La distillazione sotto vuoto è un processo che utilizza una bassa pressione per separare i componenti di una miscela liquida.
La pressione varia in genere da 10 a 40 mmHg (millimetri di mercurio) o Torr.
Si tratta di circa il 5% della pressione atmosferica.
La bassa pressione è fondamentale per ridurre il punto di ebollizione dei liquidi.
Ciò consente la distillazione a temperature più basse.
Le temperature più basse sono particolarmente importanti per evitare la degradazione dei componenti sensibili al calore.
Spiegazione dettagliata:
1. Bassa pressione e riduzione del punto di ebollizione
Nella distillazione sottovuoto, la pressione viene notevolmente ridotta, spesso fino a 10-40 mmHg.
Questa riduzione di pressione porta a una corrispondente diminuzione del punto di ebollizione dei liquidi da distillare.
Per esempio, a 40 mmHg, il punto di ebollizione di molti idrocarburi può essere ridotto a meno di 370-380 °C. Questo è significativamente inferiore al loro punto di ebollizione.
Si tratta di un valore significativamente inferiore ai loro punti di ebollizione a pressione atmosferica.
Ciò è essenziale in processi come la raffinazione del petrolio, dove i componenti ad alto punto di ebollizione possono degradarsi se riscaldati ai loro punti di ebollizione normali.
2. Maggiore efficienza di separazione
La bassa pressione nella distillazione sotto vuoto non solo abbassa il punto di ebollizione, ma aumenta anche il volume di vapore formato per volume di liquido distillato.
Questo aumento del volume di vapore richiede diametri di colonna più grandi per soddisfare l'equilibrio vapore-liquido.
Per questo motivo le colonne di distillazione sottovuoto possono essere molto grandi, talvolta superando i 15 metri di diametro.
3. Applicazione nella raffinazione del petrolio
Nel contesto della raffinazione del petrolio, la distillazione sotto vuoto viene utilizzata per elaborare ulteriormente l'olio residuo dalla distillazione atmosferica.
La bassa pressione consente di separare gli idrocarburi più pesanti che altrimenti si decomporrebbero a temperature più elevate.
Questo processo è fondamentale per la produzione di prodotti di alta qualità come gli oli lubrificanti e le cere.
Questi prodotti richiedono un'attenta manipolazione per evitare la degradazione termica.
4. Vantaggi della distillazione sotto vuoto
L'uso del vuoto nei processi di distillazione offre diversi vantaggi.
Tra questi, la prevenzione della degradazione del prodotto a causa delle temperature più basse.
Riduce inoltre il tempo medio di permanenza.
Aumenta la capacità, la resa e la purezza del distillato.
Inoltre, la distillazione sottovuoto può ridurre il costo del capitale delle colonne di distillazione, consentendo di ridurre le dimensioni delle colonne.
Ciò va a discapito di costi operativi leggermente più elevati.
5. Casi speciali di distillazione sotto vuoto
Tecniche come la distillazione a percorso breve e la distillazione molecolare utilizzano pressioni ancora più basse (spesso nell'intervallo 0,1-100 Pa).
Questi metodi consentono di ottenere tempi di riscaldamento molto brevi e danni termici minimi ai materiali sensibili.
Queste tecniche sono particolarmente utili per separare componenti organici ad alto peso molecolare che sono soggetti a degradazione a temperature più elevate.
In sintesi, la pressione nella distillazione sotto vuoto è attentamente controllata per ottimizzare il processo di distillazione.
Ciò garantisce una separazione efficiente dei componenti, riducendo al minimo la degradazione termica.
Ciò rende la distillazione sottovuoto una tecnica vitale nelle industrie che trattano miscele complesse e materiali sensibili al calore.
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