Во многих химических производствах обрабатываемые материалы или конечные продукты часто представляют собой смеси жидкостей, которые необходимо разделять на составные части.
Наиболее распространенным методом разделения смесей жидкостей, а также сжиженных смесей газов на составные части является перегонка (дистилляция и ректификация), применяемая в различных вариантах. Естественно, что перегонка имеет важное значение в химической технологии, особенно в связи с развитием непрерывных процессов.
Перегонка представляет собой процесс, в котором разделяемая жидкая смесь нагревается до кипения, а образующийся пар отбирается и конденсируется. В результате получают жидкость, состав которой отличается от состава первоначальной смеси. Повторяя много раз процессы испарения и конденсации, можно почти полностью разделить смесь на чистые составные части.
Процесс перегонки жидких смесей основан на том, что жидкости, составляющие смесь, обладают различной л Е тучестью. т. е. при одной и той же температуре" обладают различной Упругостью паров.
Состав пара, а следовательно, и состав жидкости, получающейся при конденсации пара, будет несколько отличаться от состава начальной смеси; легколетучего компонента в паре будет содержаться больше, чем в перегоняемой жидкости.
В простейшем виде перегонка почти не отличается от процесса выпаривания. Однако между этими двумя процессами имеется существенная разница.
Выпариванию подвергают растворы, состоящие из летучего растворителя и нелетучего растворенного твердого вещества. В результате выпаривания удаляется часть растворителя и повышается концентрация раствора, причем остаток, не превратившийся в пар, представляет собой конечный продукт.
Перегонке подвергают растворы, в которых растворитель и растворенное вещество обладают летучестью, вследствие чего в пар превращаются одновременно и растворитель и растворенное вещество в количествах, соответствующих их летучести. При перегонке происходит полное или частичное резделение раствора на составляющие его компоненты, причем в большинстве случаев конечными продуктами являются и отгон (дистиллят), и остаток, не превратившийся в пар.
Применяемые способы перегонки могут быть в основном разбиты на две группы:
простая перегонка, включая перегонку под вакуумом, перегонку с водяным паром и возгонку (сублимацию);
ректификация.
Простая перегонка применяется для разделения смесей, представляющих собой легколетучее вещество с содержанием примеси нелетучих или весьма труднолетучих веществ.
Этот способ применяют главным образом для предварительного грубого разделения сложных смесей, для очистки веществ от примесей, смол, загрязнений и т. п.
Перегонка под вакуумом и перегонка с водяным паром применяются для разделения смесей, состоящих из труднолетучего вещества, содержащего пРимесИ нелетучего вещества. Этот способ позволяет проводить разделение при температурах ниже температуры кипения труднолетучего компонента.
Возгонка, или сублимация, применяется для очистки труднолетучего продукта, содержащего примеси нелетучих или труднолетучих веществ. Этот способ основан на свойстве некоторых твердых тел, обладающих высокой упругостью паров, переходить непосредственно из твердого состояния в пар, минуя жидкое состояние.
Ректификация —широко распространенный способ наиболее полного разделения смесей летучих жидкостей, частично или целиком растворимых друг в друге. Ректификация представляет собой перегонку, которая сопровождается взаимодействием поднимающихся паров со стекающей им навстречу жидкостью (флегмой), полученной при частичной конденсации паров.