La distillazione multicomponente è un processo chimico in cui una miscela di composti volatili si separa in base ai loro punti di ebollizione. Il processo avviene in una colonna di distillazione, un impilamento verticale di vassoi o stadi su cui coesistono componenti nelle loro fasi liquida e vapore. Man mano che la miscela risale la colonna, i composti altobollenti si concentrano sugli stadi inferiori, mentre i composti bassobollenti si concentrano sugli stadi superiori.
Le colonne di distillazione utilizzano i principi di base delle miscele di equilibrio liquido-vapore. Quando il calore viene applicato a un liquido, la temperatura del liquido aumenta fino a raggiungere il punto di ebollizione (BP). Alla BP, l’energia aggiuntiva non provoca un aumento della temperatura; piuttosto, le molecole lo usano per sfuggire alla fase liquida e diventare un gas.
L’energia assorbita dalla nuova molecola di gas non è più disponibile per riscaldare la successiva molecola liquida. Mentre il liquido bolle, si raffredda anche per l’assenza di energia che mantiene le molecole di gas in una fase gassosa. Questo raffreddamento farà condensare nuovamente alcune delle molecole di gas in liquido, rilasciando l’energia della vaporizzazione. L’energia rilasciata è in grado di riscaldare il liquido. In condizioni di equilibrio, la velocità di vaporizzazione è uguale alla velocità di condensazione.
In una colonna di distillazione multicomponente, viene stabilita una miscela di equilibrio su ogni fase. C’è una fonte costante di nuova energia fornita al fondo della colonna. Questo calore fa sì che alcune delle molecole in fase gassosa del composto più volatile su ogni stadio, quello con la PA più bassa, salgano allo stadio successivo. In questa fase più alta, la miscela cercherà di tornare all’equilibrio. Le molecole provenienti dal basso possono avere un BP troppo alto per vaporizzare in questo stadio, quindi si accumulano nella fase liquida.
Alla fine, il liquido in ogni fase si concentra in uno o più dei componenti. I flussi laterali possono essere rimossi in una o più fasi. Le correnti liquide saranno concentrate in uno o più componenti e potrebbero essere necessarie ulteriori fasi di distillazione.
Il petrolio viene tipicamente distillato in frazioni tramite distillazione multicomponente. Una frazione è una gamma di composti simili con BP vicino che possono essere trattati come un singolo composto. La benzina è un esempio. Un gas a bassa BP può essere prelevato dalla parte superiore della colonna e non richiedere ulteriori elaborazioni.
La progettazione di una distillazione multicomponente richiede calcoli complessi. I parametri di progettazione della colonna includono la specifica del numero di fasi, la fase di alimentazione della materia prima, le fasi in cui vengono rimossi i flussi di prodotto e il calore necessario per azionare la colonna. I programmi informatici specializzati per la distillazione multicomponente eseguono questi calcoli, ma gli ingegneri imparano ancora i metodi di soluzione grafica per comprendere il processo.