Войти
Рисунок 1: При атмосферном давлении, диметилсульфоксид кипит при 189 ° C. Здесь в вакуумном аппарате он отгоняется в подключенную приемную колбу слева только при 70 ° C. Вакуумная дистилляция - это дистилляция, выполняемая при пониженном давлении, что позволяет очищать соединения трудно перегонять при атмосферном давлении или просто для экономии времени или энергии. Этот метод разделяет соединения на основе различий в точках кипения. Этот метод используется, когда точка кипения желаемого соединения трудно достижима или вызывает разложение соединения. Пониженное давление снижает температуру кипения соединений. Снижение точки кипения можно рассчитать с помощью номограммы температура-давление с использованием соотношения Клаузиуса – Клапейрона.
Соединения с температурой кипения ниже 150 ° C обычно можно перегонять при атмосферном давлении. Фракционная колонка позволяет разделять соединения с близкими температурами кипения. В продаже имеется множество устройств. В дополнение к ректификационному аппарату требуются вакуумный насос, источник тепла и вакуумметр. Для образцов с высокими температурами кипения обычно используется аппарат для короткой перегонки.
Роторное испарение - это распространенный метод, используемый в лабораториях для концентрирования или выделения соединения из раствора. Многие растворители летучие и легко испаряются с помощью роторного испарителя. Даже менее летучие растворители могут быть удалены роторным испарением в высоком вакууме и при нагревании. Он также используется агентствами по охране окружающей среды для определения количества растворителей в красках, покрытиях и чернилах.
Безопасность является важным фактором, когда посуда находится под вакуумом. Царапины и трещины могут привести к взрывам при приложении вакуума. Обмотка стеклянной посуды лентой, насколько это возможно, помогает предотвратить опасное рассыпание осколков стекла в случае взрыва.
Рисунок 2: Упрощенная анимация типичной вакуумной дистилляционной колонны, используемой на нефтеперерабатывающих заводах 
Рисунок 3: Крупномасштабная вакуумная дистилляционная башня на нефтеперерабатывающем заводе Fawley Промышленная вакуумная перегонка имеет несколько преимуществ. Для близкокипящих смесей может потребоваться множество стадий равновесия для разделения ключевых компонентов. Одним из способов уменьшения количества необходимых стадий является использование вакуумной перегонки. Колонны вакуумной дистилляции (как показано на рисунках 2 и 3), обычно используемые на нефтеперерабатывающих заводах, имеют диаметр до 14 метров (46 футов), высоту до 50 метров (164 футов) и скорость подачи до 25 400 метров. кубометров в сутки (160 000 баррелей в сутки).
. Вакуумная перегонка может улучшить разделение за счет:
Еще одним преимуществом вакуумной перегонки является снижение капитальных затрат за счет немного большего объема эксплуатации Стоимость. Использование вакуумной перегонки может уменьшить высоту и диаметр и, следовательно, капитальные затраты на дистилляционную колонну.
Петролеум сырая нефть представляет собой сложную смесь сотен различных углеводородных соединений, обычно содержащих от 3 до 60 углерода атомов на молекулу, хотя могут быть небольшие количества углеводородов за пределами этого диапазона. Очистка сырой нефти начинается с перегонки поступающей сырой нефти в так называемой колонне атмосферной дистилляции, работающей при давлениях немного выше атмосферного.
Вакуумная дистилляция также может называться «низкоуровневой перегонкой». -температурная перегонка ».
При перегонке сырой нефти важно не подвергать сырую нефть воздействию температур выше 370-380 ° C, потому что компоненты с высокой молекулярной массой в сырой нефти будут подвергаться термическому воздействию. крекинг и образование нефтяного кокса при температурах выше этой. Образование кокса привело бы к закупорке труб в печи, которая нагревает поток сырья в колонну перегонки сырой нефти. Забивание может также произойти в трубопроводе от печи до дистилляционной колонны, а также в самой колонне.
Ограничение, налагаемое ограничением температуры сырой нефти на входе в колонну до температуры менее 370-380 ° C, приводит к получению остаточной нефти из нижней части атмосферной дистилляционной колонны, полностью состоящей из углеводородов, температура кипения которых превышает 370-380 ° C. С.
Для дальнейшей перегонки остаточного масла из атмосферной дистилляционной колонны перегонка должна проводиться при абсолютном давлении от 10 до 40 мм рт.ст. / торр. (около 5% атмосферного давления), чтобы ограничить рабочую температуру до уровня менее 370–380 ° C.
