La distillazione sotto vuoto è un processo mediante il quale i composti volatili vengono separati da una miscela liquida sfruttando la tendenza di tali composti ad evaporare dalla miscela ad una velocità maggiore a pressioni atmosferiche inferiori, spesso senza aumentare la temperatura. Racchiudendo una miscela in un serbatoio di distillazione e riducendo la pressione, i composti volatili vengono indotti ad evaporare dalla miscela. Il vapore viene quindi catturato e condensato nuovamente in un liquido. La distillazione sotto vuoto può essere effettuata su piccola scala in laboratorio o su scala industriale come avviene nelle raffinerie di petrolio.
Qualsiasi composto disciolto in un liquido avrà una tensione di vapore, che di solito è espressa come frazione di un’atmosfera standard di pressione, a una temperatura specifica. È la pressione alla quale un particolare composto evapora facilmente da una soluzione liquida. La distillazione sotto vuoto utilizza questa proprietà per separare i singoli composti dalle miscele, in particolare nella raffinazione dei prodotti petroliferi. Il liquido da separare viene posto in un contenitore ermetico con sistema di regolazione della pressione. Utilizzando pressioni di vapore note di elementi specifici della miscela, la pressione viene ridotta, e talvolta la temperatura viene aumentata, fino a quando il composto desiderato inizia ad evaporare oa bollire dalla miscela.
Dopo che il composto desiderato è stato convertito in vapore, viene raccolto, raffreddato e riportato alla pressione atmosferica standard per condensarlo. Può anche essere pressurizzato a una pressione atmosferica superiore a quella standard se normalmente è un gas, come combustibili come il propano, a convertirlo in un liquido. Sottoponendo una miscela come il greggio grezzo a una varietà di temperature e pressioni, molti diversi componenti della miscela possono essere separati e raffinati in questo modo. Il petrolio greggio può contenere centinaia di idrocarburi e, in molti casi, la distillazione sotto vuoto è l’unico modo per separarli l’uno dall’altro in modo semplice ed efficiente.
I composti che hanno un alto punto di ebollizione oi cui vapori sono più pesanti dell’aria in un’atmosfera di pressione standard sono particolarmente adatti alla separazione mediante distillazione sotto vuoto, specialmente se disciolti in acqua o in una miscela contenente acqua. La distillazione sotto vuoto consente inoltre di distillare i composti a temperature più basse di quanto sarebbe altrimenti possibile. Ciò è utile per i composti che vengono alterati o scomposti dal riscaldamento.
Gli apparati per la distillazione sotto vuoto possono essere relativamente semplici, come quelli talvolta utilizzati nei laboratori, o estremamente complessi, come le grandi torri delle raffinerie di petrolio. Una torre di distillazione sotto vuoto in una raffineria di petrolio può essere alta diversi piani e può essere in grado di separare dozzine di composti di idrocarburi. Un piccolo laboratorio può essere molto semplice e occupare non più spazio di un tavolo.