정류는 분별 컬럼을 사용하여 수행되는 분별 증류의 한 형태입니다. 공정 중에 화학 시약은 증류 플라스크에서 끓고 증기는 둥근 바닥 플라스크에서 분별 컬럼으로 올라가서 부분적으로 액체로 응축됩니다. 이 액체에는 저비점 성분이 풍부하기 때문에 증류플라스크에 남아 있는 액체의 끓는점보다 낮습니다. 더 많은 증기가 플라스크에서 기둥으로 올라가면 이 응축된 액체와 열을 교환하여 액체가 다시 끓게 만들고 상승하는 증기 자체가 부분적으로 응축됩니다. 이는 새로운 액체-증기 평형을 확립하여 증기 내 끓는점이 낮은 성분의 농도를 더욱 증가시킵니다. 이 새로운 증기가 기둥을 통해 상승하면서 다시 액체로 응축되고, 상승하는 다음 증기 부분과의 열 교환을 통해 다시 한 번 끓게 됩니다. 컬럼 내에서 이러한 연속적인 응축 및 증발 주기는 끓는점이 낮은 성분으로 증기를 점진적으로 풍부하게 합니다. 따라서 컬럼을 통한 증기의 상향 이동은 일련의 반복적인 단순 증류와 유사하며 끓는점이 낮은 성분의 비율이 점차 증가합니다. 분명히 분별 컬럼은 이 공정에서 중요한 구성 요소입니다. 컬럼을 올바르게 선택하면 응축된 상단에서 나오는 증기는 순수한 저비점 물질 또는 저비점 성분이 우세한 증류액을 생성할 수 있습니다.
컬럼의 분별 용량과 효율은 각각 "이론적 단"과 "이론적 단에 해당하는 높이(HETP)"로 표현됩니다. 하나의 이론단은 단일 단순 증류에 해당합니다. 동일한 분별 용량을 갖는 컬럼이 반드시 동일한 길이를 가질 필요는 없습니다. 예를 들어, 이론단 등급이 20개인 두 기둥 A와 B를 생각해 보세요. A 기둥의 높이는 60cm이고 B 기둥의 높이는 20cm입니다. 분명히 HETP 값은 다릅니다. 이론단과 동등한 높이(HETP)는 다음과 같이 정의됩니다.
HETP=분별 컬럼 높이 / 이론단 수
A열을 분류하기 위한 HETP는 3cm이고, B열에 대한 HETP는 1cm입니다. 이 예는 분별 컬럼의 HETP가 낮을수록 단위 길이당 분별 효율이 더 높다는 것을 보여줍니다.
분별 증류를 수행할 때 컬럼 선택은 주로 주성분과 불순물 간의 끓는점 차이와 절대 끓는점 범위에 따라 달라집니다. 끓는점 차이가 100도를 초과하면 분별탑이 필요하지 않을 수 있습니다. 차이가 약 25도이면 표준 컬럼이 적합합니다. 차이가 약 10도이면 Vigreux 컬럼과 같은 고효율 컬럼이 필요합니다. 공정 중에 사용되는 열원은 일정한 가열 온도를 보장하기 위해 안정적이어야 합니다. 엄격한 제어와 꾸준한 가열을 통해서만 필요한 환류 비율을 유지할 수 있습니다. 과도한 가열 속도는 범람을 초래하고 분류 효율이 저하될 수 있습니다. 반대로, 가열이 너무 느리면 컬럼은 환류 응축기 역할만 하여 실제 증류가 발생하지 않게 됩니다. 또한, 환류와 증류액 사이의 적절한 비율이 필수적입니다. 이상적으로 환류 비율은 공정이 효과적으로 진행되도록 하기 위해 컬럼의 이론단 수와 대략 동일해야 합니다.
