La pressione influisce in modo significativo sulla distillazione, modificando i punti di ebollizione dei liquidi e la velocità di distillazione.
A pressioni più basse, il punto di ebollizione di un liquido diminuisce, consentendo una distillazione più rapida a temperature più basse.
Ciò è particolarmente vantaggioso per i componenti sensibili alla temperatura, in quanto riduce il rischio di degrado dovuto all'esposizione a calore elevato.
4 fattori chiave che spiegano come la pressione influisce sulla distillazione
1. Pressione più bassa e punti di ebollizione più bassi
Il principio alla base di questo effetto è che il punto di ebollizione di un liquido è inversamente correlato alla pressione applicata.
Nella distillazione sotto vuoto, ad esempio, si utilizza una pompa a vuoto per ridurre la pressione all'interno del sistema di distillazione.
Questa riduzione di pressione consente al liquido di bollire a una temperatura inferiore a quella che raggiungerebbe alla normale pressione atmosferica.
Per esempio, l'acqua bolle a 212°F (100°C) al livello del mare, ma a una temperatura inferiore di 203°F (95°C) a Denver, CO, a causa della minore pressione atmosferica.
2. Aumento della velocità di distillazione
L'abbassamento della pressione non solo riduce il punto di ebollizione, ma aumenta anche la velocità di distillazione.
Questo perché il punto di ebollizione più basso consente al liquido di evaporare più rapidamente a parità di apporto di calore.
Nelle colonne di distillazione sottovuoto utilizzate nelle raffinerie di petrolio, il funzionamento a pressioni assolute da 10 a 40 mmHg (circa il 5% della pressione atmosferica) può limitare la temperatura operativa a meno di 370-380 °C, facilitando la separazione degli oli residui.
3. Vantaggi per i componenti sensibili alla temperatura
La capacità di distillare a temperature più basse è fondamentale per preservare l'integrità dei componenti sensibili alla temperatura.
Le alte temperature possono portare a una degradazione indesiderata o a cambiamenti nelle proprietà chimiche di questi componenti.
Distillando a pressione ridotta, questi componenti possono essere separati e purificati senza essere esposti a temperature elevate potenzialmente dannose.
4. Applicazioni pratiche in ambito industriale
Nelle applicazioni industriali, come ad esempio nelle grandi colonne di distillazione sotto vuoto delle raffinerie di petrolio, l'uso della pressione ridotta consente di separare i vari componenti a temperature più basse, il che è essenziale per un trattamento efficiente ed efficace di miscele complesse come il petrolio greggio.
Queste colonne possono essere enormi, con diametri fino a 15 metri o più, e sono in grado di trattare grandi volumi di alimentazione al giorno, evidenziando la portata e l'importanza della manipolazione della pressione nei processi di distillazione.
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