Destilleerimine

Laboratoorne destilleerimisseade.
1 – soojusallikas,
2 – destillatsiooni kolb,
3 – destillatsiooni pealis (deflegmaatoriga),
4 – termomeeter,
5 – Liebigi jahuti (kondensaator),
6 – jahutusvee sisend,
7 – jahutusvee väljund,
8 – destillaadi vastuvõtja,
9 – ühendus vaakumpumbaga,
10 – allonž (piip),
11-13 – küttekeha koos temperatuuri ja segamiskiiruse regulaatoritega,
14 – õli- (või liiva- või vee-)vann,
15 – magnetsegaja (või muud inertsed lisandid ühtlase keemise tagamiseks),
16 – jahutusnõu

Destilleerimiseks ehk destillatsiooniks nimetatakse vedeliku aurustamist keetmisel ja sellele järgnevat kondenseerimist vastuvõtjasse. See on vedelate segude korral kasutatav lahutamise (puhastamise) meetod, mis põhineb keeva segu komponentide lenduvuse erinevusel. Destillatsioon on füüsikaline lahutusmeetod, mitte keemiline reaktsioon.

Seadet, mille abil vedelikke eraldatakse lahusest, nimetatakse destilleerimisseadmeks ehk destillaatoriks.

Selle protsessi puhul lahutatavat segu keedetakse. Aurufaas on kergemini lenduvate komponentide poolest rikkam kui vedel faas, tekkivad aurud kondenseeritakse ja kogutakse destillaadina, mille koostis sarnaneb aurufaasi omaga.

Eri ainetel on erinev keemistemperatuur. Aine hakkab keema temperatuuril, mille juures tema aururõhk saab võrdseks välisrõhuga. See kehtib ka ainete segu korral. Komponendi aururõhk sõltub tema moolkontsentratsioonist ainete segus. Raoulti ja Daltoni seadustest tuleneb valem:

P_A = P_A0 • X,

kus X on komponendi moolkontsentratsioon vedelas faasis; P_A0 on puhta komponendi A aururõhk; P_A komponendi aururõhk segus. Reaalsetes süsteemides kehtib see valem ligikaudu.

Keemialaborites ja keemiatööstustes on destillatsioon väga palju kasutatav protsess ning välja on töötatud erinevaid võimalusi pakkuvad meetodid. Destilleerida võib nii pideva (tavaliselt tööstuses) kui ka tsüklilise (tavaliselt laboris) protsessina.

Destilleerimismeetodid

• Lihtdestillatsioon – kasutatakse kui vedeliku komponentide keemistemperatuuride vahe on piisavalt suur (üle 100 °C)
  • ekstraktiivset destillatsiooni (extractive distillation) kasutatakse lähedaste lenduvustega ainete korral; lisatakse ainetega segunev kõrgelt keev komponent (solvent), mis muudab erinevalt lahutatavate ainete suhtelisi lenduvusi
  • destilleeritavasse segusse lisatakse selles lahustuv sool (salt-effect distillation), mis suurendab ainete suhtelist lenduvust ja lagundab võimaliku aseotroobi
• Vaakumdestillatsioon – kasutatakse kõrge keemistäpiga vedelike korral, mis normaalrõhul destilleerimisel hakkavad lagunema
  • Rotatsioonaurusti – laboratoorne seade lahustite efektiivseks üleajamiseks
• Fraktsioneeriv destillatsioon – mõõdukalt erinevate keemistemperatuuridega vedelike lahutamine kasutades fraktsioneerimiskolonni, milles toimub korduv aurustumine ja kondensatsioon
  • Destillatsioonikolonn – fraktsioneeriva destillatsiooni või rektifikatsiooni seadme juurde kuuluv kolonn vedelate segude lahutamiseks
• Rektifikatsioon – fraktsioneeriva destillatsiooni meetod lähedase keemistemperatuuriga vedelike lahutamiseks kasutades rektifikatsioonikolonni, milles täiuslikum lahutamine saavutatakse tagasijooksu reguleerimisega
  • Rektifikatsioonikolonn – rektifikatsiooniseadme juurde kuuluv täidis-, taldrik- või kelmekolonn
• Veeaurudestillatsioon – kasutatakse kõrgelt keevate vees lahustumatute vedelike korral, mis normaalrõhul destilleerides hakkavad lagunema
  • Samaaegne destillatsioon-ekstraktsioon – hüdrofoobne veeauruga kaasadestilleerunud aine püütakse veega mitteseguneva lahustiga vastuvõtjasse
• Aseotroopne destillatsioon – kasutatakse vee (niiskuse) väljaajamiseks vedelikust aseotroobina sobiva (benseen, tolueen) lisandiga
  • Deani-Starki aparaat – vee väljaajamiseks tagasikeetmisega
• Reaktsioonidestillatsioon – reaktsiooni nõu on ka destillatsiooni kolviks
• Molekulaardestillatsioon – kasutatakse kõrgmolekulaarsete ja termiliselt ebapüsivate orgaaniliste ainete segude lahutamiseks või puhastamiseks suures vaakumis aurustamisega keemistemperatuurist madalamal temperatuuril
• Tööstuslik destillatsioon – suuremahulised destillatsioonimeetodite rakendused tootmises: keemiatööstus, põlevkivitööstus, naftakeemia, vedelkütused, toiduainetetööstus, alkohoolsed joogid jm
  • Pidev destillatsioon – tehnoloogia suuremahulisteks destillatsioonideks ilma katkestusteta, s.t lähtematerjali pideva lisamisega ja fraktsioonide pideva väljavõtmisega; vastupidine oleks perioodiline ehk annus destillatsioon
• Kuivdestillatsioon – tahke materjali õhu juurdepääsuta kuumutamisel tekkivate gaasiliste või vedelate produktide üleajamine; vähesel määral võib esineda pürolüüs
• Destruktiivne destillatsioon – orgaanilise materjali kuumutamine (tavaliselt õhu juurdepääsuta) kõrgel temperatuuril spetsiaalses destillatsiooni retordis, kusjuures suured molekulid lagunevad väiksemateks, s.t esineb pürolüüs

Destilleerimisaparatuuri näiteid

• 
  Alkeemikud kasutasid destillatsiooniks retorti
• 
  Lihtne laboratoorne destillatsiooniseade
• 
  Viinavabriku vasksed üleajamisaparaadid
• 
  Tööstuslikud destillatsiooni tornid
• 
  Rotatsioonaurusti
• 
  Veeaurudestillatsiooni seade
• 
  Vigreux' kolonn ehk deflegmaator
• 
  Lihtsaim jahuti – Liebigi jahuti
• 
  Allonž ehk "piip"
• 
  Sõrmjahuti
• 
  Claiseni destillatsioonikolb
• 
  Deani-Starki aparaadi skeem
• 
  Destillatsiooniseade vaakumis vahetatavate vastuvõtjatega

Vaata ka

• Aurustumine
• Aurustumissoojus
• Flegma
• Jahuti
• Keemine
• Keemistemperatuur
• Piiritus
• Rektifikatsioon
• Soxhleti ekstraktor
• Tagasijooks

Kirjandus

• Kanger, T.; Laasik, M. (koost). Orgaanilise keemia praktikum. Laboritehnika. Tallinn, TTÜ Kirjastus 2004, 54 lk.
• Timotheus, H.; Tuulmets, A. Orgaanilise sünteesi praktikumi laboratooriumitehnika. Tartu, 1983.