진공 증류는 저압을 사용하여 액체 혼합물의 성분을 분리하는 공정입니다.
압력은 일반적으로 10~40mmHg(수은 밀리미터) 또는 토르(Torr) 범위입니다.
이는 대기압의 약 5%에 해당합니다.
낮은 압력은 액체의 끓는점을 낮추는 데 매우 중요합니다.
이를 통해 더 낮은 온도에서 증류할 수 있습니다.
낮은 온도는 열에 민감한 구성 요소의 성능 저하를 방지하는 데 특히 중요합니다.
자세한 설명:
1. 저압 및 끓는점 감소
진공 증류에서는 압력이 10~40mmHg까지 크게 감소합니다.
이러한 압력 감소는 증류되는 액체의 끓는점도 그에 상응하는 감소로 이어집니다.
예를 들어, 40mmHg에서는 많은 탄화수소의 끓는점이 370~380°C 이하로 낮아질 수 있습니다.
이는 대기압에서의 끓는점보다 훨씬 낮은 온도입니다.
이는 석유 정제와 같이 끓는점이 높은 성분을 정상 끓는점까지 가열하면 품질이 저하될 수 있는 공정에서 필수적입니다.
2. 분리 효율 향상
진공 증류의 낮은 압력은 끓는점을 낮출 뿐만 아니라 증류된 액체 부피당 형성되는 증기의 부피도 증가시킵니다.
이렇게 증기 부피가 증가하면 증기-액체 평형을 유지하기 위해 컬럼 직경이 커져야 합니다.
이 때문에 진공 증류탑은 직경이 15미터를 초과할 정도로 매우 커질 수 있습니다.
3. 석유 정제에서의 응용 분야
석유 정제에서 진공 증류는 대기 증류에서 나온 잔류 오일을 추가로 처리하는 데 사용됩니다.
낮은 압력은 고온에서 분해될 수 있는 무거운 탄화수소를 분리할 수 있게 해줍니다.
이 공정은 윤활유와 왁스와 같은 고품질 제품을 생산하는 데 매우 중요합니다.
이러한 제품은 열 변질을 방지하기 위해 세심한 취급이 필요합니다.
4. 진공 증류의 장점
증류 공정에서 진공을 사용하면 여러 가지 이점이 있습니다.
여기에는 낮은 온도로 인한 제품 열화 방지가 포함됩니다.
또한 평균 체류 시간이 단축됩니다.
증류 액의 용량, 수율 및 순도가 증가합니다.
또한 진공 증류는 컬럼 크기를 작게 하여 증류탑의 자본 비용을 절감할 수 있습니다.
대신 운영 비용이 약간 높아집니다.
5. 진공 증류의 특수한 경우
단경로 증류 및 분자 증류와 같은 기술은 더 낮은 압력(대개 0.1-100 Pa 범위)을 활용합니다.
이러한 방법은 가열 시간이 매우 짧고 민감한 물질에 대한 열 손상을 최소화합니다.
이러한 기술은 고온에서 분해되기 쉬운 고분자량 유기 성분을 분리하는 데 특히 유용합니다.
요약하면, 진공 증류의 압력은 증류 공정을 최적화하기 위해 세심하게 제어됩니다.
이를 통해 열 분해를 최소화하면서 성분을 효율적으로 분리할 수 있습니다.
따라서 진공 증류는 복잡한 혼합물과 열에 민감한 물질을 다루는 산업에서 필수적인 기술입니다.
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