분별증류

영어: Fractional distillation

한자: 分別蒸留

끓는점의 차이를 이용하여 여러 가지의 혼합물을 분리하는 증류방법.

1. 정의
2. 장치의 개요
3. 적용분야
4. 석유의 분별증류
5. 관련 항목

1. 정의

끓는점이 물질마다 다른 고유한 성질임을 응용하여 혼합물을 분리하는 방법이며, 특정한 끓는점에서 물질이 끓어 기화가 되면 그 기체를 모아서 냉각시켜 액화하는 방법이다. 한 가지의 물질만을 증류해 내는 단순증류와는 달리, 여러 가지의 혼합물을 차례로 분리해 내는 것이 다르다. 대략 1기압 하에서 끓는 점의 차가 25℃ 이하인 물질들을 분리할 때 사용되며, 주로 상온에서 액체인 혼합물을 분리할 때에 많이 쓰인다.

2. 장치의 개요

실험실에서 분별증류를 할 때에는 다음과 같은 장치가 필요하다.

  • 가열도구
  • 밑바닥이 둥근 증류용 플라스크
  • 증류된 물질을 받아내는 플라스크
  • 분별증류관(fractionating column)
  • 온도계
  • 냉각기
  • 넘침방지를 위한 끓임쪽 약간
  • 실험실에서 쓰는 일반적인 유리 용기 및 배관자재

언급된 장치들을 그림으로 나타내면 이렇게 된다.

3. 적용분야

아래의 분야에서 널리 쓰이고 있다.

  • 정유 및 석유화학산업
  • 일반 화학공업
  • 천연가스 처리
  • 극저온에서 공기의 성분 분리
  • 식음료 가공업[1]

4. 석유의 분별증류

분별증류를 대규모로 활용하고 있는 분야는 정유산업으로, 대형 증류탑과 파이프라인으로 상징되는 크고 아름다운 설비를 갖추어 원유를 연속적으로 분별증류하고 있다.

증류탑 내부의 구조는 위의 그림과 같이 간략하게 나타낼 수 있다.

원유를 가열하면, 가장 끓는점이 낮은 액화석유가스(LPG)는 25℃ 정도의 저온에서 나오고, 차례차례로 140℃까지는 가솔린, 180℃까지는 나프타, 250℃까지는 등유, 350℃ 까지는 경유가, 그 이상의 온도에서는 중유가 나온다. 이렇게 증류가 끝난 후에는 잔류유 성분이 많은 중유나 아스팔트같은 고체 등이 남게 된다. 원유도 기름이므로 온도를 더 높이면 그때는 화재, 폭발의 위험이 커지므로 더는 올리지 못하며, 올려봤자 식어서 상온으로 돌아가면 아스팔트 같은 것은 고체로 존재하므로 의미없다.

5. 관련 항목


  1. [1] 특히 증류주를 만들 때 널리 쓰인다.

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