La pressione in una colonna di distillazione sotto vuoto varia tipicamente da 10 a 40 mmHg (millimetri di mercurio), pari a circa il 5% della pressione atmosferica. Questa bassa pressione è fondamentale per mantenere temperature operative più basse, in genere inferiori a 370-380 °C, che aiutano a prevenire la degradazione termica dei materiali trattati.
Spiegazione dettagliata:
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Funzionamento a bassa pressione: Il processo di distillazione sotto vuoto opera a pressioni significativamente ridotte rispetto alle condizioni atmosferiche. Ciò si ottiene utilizzando pompe da vuoto in grado di abbassare la pressione all'interno della colonna di distillazione fino all'intervallo specificato di 10-40 mmHg. Questa riduzione di pressione è essenziale perché consente ai liquidi di bollire a temperature più basse, il che è particolarmente importante per i materiali sensibili al calore che potrebbero degradarsi a temperature più elevate.
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Impatto sui punti di ebollizione: Al diminuire della pressione, diminuisce anche il punto di ebollizione di un liquido. Questo principio è fondamentale per la distillazione sottovuoto. Operando a queste basse pressioni, la distillazione può essere condotta a temperature inferiori a quelle richieste dalla pressione atmosferica, preservando così l'integrità dei materiali da distillare.
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Progettazione e funzionamento della colonna: Le condizioni di bassa pressione delle colonne di distillazione sottovuoto richiedono diametri grandi per far fronte all'aumento del volume di vapore formato per volume di liquido distillato. Questa caratteristica progettuale è evidente nelle colonne che possono avere diametri di 15 metri o più e altezze fino a circa 50 metri. Queste dimensioni sono necessarie per gestire le grandi portate di alimentazione e per garantire una separazione efficiente dei componenti.
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Distillazione molecolare: A pressioni ancora più basse, in genere inferiori a 0,01 torr (1,3 Pa), viene utilizzata la distillazione molecolare. Questo processo opera nel regime di flusso molecolare libero, in cui il percorso libero medio delle molecole è paragonabile alle dimensioni dell'apparecchiatura. In questo caso, la fase gassosa esercita una pressione minima sulla sostanza e la velocità di evaporazione diventa indipendente dalla pressione. Questo metodo è particolarmente efficace per la purificazione degli oli e di altri materiali sensibili al calore, in quanto consente tempi di riscaldamento molto brevi e danni termici minimi.
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Applicazione nella raffinazione del petrolio: Nelle raffinerie di petrolio, la distillazione sotto vuoto viene utilizzata per distillare ulteriormente l'olio residuo dalla colonna di distillazione atmosferica. Le condizioni di bassa pressione impediscono all'olio di fessurarsi alle alte temperature, il che è fondamentale per mantenere la qualità e la resa dei prodotti finali.
In sintesi, la pressione in una colonna di distillazione sottovuoto viene mantenuta a un livello basso (da 10 a 40 mmHg) per facilitare la distillazione a temperature più basse, che è essenziale per il trattamento efficiente e sicuro di materiali sensibili al calore in settori come la raffinazione del petrolio e la purificazione del petrolio.
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