Кіріспе
Төмен қысымды және төмен температуралы дистилляция әдісі
Вакуумдық дистилляция немесе төмен қысымда дистилляциялау – бұл төмен қысымда жүргізілетін дистилляция түрі, ол бөлме температурасының қысымында дистилляциялау қиын болатын қосылыстарды тазартуға немесе уақытты немесе энергияны үнемдеуге мүмкіндік береді. Бұл техника қосылыстарды олардың қайнау температурасының айырмашылығына сүйене отырып бөліп шығарады. Бұл әдіс қалаған қосылыстың қайнау температурасына жету қиын болғанда немесе қосылыстың ыдырауына әкелуі мүмкін болғанда қолданылады. Төмендетілген қысым қосылыстардың қайнау температурасын төмендетеді. Қайнау температурасының төмендеуін температура-қысым номограммасы мен Клаузиус-Клапейрон теңдеуін пайдаланып есептеуге болады.
Зертханалық масштабтағы қолданулар
Қайнау температурасы 150 °C-тан төмен заттар көбінесе бөлме температурасының қысымында дистилляцияланады. Жоғары қайнау нүктесіне ие үлгілер үшін көбінесе қысқа жол дистилляциясы аппараты қолданылады. Бұл техника "Органикалық синтез" еңбегінде толыққанды көрсетілген.
Ротациялық буландыру
Ротациялық буландыру – ерітіндіден затты концентрациялау немесе бөліп алу үшін зертханаларда жиі қолданылатын әдіс. Көптеген еріткіштер ұшқыш болып келеді және оларды ротациялық буландыру арқылы оңай буландыруға болады. Тіпті нашар ұшқыш еріткіштерді де жоғары вакуум және қыздыру қолданып, ротациялық буландыру арқылы жоюға болады. Сондай-ақ, қоршаған ортаны реттеуші мекемелер бояулардың, жабындардың және сыялардың құрамындағы еріткіштердің мөлшерін анықтау үшін де оны пайдаланады.
Қауіпсіздік мәселелері
Шыны ыдыстарды вакуумдық қысымға ұшыратқанда қауіпсіздік маңызды мәселе. Сызаттар мен жарықтар вакуум қолданылғанда жарылуға (имплозияға) себеп болуы мүмкін. Жарылу жағдайында шыны сынықтарының қауіпті шашырауын болдырмау үшін, шыны ыдыстарды мүмкіндігінше таспамен орауға болады.
Мұнай өңдеудегі вакуумдық дәмдеуіш
Мұнай шикізаты – жүздеген түрлі көмірсутек қосылыстарының күрделі қоспасы, әдетте молекуласына 3-тен 60-қа дейін көміртек атомы кіреді, бірақ осы диапазондан тыс көмірсутектердің шағын мөлшері де болуы мүмкін. Шикі мұнайды тазарту атмосфералық дистилляциялық бағанада дистилляциялаудан басталады, ол атмосфералық қысымнан сәл жоғары қысыммен жұмыс істейді. 1- және 2-суреттердегідей дистилляциялық бағаналардың диаметрі 15 метрден астам, биіктігі шамамен 50 метрге дейін, ал беру жылдамдығы тәулігіне шамамен 25 400 текше метрге (немесе тәулігіне 160 000 баррель) дейін жете алады. Вакуумдық дистилляциялық бағананың ішкі құрылымдары жақсы бу-сұйық байланысын қамтамасыз етуі керек, сонымен бірге бағананың жоғарғы жағынан төменгі жағына дейін қысымның өте төмен деңгейде ұсталуын қамтамасыз етуі керек. Сондықтан вакуумдық бағанада өнімдер бағананың қабырғасынан алынатын жерлерде (жанама алу деп аталады) ғана дистилляциялық табақтар қолданылады. Бағананың көп бөлігі бу-сұйық байланысын қамтамасыз ету үшін қаптама материалдарын пайдаланады, себебі мұндай қаптама дистилляциялық табақтарға қарағанда қысымның төмендеуіне себеп болады. Бұл қаптама материалдары құрылымдық металл парақтарынан немесе Рашиг сақиналары сияқты кездейсоқ құйылған қаптамалардан болуы мүмкін. Вакуумдық бағанадағы 10-40 мм сынқ. бағ. абсолютті қысым көбінесе көп сатылы бу сорғыштарын пайдалану арқылы қамтамасыз етіледі. Мұнай өңдеу өнеркәсібінен басқа көптеген салаларда вакуумдық дистилляция көлемдік тұрғыдан аз қолданылады. Копенгагенде орналасқан Empirical Spirits компаниясы, бұрынғы Noma шеф-аспаздарының құрған дистилляция зауыты, осы процесті ерекше дәмді спирттік ішімдіктер жасау үшін пайдаланады. Олардың флагмандық өнімі – Хелена, Коджи, Pilsner малты және бельгиялық маусымдық ашытқыны пайдалану арқылы жасалады.
Үлкен ауқымды су тазарту
Вакуумдық дистилляция көбінесе ірі өнеркәсіптік қондырғыларда теңіз суынан тұзды жоюдың тиімді әдісі ретінде қолданылады, нәтижесінде таза су өндіріледі. Бұл процеске тұзсыздандыру дейді. Теңіз суының қайнау температурасын төмендету үшін вакуумға салынады, содан кейін оған жылу беріледі, бұл таза судың булануына және конденсациялануына мүмкіндік береді. Су буының конденсациялануы вакуумдық камераны су буымен толтыруға жол бермейді, соның арқасында вакуумдық қысымды жоғалтпай процесті үздіксіз жүргізуге болады. Су буының конденсациясы кезінде бөлінетін жылуды жылуды сіңіретін құрылғы алып кетеді, ол теңіз суын салқындатушы ретінде пайдаланады, сонымен қатар келіп түсетін теңіз суын алдын ала қыздырады. Дистилляцияның кейбір түрлері конденсаторларды қолданбайды, оның орнына буды сорғымен механикалық түрде қысады. Бұл жылу сорғысының принципімен жұмыс істейді, будан жылуды шоғырландырады және осы жылуды кіріс су көзіне қайтаруға және қайта пайдалануға мүмкіндік береді. Суды вакуумдық дистилляциялаудың бірнеше түрі бар, ең көп таралғандары – көп эффектілі дистилляция, буды қысу арқылы тұщыландыру және көп сатылы жылдам дистилляция.
Молекулалық дәнекерлеу
Молекулалық дистилляция – 0,01 торр (1,3 Па) қысымнан төмен вакуумдағы дистилляция. 0,01 торр – сұйықтардың молекулалық ағыс режимінде болатын жоғары вакуумнан бір рет үлкен қысым, яғни молекулалардың орташа еркін жүріс жолы жабдықтың көлемімен шамалас. Газ фазасы булануға тиіс затқа маңызды қысым түсірмейді, сондықтан булану жылдамдығы қысымға тәуелді болмайды. Демек, сұйықтық динамикасының үздіксіздік гипотезалары енді қолданылмайды, ал масса тасымалы сұйықтық динамикасы емес, молекулалық динамикамен басқарылады. Осылайша, ыстық және суық беттер арасындағы қашықтық қысқа болуы керек, әдетте, ыстық пластинаны азық пленкасымен жабылып, суық пластинаның қасына, араларында тікелей көруге болатын етіп орналастыру арқылы. Молекулалық дистилляция өнеркәсіпте майларды тазарту үшін қолданылады.