Дистилляция. Аппарат для дистилляции воды

Дистилляция (лат. distillatio - стекание каплями) - перегонка, испарение жидкости с последующим охлаждением и конденсацией паров. Предполагается, что дистилляция была изобретена арабами до X века, у Авиценны она упоминается, как метод получения эфирных масел.

• Простая дистилляция - частичное испарение кипящей жидкой смеси путём непрерывного отвода и конденсации образовавшихся паров в холодильнике. Полученный конденсат называется дистиллятом, а неиспарившаяся жидкость - кубовым остатком. Проводится при таких давлениях, когда длина своб. пробега молекул во много раз меньше, чем расстояние между пов-стями испарения жидкости и конденсации пара. Т-ра процесса при заданном давлении определяется условиями фазового равновесия между жидкостью и паром. При необходимости снижения температуры применяют дистилляция под вакуумом, а также с водяным паром или инертным газом. Распределение компонентов смеси между жидкостью и паром характеризуется коэффициент относительной летучести.

• Фракционная дистилляция (или дробная перегонка) - разделение многокомпонентных жидких смесей на отличающиеся по составу части - фракции. Основана на различии в составах многокомпонентной жидкости и образующегося из неё пара. Осуществляется путём частичного испарения легколетучих компонентов исходной смеси и последующей их конденсации. Первые (низкотемпературные) фракции полученного конденсата обогащены низкокипящими компонентами, остаток жидкой смеси - высококипящими. Для улучшения разделения фракций применяют дефлегматор.

При простой дистилляции контролируются количество жидкости в аппарате, температура ее кипения, по которой судят о составе, и скорость отгонки дистиллята. Регулируемые параметры - количество исходной смеси, расходы теплоносителя, подаваемого в аппарат для дистилляции воды, и хладагента, используемого для конденсации отгоняемого пара и охлаждения конденсата. При дистилляции в токе водяного пара регулируется также его расход. При непрерывной дистилляции регулируемыми параметрами, кроме перечисленных, являются расходы исходной смеси и продуктов разделения. При дистилляции с дефлегмацией дополнительно регулируется расход флегмы путем изменения расхода хладагента, поступающего в дефлегматор. В лабораторной практике применяют все способы дистилляции.

Конструкции аппаратов для дистилляции воды, изготовляемых обычно из стекла, весьма разнообразны и выбор их определяется главным образом физико-химическими свойствами, и количеством разделяемой смеси. Для дистилляции смесей в количествах от неск. мг до 1 г используют капилляры, трубки с шарообразными расширениями и маленькие колбы. При большем количестве исходной смеси применяют, как правило, аппараты в виде колб соответствующих размеров. Типичный лабораторный аппарат для дистилляции при атмосферном давлении показана на рис., где 1 - перегонная колба; 2 - термометр; 3 - холодильник (конденсатор); 4 - сборник дистиллята.

Дистилляция применяется в химической, лесохимической, фармацевтической и др. отраслях промышленности для грубого разделения смесей на фракции, когда не предъявляются высокие требования к чистоте получаемых продуктов, а также для очистки жидких смесей от нелетучих или малолетучих примесей; в металлургии - для отгонки из руд или рудных концентратов летучих металлов (напр., Hg и Zn). Дистилляцию с дефлегмацией применяют в нефтепереработке и лабораторной практике, дистилляция с водяным паром - в химической, нефтехимической, парфюмерной и др. отраслях промышленности для отгонки высококипящих компонентов из вязких смесей, содержащих значительные количества твердых или малолетучих жидких веществ. Также путём перегонки (однократной или многократной) на ликёро-водочных заводах получают полуфабрикат для множества алкогольных напитков: коньяка, рома, виски, а в домашних условиях - самогон.

В лабораторной практике условия дистилляции для некоторых видов продуктов стандартизованы. Наиболее известными являются ГОСТ 2177(ASTM D86) - перегонка 100 мл продукта с температурой кипения от комнатной до 400°С при атмосферном давлении. Это сделано для воспроизводимости результатов тестирования бензина, керосина, дизельного топлива, нефти, а также различных растворителей.