(1) 정류의 원리

순수한 물질을 얻기 위해서는 증류시키는 탑 안에 여러 개의 단을 만들어 상승하는 증기와 내려오는 액체가 계속적이고 반복적으로 접촉하게 하여 증류시킨다.

탑의 하부는 상부보다 높은 온도를 유지하게 한다. 따라서 탑 위에서는 끓는점이 낮은 성분이 얻어지고, 이 생성물 중에서 일부분은 탑 내로 되돌려 보내는 환류 과정을 반복한다. 그리고 탑 아래에서는 끓는점이 높은 성분이 얻어질 수 있도록 되어 있다.

이러한 과정을 정류(rectification)라 하고, 끓는점이 비슷한 다성분 혼합물의 분리에 적합하다.

                                         그림 1 정류의 흐름

(2) 정류 과정

그림 1과 같이 정류탑 내부의 온도 분포에 따라 증기가 발생한다.

탑 상부에서는 끓는점이 낮은 성분이 배출되고, 배출된 증기는 응축기에서 완전히 응축된다.

응축기에서 응축된 액체의 일부는 정류탑 최상부로 환류시키고, 나머지 응축액은 탑 상부에서 유출액으로 얻게 된다. 이 부분을 농축부라 한다.

탑 하부에서는 끓는점이 높은 성분이 내려가게 되며, 재비기(reboiler)가 설치되어 있다. 이 재배기에서는 액상을 기화시켜 탑 내로 다시 보내고, 액상의 일부는 탑 하부 생성물로 얻어진다. 이 부분을 회수부라 한다.

그리고 원액은 탑 하부 생성물과 열교환하여 가열된 상태로 공급된다.

(3) 정류 장치의 구성

정류 장치의 구성 요소는 정류탑, 가열 장치, 응축기로 크게 나눌수 있다.

정류탑은 증기와 액체를 접촉하는 장치로 단탑(plate tower)과 충전탑(packed tower)으로 나눈다.

단탑은 탑 내에 여러 개의 수평판에 포종 단, 다공판 탄, 밸브 단 등을 설치하여 증류한다.

(a) 포종형                            (b) 다공판형                         (c) 밸브형

그림 2 단탑 단의 구조

충전탑은 탑 안에 여러 가지 충전물을 쌓아서 충전물 표면과 간극에서 증기와 액체를 접촉시키면서 증류하는 방식으로 단탑에 비해 효율이 좋다.

스틸(still)이라고 하는 부분으로 다관식 가열기가 많이 쓰인다. 재배기도 스틸의 일종이며, 석유 정제 과장에는 파이프 스틸이 이용된다.

응축기(condenser)는 탑 위에 설치하여 유출된 증기를 응축하는 역할을 한다. 그리고 유출 증기의 일부만을 응축시켜 환류시키는 장치를 분축기(partial conderser)라 한다.