Дистиляція
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Дистиляція

Дистиляція (від латів.(латинський) distillatio — стікання краплями), перегонка, розділення рідких сумішей на фракції, що відрізняються по складу. Процес заснований на відмінності температур кипіння компонентів суміші. Залежно від фізичних властивостей компонентів рідких сумішей, що розділяються, застосовують різні способи Д.

загрузка...

  Проста Д. ( мал. 1 ) проводиться частковим випаром киплячої рідкої суміші, безперервним відведенням і подальшою конденсацією пари, що утворилася. Оскільки пари над киплячою рідкою сумішшю містять низькокиплячі компонентів більше, ніж рідина, то конденсат (званий дистилятом) збагачується, а рідина (кубовий залишок), що не випарувалася, обідняється ними. У дистиляційному кубі 1 кипить вихідна рідка суміш. Пари, що утворюються, безперервно відводяться в конденсатор 2 , де утворюється дистилят, який стікає в приймач 3 . При простій Д. вміст низькокиплячих компонентів в паровій і рідкій фазах безперервно падає. Тому склад дистиляту міняється в часі. Проста Д., здійснювана за описаною схемою, — періодичний процес. Для прискорення процесу застосовують напівбезперервні Д., при якій в дистиляційний куб безперервно поступає вихідна суміш, рівна масі вирушаючої пари.

  Фракційна Д., звана також дробовою перегонкою ( мал. 2 ), — одна з різновидів простій Д. Такую Д. застосовують для розділення суміші рідин на фракції, киплячі у вузьких інтервалах температур. При цьому дистиляти різних складів відводять (послідовно в часі) в декілька збірок. У збірку 1 поступає перша за часом порція дистиляту, найбільш багата низькокиплячими компонентамі, в збірку 2 — менш багата, в збірку 3 — ще менш багата і т.д. У кожному з цих дистилятів (фракціях) переважає один або декілька компонентів вихідної суміші з близькими температурами кипіння. Просту Д. для поліпшення розділення сумішей часто комбінують з протиточною дефлегмацією ( мал. 3 ). При цьому що утворюються в кубі 1 пари частково конденсуються в дефлегматорі 2 , конденсат (флегма) безперервно повертається в куб, а залишок пари після дефлегматора поступає в конденсатор 3 , звідки дистилят стікає в збірку 4 . Цим способом досягається більше збагачення дистиляту низькокиплячими компонентамі, т.к. прі часткової конденсації (дефлегмації) пари переважно конденсуються висококиплячі компоненти.

  Рівноважна Д. (однократний випар) характеризується випаром частини рідини і тривалим контактом пари з рідиною, що не випарувалася, до досягнення фазової рівноваги ( мал. 4 ). Суміш, що розділяється, проходіт по трубах 1 , що обігрівається зовні топковими газами. Парорідинна суміш, що утворилася при цьому, близька до рівноважного стану, поступає в сепаратора 2 для механічного відділення рідини від пари. Пари (П) з сепаратора поступають в конденсатор, звідки дистилят стікає в приймач, а рідина, що залишилася в сепараторові, відводиться в збірку. У цьому процесі співвідношення між парою і рідиною визначається матеріальним балансом і умовами фазової рівноваги. Рівноважна Д. рідко застосовується для двокомпонентних сумішей; добрі результати отримують в основному в разі багатокомпонентних сумішей, з яких можна отримати фракції, що сильно розрізняються по складу.

  Д. у струмі водяної пари або інертних газів застосовують, коли необхідно знизити температуру процесу відгону, в разі розділення нетермостійких компонентів, а також для відгону речовин з низькою температурою випару від компонентів з високою температурою випари. Бульбашки водяної пари або інертного газу барботують через шар рідини (див. Барботування ). При Д. з водяною парою суміш пари води і леткого компонента, що утворилася, відводиться з апарату і піддається конденсації і охолоджуванню. Склад пари, що утворюється в кубі, не залежить від складу рідини, а температура кипіння суміші завжди нижче за температуру кипіння кожного з компонентів при даному тиску. При Д. з інертним газом компоненти розчину випаровуються в потік газу, навіть якщо розчин не кипить, а паротворення при випарі може відбуватися при будь-яких температурах, незалежно від зовнішнього тиску, що дозволяє вести процес при низьких температурах.

