Destillatie

Schematisch overzicht van een laboratoriumopstelling voor destillatie:1: Hittebron 2: rondbodemkolf met te destilleren mengsel 3: Verbindingsstuk met vigreux 4: Thermometer 5: Liebigkoeler 6: Koelwatertoevoer 7: Koelwaterafvoer 8: Destillatiefles of opvang rondbodemkolf, opvang condensaat 9: Opening voor gastoevoer of vacuüm trekken 10: Slijpstuk/verbindingsstuk dat het condensaat opvangt 11: Thermostaat 12: Regeling roersnelheid 13: Magnetische roerder/verwarmer 14: Warmwater- of oliebad 15: Eventueel magnetische roervlo, glasparels of kooksteentje 16: Eventueel koelbad

Destillatie, distilleren of destilleren, is een proces waarbij de delen vloeistof of stoffen uit een vloeibaar mengsel worden gescheiden door selectief (op bepaalde temperaturen) koken en condenseren (damp naar vloeistof omzetten). Droge destillatie is het verhitten van vaste materialen om gasvormige producten te produceren (die kunnen condenseren tot vloeistoffen of vaste stoffen). Bij droge destillatie kunnen chemische veranderingen optreden, zoals destructieve (kapot makende) destillatie of kraken. Destillatie kan tot resultaat hebben dat er in wezen een volledige scheiding plaats vindt (bijna zuivere delen), of het kan een gedeeltelijke scheiding zijn die de hoeveelheid van bepaalde delen in het mengsel verhoogt. In beide gevallen maakt het proces gebruik van verschillen in de relatieve vluchtigheid (kookpunt verschillen) van de delen van het mengsel. In industriële toepassingen is destillatie een eenheidsbewerking van praktisch groot belang, maar het is een fysiek scheidingsproces, geen chemische reactie. Toch wordt het in de scheikunde veel gebruikt.

Kort gezegd: de te destilleren gemengde vloeistof AB wordt verhit. Een deel van de vloeistof (A) heeft een lager kookpunt en zal als eerste verdampen. Deze damp komt als eerste in het koelgedeelte en zal daar weer condenseren (van damp naar vloeistof A gaan). Het vloeistof B deel blijft achter in vloeistof AB, dat in verhouding steeds meer vloeistof B zal bevatten en steeds minder vloeistof A.

Destillatie kent vele toepassingen. Bijvoorbeeld:

De distillatie van gefermenteerde (soort rottende of gistende) producten geeft alcoholische dranken met een hoog alcohol-gehalte. Denk aan whisky, wodka of jenever uit graan en cognac uit witte druif. Dit wordt ook wel stoken genoemd.
Destillatie is een effectieve en traditionele methode van ontzilting (ontzouting).
In de aardolie- industrie is oliestabilisatie een vorm van gedeeltelijke destillatie die de dampdruk van ruwe olie verlaagt, waardoor het veilig wordt voor opslag en transport en de atmosferische uitstoot van vluchtige koolwaterstoffen worden verminderd. Bij zogeheten midstream-operaties bij olieraffinaderijen is gefractioneerde destillatie (destillatie in stappen) een belangrijke reeks van processen voor het omzetten van ruwe olie in verschillende brandstoffen en chemische grondstoffen.
Cryogene destillatie (distillatie in koude omstandigheden) leidt tot de scheiding van lucht in zijn delen - met name zuurstof, stikstof en argon - voor industrieel gebruik.
In de chemische industrie worden grote hoeveelheden ruwe vloeibare producten van chemische samenstelling gedestilleerd om ze te scheiden van andere producten, onzuiverheden of niet-gereageerde uitgangsmaterialen.
Bij het destilleren van water kan zeer zuiver water zonder verontreinigingen worden verkregen. Dit kan bijvoorbeeld dienen in strijkijzers of in radiatoren van auto's of in accu's, waar het dus geen kalk afzet.

Een installatie die wordt gebruikt voor distillatie, met name van gedistilleerde dranken, heet een distilleerderij.

Geschiedenis

De geschiedenis van de destillatie gaat terug tot de klassieke oudheid, waar het werd toegepast in de laboratoria van de alchemisten in Alexandrië, gedurende de eerste eeuwen na Christus. Vanaf de 13e eeuw werd de techniek vooral toegepast bij de productie van alcohol en alcoholische dranken. Pas tegen het einde van de 18e eeuw begon men het proces op wetenschappelijke wijze te onderzoeken. Een verbetering werd bereikt door Magelhaens (1780) door toepassing van een tegenstroomwarmtewisselaar of Liebigkoeler (5), waarbij de condensatiewarmte weer aan de voedingsstroom werd toegevoerd. Dit principe werd door Weigel toegepast bij de productie van industriële alcohol. In 1771 werd op laboratoriumschaal voor het eerst zo'n condensor toegepast door Weigel, welke in 1830 door Justus von Liebig in glas werd uitgevoerd.

Omstreeks 1800, onder het bewind van Napoleon Bonaparte, werd er op betrekkelijk grote schaal alcohol uit aardappelen geproduceerd (gemaakt), en de daaruit vervaardigde industriële alcohol werd weer gebruikt bij de vervaardiging van een vervanger voor rietsuiker.

Tot het einde van de negentiende eeuw was keteldestillatie de enige beschikbare techniek. Daarbij wordt met behulp van een destillatieketel een mengsel in twee delen gescheiden. De techniek wordt nog steeds gebruikt bij de productie van bepaalde sterke dranken. De onnauwkeurigheid die keteldestillatie met zich meebrengt, wordt in die gevallen gezien als bevorderlijk voor een rijke smaak.

Gefractioneerde destillatie

Destilleren van ruwe olie in stappen

Bij het destilleren van aardolie heb je te maken met verschillende eindproducten die ieder een eigen kookpunt hebben. Er wordt gedestilleerd in verschillende stappen. Bijvoorbeeld pentaan kookt bij 36 °C en heptaan bij 98 °C. Hiernaast zie je wat er nog meer van aardolie wordt gemaakt; teer, stookolie, diesel, kerosine (vliegtuig brandstof), benzine en LPG (een mengsel van propaan en butaan). Iedere vloeistof heeft z'n eigen kookpunt.