На фиг. 2 представлена упрощенная технологическая схема вакуумной дистилляционной колонны нефтеперерабатывающего завода, на которой изображено внутреннее устройство колонны, а на фиг. 3 - фотография большой вакуумной дистилляционной колонны на нефтеперерабатывающем заводе.
Абсолютное давление от 10 до 40 мм рт. Ст. В вакуумной дистилляционной колонне увеличивает объем пара, образующегося на объем перегоняемой жидкости. В результате такие колонны имеют очень большой диаметр.
Дистилляционные колонны, такие как те, что показаны на изображениях 1 и 2, могут иметь диаметр 15 метров или более, высоту примерно до 50 метров и скорость подачи до около 25 400 кубометров в сутки (160 000 баррелей в сутки).
Внутреннее устройство вакуумной ректификационной колонны должно обеспечивать хороший парожидкостный контакт, в то же время поддерживая очень низкое повышение давления от верха колонны к низу. Следовательно, в вакуумной колонне используются тарелки для перегонки только при отводе продуктов со стороны колонны (называемых боковыми отводами). В большей части колонны используется насадочный материал для парожидкостного контакта, поскольку такая насадка имеет меньший перепад давления, чем тарелки для перегонки. Этот набивочный материал может быть либо структурированным листовым металлом, либо набивкой с произвольной разгрузкой, такой как кольца Рашига.
. Абсолютное давление от 10 до 40 мм рт. Ст. В вакуумной колонне чаще всего достигается за счет использования нескольких ступеней пароструйные эжекторы.
Многие отрасли промышленности, кроме нефтеперерабатывающей, используют вакуумную дистилляцию в гораздо меньших масштабах. Копенгагенская винокурня Empirical Spirits, основанная бывшими шеф-поварами Noma, использует этот процесс для создания духов с уникальным вкусом. Их главный дух, Helena, создается с использованием коджи, солода Pilsner и бельгийских дрожжей Saison.
Вакуумная дистилляция часто используется на крупных промышленных предприятиях как эффективный способ очистки воды. удалить соль из океанской воды, чтобы получить пресную воду. Это известно как опреснение. Океанская вода помещается под вакуум, чтобы понизить ее точку кипения, и используется источник тепла, позволяющий пресной воде выкипеть и конденсироваться. Конденсация водяного пара предотвращает попадание водяного пара в вакуумную камеру и позволяет эффекту протекать непрерывно без потери давления вакуума. Тепло, отводимое от водяного пара, отводится радиатором и передается в поступающую океанскую воду для ее предварительного нагрева. Это снижает потребность в энергии и обеспечивает гораздо более высокую эффективность за счет уменьшения потребности в тепле и использовании топлива. Некоторые формы дистилляции не используют конденсаторы, а вместо этого сжимают пар механически с помощью насоса. Он действует как тепловой насос, концентрируя тепло от пара и позволяя возвращать и повторно использовать тепло поступающим источником неочищенной воды. Существует несколько форм вакуумной перегонки воды, наиболее распространенными из которых являются многоступенчатая дистилляция, парокомпрессионное опреснение и многоступенчатая мгновенная дистилляция.
Молекулярная дистилляция - это вакуумная дистилляция при давлении ниже 0,01 торр (1,3 Па). 0,01 торр на один порядок величины выше высокого вакуума, где жидкости находятся в режиме свободномолекулярного потока, т.е. средний свободный пробег молекул сравним с размер оборудования. Газовая фаза больше не оказывает значительного давления на испаряемое вещество, и, следовательно, скорость испарения больше не зависит от давления. То есть, поскольку континуальные предположения гидродинамики больше не применимы, массоперенос регулируется молекулярной динамикой, а не гидродинамикой. Таким образом, необходим короткий путь между горячей поверхностью и холодной поверхностью, обычно путем подвешивания горячей пластины, покрытой пленкой корма, рядом с холодной пластиной с прямой видимостью между ними.
Молекулярная дистилляция используется в промышленности для очистки масел.
Простой короткий путь аппарат вакуумной дистилляции
Kugelrohr - a короткий путь аппарат вакуумной дистилляции
треугольник Перкина - для чувствительной к воздуху вакуумной дистилляции
аппарат вакуумной дистилляции