  Молекулярна Д. заснована на розділенні рідких сумішей вільним їх випаром у високому вакуумі 133—13,3 мн/м 2 (10 -3 —10 -4 мм рт. ст. ) при температурі нижче за точку їх кипіння. Процес проводять при взаємному розташуванні поверхонь випару і конденсації на відстані, меншому довжини вільного пробігу молекул речовини, що переганяється. Завдяки вакууму молекули пари рухаються від випарювальної поверхні до тієї, що конденсує з мінімальним числом зіткнень. При молекулярній Д. зміна складу пари в порівнянні із складом рідини визначається відмінністю швидкостей випару компонентів. Тому цим способом можна розділяти суміші, компоненти яких володіють однаковим тиском пари. При даній температурі рідини і відповідному нею тиску пари швидкість молекулярної Д. зростає з пониженням тиску в апараті.

  Для зменшення часу дифузії молекул леткого компонента з глибини шаруючи рідини до поверхні випару процес в сучасних молекулярних кубах проводять в дуже тонких плівках рідини, що дозволяє, крім того зменшити час знаходження речовини на поверхні випару і небезпеку його термічного розкладання. Для молекулярної Д. застосовують апарати з горизонтальними і вертикальними поверхнями випару, а також що отримали найбільше промислове вживання відцентрові апарати. У останніх процес характеризується найменшими товщиною рідкої плівки (в середньому 0,05 мм ) і часом її перебування на поверхні нагріву (0,03—1,2 сік ). У відцентрових апаратах ( мал. 5 ) на випарник 1 , бистровращающийся конус (інколи диск), що є, подається суміш, що розділяється. Відцентрова сила переміщає рідину від центру до периферії (вгору). Пари речовини, що переганяється, збираються на нерухомому конденсаторі 2 , розташованому паралельно поверхні випарника, звідки дистилят безперервно відводиться. Залишок після перегонки скидається в кільцевий жолоб 3 і виводиться з куба. Для збільшення ефекту розділення встановлюють декілька апаратів послідовно.

  Молекулярну Д. застосовують для розділення і очищення високомолекулярних і термічно нестійких органічних речовин, наприклад для очищення ефірів себациновою, стеариновою, олеїновою і ін. кислот, для виділення вітамінів з риб'ячого жиру і різних рослинних олій, при виробництві медичних препаратів, вакуумних масел і ін.

  В металургії поняття Д. об'єднує пірометалургічні процеси (див. Пірометалургія ), засновані на переведенні відновлюваного металу (див. Відновлення металів ) в пароподібний стан з подальшою конденсацією. Металургійна Д. — поєднання хімічне (окислювально-відновній реакції) і фізичне (випари і конденсації) процесів. Відновлення проводять з використанням вуглецевих відновників (див. Карботермія ) або металотермічним способом (див. Металлотермія ). Можливе виділення вільного металу при окислювальному випаленні сульфідних концентратів. Міра розділення при Д. визначається відмінністю складу суміші, що переганяється, і її пари. Повнота переходу металу в газову фазу при Д. визначається відновленням металів при температурах і тиску, що забезпечують здобуття відновленого металу в пароподібному агрегатному стані.

  Літ.: Касаткин А. Р., Основні процеси і апарати хімічної технології, 8 видавництво, М., 1971; Гельперін Н. І., Дистиляція і ректифікація, М. — Л., 1947; Багатуров С. А., Теорія і розрахунок перегонки і ректифікації, М., 1961; Циборовський Я., Процеси хімічній технології, пер.(переведення) з польськ.(польський), Л., 1958; Матрозов Ст І., Апаратура для молекулярної дистиляції, М., 1954; Чижиків Д. М., Металургія важких кольорових металів, М. — Л., 1948; Лакерник М. М., Електротермія в металургії міді, свинцю і цинку, М., 1964.

  Ст Л. Пебалк.

Мал. 3 до ст. Дистиляція.

Мал. 2 до ст. Дистиляція.

Мал. 4 до ст. Дистиляція.

Мал. 5 до ст. Дистиляція.

Мал. 1 до ст. Дистиляція.