La pression dans une colonne de distillation sous vide est généralement comprise entre 10 et 40 mmHg (millimètres de mercure), soit environ 5 % de la pression atmosphérique. Cette faible pression est essentielle pour maintenir des températures de fonctionnement plus basses, généralement inférieures à 370 ou 380 °C, ce qui permet d'éviter la dégradation thermique des matériaux traités.
Explication détaillée :
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Fonctionnement à basse pression: Le processus de distillation sous vide fonctionne à des pressions considérablement réduites par rapport aux conditions atmosphériques. Pour ce faire, on utilise des pompes à vide capables d'abaisser la pression à l'intérieur de la colonne de distillation dans la plage spécifiée de 10 à 40 mmHg. Cette réduction de pression est essentielle car elle permet aux liquides de bouillir à des températures plus basses, ce qui est particulièrement important pour les matériaux sensibles à la chaleur qui pourraient se dégrader à des températures plus élevées.
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Impact sur les points d'ébullition: Lorsque la pression diminue, le point d'ébullition d'un liquide diminue également. Ce principe est fondamental pour la distillation sous vide. En opérant à ces basses pressions, la distillation peut être conduite à des températures inférieures à celles requises à la pression atmosphérique, préservant ainsi l'intégrité des matériaux distillés.
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Conception et fonctionnement des colonnes: Les conditions de basse pression dans les colonnes de distillation sous vide nécessitent de grands diamètres pour tenir compte de l'augmentation du volume de vapeur formé par volume de liquide distillé. Cette caractéristique est évidente dans les colonnes qui peuvent avoir des diamètres de 15 mètres ou plus et des hauteurs allant jusqu'à environ 50 mètres. Ces dimensions sont nécessaires pour gérer les grands débits d'alimentation et assurer une séparation efficace des composants.
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Distillation moléculaire: La distillation moléculaire est utilisée à des pressions encore plus basses, généralement inférieures à 0,01 torr (1,3 Pa). Ce procédé fonctionne dans le régime d'écoulement moléculaire libre où le libre parcours moyen des molécules est comparable à la taille de l'équipement. Dans ce cas, la phase gazeuse exerce une pression minimale sur la substance et le taux d'évaporation devient indépendant de la pression. Cette méthode est particulièrement efficace pour la purification des huiles et autres matériaux sensibles à la chaleur, car elle permet des temps de chauffage très courts et des dommages minimaux dus à la chaleur.
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Application au raffinage du pétrole: Dans les raffineries de pétrole, la distillation sous vide est utilisée pour poursuivre la distillation de l'huile résiduelle provenant de la colonne de distillation atmosphérique. Les conditions de basse pression empêchent le pétrole de se fissurer à haute température, ce qui est crucial pour maintenir la qualité et le rendement des produits finaux.
En résumé, la pression dans une colonne de distillation sous vide est maintenue à un faible niveau (10 à 40 mmHg) pour faciliter la distillation à des températures plus basses, ce qui est essentiel pour le traitement efficace et sûr des matériaux sensibles à la chaleur dans des industries telles que le raffinage du pétrole et la purification de l'huile.
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