Вакуумная дистиляция

Дистилляция – это процесс разделения жидкостей в особых условиях.

Применяется для тех смесей органических веществ, в состав которых входят компоненты с высокой температурой кипения. Также такой метод очищения жидкостей называют перегонкой.

Процесс вакуумной дистилляции используется в химической отрасли, его проводят в стенах исследовательских центров и научных лабораторий. Без этой процедуры не проходят испытания инъекционных и других медицинских жидкостей. Активное использование метода происходит в пищевом секторе. Установки вакуумной перегонки работают на нефтеперерабатывающих заводах.

Вакуумная дистилляция отличается от обычной тем, что первая проходит в условиях вакуума, а вторая – при нормальном атмосферном давлении. Однако при стандартном атмосферном давлении у некоторых жидких фракций температура кипения имеет слишком высокие значения. Длительный нагрев составов может привести к термическому распаду жидкостей. В вакуумной среде любая жидкость закипает при более низких температурах. Разница в точках кипения может составлять от 3 до 12 раз.

На химических предприятиях и в научных целях дистилляции проходит при максимальном разряжении до 1 мбар.

Для вакуумной дистилляции высокомолекулярных веществ целесообразно создавать максимальный уровень воздушного разрежения, от 10-4 до 10-5 мбар. При таком вакууме разъединяются элементы с молекулярной массой до 1200 и термо-лабильные элементы с низкой молекулярной массой. Условия использования молекулярной перегонки ограничены. Кроме перечисленных случаев, она также используется для отделения жидких фракций от смолистых веществ.

Создание особых условий с помощью вакуумного оборудования (уменьшение давления, безвоздушная среда, снижение температуры кипения) позволяет сохранить физико-химические свойства обрабатываемых компонентов. Чем глубже будет разрежение, тем больше вероятность того, что на выходе получится продукт с полностью неизменной химической структурой.

Стандартная установка для осуществления вакуумной дистилляции включает в себя:

• колбу с круглым плоским дном;
• термометр;
• капилляры;
• хладильный резервуар;
• приемный сосуд;
• манометр;
• регулирующий кран;
• предохранительный сосуд Вульфа/Тищенко;
• вакуумный насос.

Чтобы обеспечить герметичность соединений, используются патрубки, выполненные из резины, с толщиной стенок не менее 2 мм. Чаще всего используют резиновые пробки, смазанные касторовым маслом. Если прогонка жидкостей осуществляется при высоких температурах (более 60 градусов в условиях вакуума), то допустимо использовать уплотнительные элементы, выполненные из силиконового каучука или стекла, смазанного силиконовым составом.

Правильно подобранные уплотнители – ключевой момент подготовки прибора к работе. Неправильно подобранный размер уплотнений или материал не смогут обеспечить необходимую герметичность.

В зависимости от вещества и объема колбы, процесс вакуумной дистилляции может длиться от 2 и более минут. Если элемент имеет температуру плавления +350 градусов по Цельсию при атмосферном давлении, то при давлении в 0,0013 кПа точка кипения составит 100-120 градусов, а при 1,33х10(-5) кПа опустится до 50 градусов, что в 7 раз ниже изначальной нормы.

Обычно для вакуумной дистилляции используется водоструйный насос. Он имеет невысокую стоимость и не требует подвода электроэнергии. Однако механические насосы, такие как мембранные и масляные пластинчато-роторные, являются боле универсальным решением для данного применения. Для работы механических насосов не требуется подвод воды, а также при необходимости насосы могут быть выполнены в химстойком исполнении.