증류의 종류

[모범생]

간단한 장치를 조합하여 만드는 단증류 외에도 분별증류·감압증류·수증기증류·분해증류·추출증류·평형증류·공비등증류(共沸騰蒸溜)·정밀증류·비비등증류(非沸騰蒸溜)·분자증류 등이 있다.

⑴ 분별증류:다성분 혼합물을 가열하여 끓는점마다 회수기를 받쳐 성분을 분별, 채취하는 방법이다. 이상적인 정류탑(精溜塔)을 사용하면 각 성분을 순수한 상태로 채취할 수 있다.

⑵ 감압증류:수torr(토르)에서 수십torr(1torr는 거의 수은주 1㎜의 압력) 정도로 조작하는 증류이다. 수류(水流)펌프 등을 이용하는 실험실용 방법이며, 공업적으로는 장치가 너무 커지므로 별로 이용되지 않는다.

⑶ 수증기증류:물과는 전혀 혼합되지 않는 성분과 물의 혼합계에서 평형을 이루는 증기압력은 양쪽 순수성분 증기압력의 합이 된다. 이 합이 대기압과 같아지면 끓게 된다. 즉, 물과 테레빈유(油)의 혼합물에 가열수증기를 불어 넣으면 양성분 혼합물이 기화되므로 응축, 분리가 일어난다. 끓는점이 높아 가열하면 분해되는 것이라도 비교적 저온에서 정제할 수 있다.

⑷ 분해증류:석유의 크래킹 생성물은 그 자체가 고온이므로 즉시 정류탑으로 보내어 증류조작을 한다. 그 조작을 통합하여 분해증류라 한다. 장치는 크래킹장치와 정류탑을 합쳐 분해증류장치라 한다.

⑸ 추출증류:끓는점이 비슷한 성분의 혼합물에 이용되는 증류법이다. 공비등증류와는 달리 휘발성이 작은 제 3 의 성분을 첨가하여 한쪽 증기압력을 크게 낮추어 분리를 가능하게 한다.

⑹ 평형증류:플래시증류라고 하는 경우가 많다. 성분분리를 목적으로 하지 않고, 용액을 증기와 액체로 급속히 분리하는 방법이다. 고온으로 가열한 액체 일부를 증기와 함께 채취하여 감압하면 용액은 자신의 증기와 평형을 유지하기 위해 급속히 증발한다. 석유공업에서 콜타르증류용 파이프스틸 외에 바닷물의 탈염이나 폐액처리 등에 이용되고 있다.

⑺ 공비등증류:보통 증류로는 분리하기 어려운 혼합물을 분리할 때, 제 3 의 성분을 첨가하여 공비등혼합물을 만들어 증류에 의해 분리하는 방법이다. 96무게％의 에탄올에 벤젠을 첨가하여 증류·탈수하는 방식이 좋은 본보기가 된다. 추출증류와 비교된다.

⑻ 정밀증류:다단식 증류탑을 이용, 약간의 끓는점 차이를 이용하여 혼합물 속의 성분을 분리하는 방법이다.

⑼ 비비등증류:증류는 정제할 목적으로 이루어지나, 증류의 효율면에서 보면 보일러 안의 내용물을 끓여 증기를 대량으로 생성할 조건으로 이루어지는 것이 보통이다. 그러나 불순물이 섞여 들어가는 것을 막기 위해서는 효율이 그다지 높지 않아도 되는 경우가 있다. 끓는점 이하에서도 어느 정도 증기압력이 높은 물질이라면 증기를 응축시켜 정제도를 향상시킬 수 있다. 이를 비비등증류 또는 아비등증류라 한다. 보통 끓는점까지 가열하는 형식의 증류장치에서 증류수를 만든다면 ① 용기 내면의 젖음에 의한 원수(原水)의 크리핑(creeping)현상 ② 증류시 안개의 생성에 의한 원수의 유출액으로의 유입 ③ 잔액의 불순물농도의 상승 등 3가지 원인으로 인하여 증류를 한다 해도 어느 정도 이상의 깨끗한 물을 얻을 수 없다. 특히 ② 의 안개의 혼입은 중요한 오염원이 된다. 이 안개의 생성은 끓음에 따라 액상 내부에서 기체(증기)가 생길 때 액체가 날아 흩어짐이 원인이 된다. 그래서 적외선가열 등으로 끓지 않도록 표면으로부터 천천히 증발시켜 이 증기를 응축시키면 안개에 따른 오염이 제거되므로 순도 높은 유출액이 얻어진다. 원자흡광 등 고감도 분석법에 이용되는 물, 시약 조제에 흔히 이용되는 방법이다.

⑽ 분자증류:보통의 감압증류로는 증류되지 않는, 끓는점이 높은 물질에도 응용할 수 있게 고안된 증류법이다. 압력을 10∼100torr(마이크로토르)로 가열한다. 액면과 냉각면 간격을 분자의 평균자유행로(잇따른 충돌 사이에 날 수 있는 거리의 평균)보다도 작게 하면 액면에서 벗어난 분자는 거의 냉각면에 보수(補修)되어 액화·응축이 일어난다. 평균자유행로는 분자량과 압력의 함수이므로 압력과 간격을 조정하면 다른 성분과 분리될 수 있다. 이전에는 동위원소 분리에 응용되기도 하였으나, 좀처럼 기화하지 않는 고분자물질의 증류정제나 고온에서 분해되기 쉬운 지용성 비타민류 증류 등에 이용되고 있다.