영어: Fractional distillation
한자: 分別蒸留
끓는점의 차이를 이용하여 여러 가지의 혼합물을 분리하는 증류방법.
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 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.