36) Расскажите о перегонке с водяным паром.

Наиболее известным примером метода перегонки в парах носи­теля является перегонка высококипящих веществ с водяным паром. Водяной пар (носитель) вводят в паровую фазу, во-первых, чтобы извлечь из нелетучего кубового остатка более летучие компоненты смеси, и, во-вторых, чтобы снизить температуру кипения и смягчить термический режим перегонки. При этом достигаются условия, близкие к тем, которые имеют место при вакуумной перегонке. Давление паров летучего вещества р₁ меньше, чем общее давле­ние системы р. Разность р — р₁ соответствует парциальному давлению водяного пара р₂. При вакуумной перегонке по мере уменьшения содержания легколетучего компонента в кубе необ­ходимо либо увеличить температуру, либо повышать вакуум. При перегонке с водяным паром требуется лишь постепенно уве­личивать расход водяного пара.

Перегонку с водяным паром применяют, главным образом, для очистки и разделения нераствормых или мало растворимых в воде веществ, например, эфирных масел, жирных кислот, спиртов жирного ряда, анилина и восков, а также бен­зинов и фракций смол различного состава. Водяной пар вытес­няет из установки воздух и предохраняет тем самым загруженный материал от окислительных процессов. Перегонка с водяным паром дает хорошие результаты при разделении смазочных масел и при отгонке веществ из сильных оснований в препаративных целях.

Перегонка с водяным паром позволяет отгонять вещества, которые при обычной перегонке в той или иной степени разла­гаются.

Суммарная упругость паров перегоняемой смеси определяется суммой упругости паров компонентов при температуре кипения смеси. Вследствие этого температура кипения при азеотропной перегонке с водой всегда ниже температуры кипе­ния воды при данном давлении.

Зная упругость паров данного вещества при температуре кипения его смеси с водой (р_А) и его молекулярный вес (М_А), можно вычислить состав образующегося азеотропа из соотношения

(6)

где W_A/ Wн₂o—весовые количества вещества и воды, а рн₂o — упругость паров воды при температуре кипения рассматриваемой смеси.

Вместо водяного пара можно применять и пары других веществ, обла­дающих следующими свойствами: малой взаимной растворимостью с выде­ляемым веществом, упругостью паров, близкой к парам воды, и низким молекулярным весом. В качестве таких веществ применялись, например,

высоко кипящие фракции нефти, ртуть и т. д., причем не обязательно, чтобы используемое вещество было непременно жидкостью.

Перегонку с водяным паром можно осуществлять как при атмосферном давлении, так и в вакууме. Подводимый пар должен быть насыщен или перегрет. Перегретый водяной пар позволяет отгонять вещества с довольно низкой упругостью паров. Такие вещества с насыщенным водяным паром отгонялись бы слишком медленно.

Прибор для перегонки с водяным паром изображен на рис. 281, а. Он состоит из парообразователя, трубки, по которой пар поступает в колбу, перегонной колбы и холодильника. В качестве парообразователя может слу­жить круглая или плоскодонная колба, а также колба Эрленмейера. Для получения большего количества водяного пара применяют металлические лучше всего медные, колбы или сосуды, снабженные водомерной трубкой. Парообразователь должен быть снабжен доходящей почти до самого дна предохранительной трубкой, через которую при охлаждении парообразователя может поступать воздух. Чтобы избежать значительного увеличения объема перегоняемой жидкости за счет конденсации водяных паров, между парообразователем и перегонной колбой иногда помещают водоотделитель. В большинстве случаев более целесообразно подогревать перегонную колбу, следя за тем, чтобы содержимое колбы имело постоян­ный объем. Во избежание переброса перегоняемой жидкости в приемник перегонную колбу следует располагать наклонно, как показано на рис. 281, а. Трубка, по которой пар поступает в колбу, должна доходить почти до самого ее дна, что позволяет наиболее экономно расходовать водяной пар. Для равномерного распределения водяного пара в перегоняемой жидкости коней трубки снабжают крупнопористым стеклянным фильтром.

Перегонку небольшого количества сравнительно легколетучего веще­ства можно осуществлять непосредственно из колбы, в которую помещают смесь вещества с достаточным количеством воды. Однако количественное выделение вещества, отгоняемого с водой (особенно для аналитических целей), из сравнительно большого количества воды чрезвычайно неудобно.