Дистиллятор — устройство для перегонки¶
Дистиллятор — аппарат (установка) для дистилляции, то есть разделения жидких смесей путём их испарения с последующей конденсацией пара. Принцип работы основан на различии в летучести компонентов смеси: более летучий компонент (имеющий более низкую температуру кипения) испаряется первым, пар отводится в холодильник, где конденсируется, и собирается в виде дистиллята. Дистилляторы применяются в химической промышленности, лабораторной практике, пищевой индустрии (производство спиртных напитков, эфирных масел), водоподготовке и других областях.
¶Принцип действия
Дистилляция основана на законе Рауля: давление пара над раствором пропорционально мольной доле компонента и давлению пара чистого вещества. При нагреве смеси пар обогащается более летучим компонентом. Полное разделение достигается многократным повторением процесса — так работает ректификация, но простой дистиллятор обеспечивает однократное испарение и конденсацию, что даёт частичное разделение.
Типичный дистиллятор состоит из:
- перегонного куба (испарителя) — ёмкости, в которой нагревается исходная смесь;
- дефлегматора (в некоторых конструкциях) — устройства для частичного возврата конденсата в зону испарения, повышающего чистоту продукта;
- холодильника (конденсатора) — теплообменника, в котором пар охлаждается и превращается в жидкость;
- приёмника (коллектора) — ёмкости для сбора дистиллята.
¶Классификация
По назначению и конструкции различают:
| Тип | Особенности |
|---|---|
| Лабораторный дистиллятор | Стеклянная или металлическая установка, применяется для очистки растворителей, получения дистиллированной воды, разделения жидких смесей |
| Промышленный дистиллятор (колонна) | Многоступенчатые ректификационные колонны высотой десятки метров, используются в нефтепереработке, химическом производстве |
| Бытовой дистиллятор | Компактные аппараты для получения дистиллированной воды, эфирных масел; самогонные аппараты (для производства спиртных напитков — в ряде стран регулируются законодательством) |
| Мобильный (полевой) дистиллятор | Установки для опреснения воды в полевых условиях, в том числе военного назначения |
По способу проведения процесса выделяют простую (однократную) дистилляцию, многократную дистилляцию и ректификацию — непрерывный процесс, реализуемый в колоннах с тарелками или насадкой, обеспечивающий высокую степень разделения.
¶Применение
¶Химическая промышленность и нефтепереработка
Крупнейшая по объёму область применения — разделение многокомпонентных смесей. В нефтеперинге ректификационные колонны разделяют нефть на фракции: бензин, керосин, дизельное топливо, мазут. В химической промышленности дистилляцией получают мономеры, растворители, кислоты и другие продукты.
¶Лабораторная практика
Лабораторные дистилляторы используются для получения дистиллированной воды (удаление солей, органических примесей), очистки растворителей от примесей, определения температур кипения и молекулярных масс веществ. В фармацевтической аналитике метод дистилляции применяется для выделения летучих компонентов.
¶Пищевая промышленность и сельское хозяйство
Дистилляторы применяются при производстве эфирных масел (лавандовое, эвкалиптовое, мятное), а также в виноделии и ликёро-водочном производстве — для получения спирта-ректификата. В некоторых странах производство крепких напитков на дистилляторах регулируется: в Российской Федерации оборот самогонного оборудования для граждан ограничен нормами законодательства.
¶Водоподготовка
Дистилляция — один из старейших способов опреснения морской воды и получения технической воды для котельных установок и электронного производства. Мобильные дистилляторы используются в военных и полевых условиях для обеспечения питьевой водой.
¶Материалы и конструкция
Лабораторные дистилляторы традиционно изготавливают из боросиликатного стекла (типы СЦС, ТС), устойчивого к температурным перепадам и агрессивным средам. Промышленные установки изготавливают из углеродистой или нержавеющей стали, в агрессивных средах — из титана, фторопласта, стеклокерамики. Бытовые аппараты обычно из нержавеющей стали марок AISI 304 и AISI 316.
¶История
Процесс дистилляции известен с античности: древнегреческие алхимики (в частности, Апий из Киликии, I век н. э.) описывали получение «морской воды» — дистилляции. В Средние века арабские алхимики (Джабир ибн Хайян, VIII век) усовершенствовали аппараты — аламбик (куб с лебединой шеей). В Европе технология распространилась в XII—XIII веках. В XVI—XVII веках дистилляция стала основой спиртового производства, а в XIX веке — промышленной ректификации.
¶Дистилляция и родственные процессы
Следует отличать дистилляцию от экстракции, выпаривания (где удаляется растворитель, а не растворённое вещество) и кристаллизации. Родственными методами являются вакуумная дистилляция (при пониженном давлении, для термолабильных веществ), азеотропная дистилляция (с добавлением азеотропообразующего агента) и молекулярная перегонка (в высоком вакууме).
¶Источники
- Введение в химическую технологию / под ред. В. В. Кузнецова. — М.: Химия.
- Романков П. Г. Основы химической технологии. — Л.: Химия.
- Большой энциклопедический словарь.
- Технология переработки природных органических сырья / под ред. В. А. Красюка.