Перегонка

Перегонка - процесс разделения жидкой смеси путем частичного испарения и последующей конденсации паров (перехода их в жидкое состояние). Простейшая лабораторная установка для перегонки показана на с. 207. Колба для перегонки должна иметь боковой отросток, а нагревать ее следует осторожно, чтобы избежать выброса капель жидкости в холодильник-конденсатор. В холодильник противотоком подается холодная вода из водопроводного крана. Получаемый в результате перегонки продукт называют конденсатом, или дистиллятом, а то, что остается в колбе,-кубовым остатком.

Если смесь состоит из низкокипящего и высококипящего компонентов, то вначале конденсат обогащается низкокипящим веществом. Постепенно температура кипения смеси будет повышаться, и конденсат начнет обогащаться высококипящим компонентом. Можно собирать конденсат в виде отдельных порций с малым интервалом температур кипения, используя набор приемных колбочек. Такая перегонка называется дробной и применяется в лаборатории для разделения сложных смесей.

А если компоненты жидкой смеси разлагаются при температуре кипения? Как их тогда разделить? В этом случае применяют перегонку в вакууме. Температура кипения жидкости понижается с уменьшением внешнего давления, а температура ее разложения практически не связана с давлением. Для того чтобы получить разряжение в установке для перегонки жидкостей, ее через верхнюю часть приемника подсоединяют к роторному вакуум-насосу.

В производственных условиях при перегонке жидкостей создают разряжение порядка 10⁴ Па. А если нужно создать большее разряжение, то применяют пароэжекционные насосы. В них разряжение создается струей пара, вырывающегося из сопла под давлением. С помощью такого насоса можно понизить давление в аппарате примерно до 10³ Па.

Аппарат для перегонки

Особый вид перегонки - перегонка с водяным паром. Ее применяют обычно, когда нужно отогнать органический растворитель от высоковязкого или порошкообразного материала, например от полимера. Тогда через толщу жидкости пропускают ("барботируют") водяной пар. Необходимо, чтобы органическая жидкость не смешивалась с водой. В этом случае давление пара над системой равно сумме давлений над водой и органической жидкостью, и смесь будет кипеть при более низкой температуре, чем чистая вода.

Ректификационная колонна

Перегонка с однократным испарением жидкости применяется в тех случаях, когда нужно разделить компоненты, очень сильно отличающиеся по температурам кипения, или отогнать жидкость от твердого вещества. Но иногда бывает необходимо разделить смеси жидкостей с близкими температурами кипения. Даже при очень тщательной перегонке (чтобы не было уноса капель) чистые компоненты можно получать, только если много раз повторить перегонку каждой фракции (части) конденсата.

Более эффективное разделение компонентов жидкой смеси происходит в ректификационной колонне (рис. на с. 207). В ней находится множество перегородок, на которых конденсируются пары жидкой смеси и многократно контактируют с новыми порциями паров, поступающих снизу. Колонна работает по принципу противотока. Пар, поднимаясь вверх, непрерывно обогащается более летучим компонентом. Эффективность колонны, т.е. ее разделяющая способность, определяется высотой, диаметром, продолжительностью контакта между жидкостью и паром.

В промышленности используются ректификационные колонны самых различных конструкций. Работают они в большом интервале температур, могут работать под очень глубоким вакуумом или под давлением в десятки тысяч кПа.

Разделение жидкостей по температурам кипения - один из важнейших процессов химической технологии, идет ли речь о разделении компонентов нефти или жидких продуктов химического синтеза, удалении нежелательных примесей или выделении ценного продукта.