از ویژگی‌های فیزیکی مواد است که به نیروی ربایش بین ذره‌های سازندهٔ آنها بستگی دارد. هرچه نیروی ربایش بین ذره‌های مایع بیشتر باشد، دمای جوش بالاتر است. در هیدروکربن‌ها با افزایش تعداد کربن، نیروی ربایش بین مولکول‌ها بیشتر می‌شود.

با توجه به شکل داده شده، مشخص کنید:

الف) کدام هیدروکربن آسان تر جاری می شود؟ چرا؟

(1)‌ چون تعداد اتم کربن آن از بقیه هیدروکربن ­های نام برده کم­تر است.

ب) هر یک از فرمول‌های زیر به کدام روغن نشان داده شده در شکل روبه رو تعلق دارد؟

1) C₁₂H₂₆ از سمت چپ شکل 1 به نام (دودکان)
2) C₂₀H₄₂ از سمت چپ شکل 3 به نام (ایکوسان)
3) C₁₇H₃₆ از سمت چپ شکل 2 به نام (هپتادکان)
4) C₂₄H₅₀ از سمت چپ شکل 4 به نام (تتراکوسان)

جدا سازی اجزای تشکیل‌دهندۀ نفت خام

اگر مخلوطی از دو هیدروکربن مایع با فرمول‌های C₆H₁₄ (با دمای جوش 68 درجۀ سانتیگراد) و C₉H₂₀ (با دمای جوش برابر با 151درجۀ سانتیگراد) در اختیار داشته باشید، چگونه آنها را از هم جدا می‌کنید؟ شکل 2 دستگاه تقطیر ساده را برای جداسازی مخلوط دو مایع نشان می‌دهد. در این دستگاه مایع‌ها براساس تفاوت در دمای جوش از هم جدا می‌شوند. به طوری که با گرما دادن، مایعی که دمای جوش پایین‌تری دارد، زودتر بخار و از مخلوط جدا می‌شود. سپس مولکول‌های بخار شده با عبور از یک لولهٔ سرد دوباره به مایع تبدیل می‌شوند و از مخلوط دو مایع جدا می‌شوند.

در پالایشگاه‌های نفت نیز اجزای نفت خام را بر همین اساس از یکدیگر جدا می‌کنند؛ اما این کار در دستگاهی پیچیده‌تر و بزرگ‌تری به نام برج تقطیر انجام می‌شود. در برج تقطیر نفت خام را گرما می‌دهند. در اثر گرما، هیدروکربن‌ها تبخیر می‌شوند و درون برج بالا می‌روند و در قسمت‌های مختلف برج از هم جدا می‌شوند. از آنجا که دمای جوش برخی از اجزای سازندهٔ نفت خام به یکدیگر بسیار نزدیک است، نمی‌توان همهٔ آنها را به طور کامل از هم جدا کرد. بلکه آنها را به صورت مخلوطی از چند هیدروکربن که دمای جوش نزدیک به هم دارند، از هم جدا می‌کنند. هریک از این مخلوط‌های هیدروکربنی جدا شده، یک برش نفتی نام دارد.

با توجه به شکل ۳ – الف، به پرسش‌های زیر پاسخ دهید:

الف) در این برج تقطیر، نفت خام را در چند بُرش جدا سازی می‌کنند؟
جواب: 8 برش نفتی

ب) دمای جوش کدام برش از بقیه بیشتر است؟
جواب: پایین‌ترین برش نفتی در ستون تقطیر (قیر)

پ) مولکول‌های موجود در کدام برش بزرگ‌تر و سنگین‌تر هستند؟ به چه دلیل؟
جواب: پایین‌ترین برش نفتی در ستون تقطیر زیرا تعداد اتم کربن آن ها از همه محصولات دیگر بیشتر است.

ت) تعداد اتم‌های کربن در مولکول ‌های کدام برش از بقیه کمتر است؟
جواب: برش بالایی که گاز است !

ث) رنگ مخلوط‌ها در کدام برش تیره‌تر است؟
جواب: پایین‌ترین برش نفتی در ستون تقطیر (قیر)