Vakuumdestillation ist ein Verfahren, bei dem flüchtige Verbindungen aus einer flüssigen Mischung abgetrennt werden, indem die Tendenz dieser Verbindungen ausgenutzt wird, bei niedrigeren Atmosphärendrücken mit erhöhter Geschwindigkeit aus der Mischung zu verdampfen, oft ohne die Temperatur zu erhöhen. Durch Einschließen einer Mischung in einen Destillationsbehälter und Verringern des Drucks werden flüchtige Verbindungen dazu gebracht, aus der Mischung zu verdampfen. Der Dampf wird dann aufgefangen und wieder zu einer Flüssigkeit kondensiert. Die Vakuumdestillation kann im kleinen Maßstab im Labor oder im industriellen Maßstab wie in Erdölraffinerien durchgeführt werden.
Jede in einer Flüssigkeit gelöste Verbindung hat bei einer bestimmten Temperatur einen Dampfdruck, der normalerweise als Bruchteil einer Standardatmosphäre ausgedrückt wird. Es ist der Druck, bei dem eine bestimmte Verbindung leicht aus einer flüssigen Lösung verdampft. Die Vakuumdestillation nutzt diese Eigenschaft, um einzelne Verbindungen aus Gemischen zu trennen, insbesondere bei der Raffination von Erdölprodukten. Die zu trennende Flüssigkeit wird in einen verschlossenen Behälter mit einem System zur Druckregulierung gegeben. Durch Verwendung bekannter Dampfdrücke bestimmter Elemente der Mischung wird der Druck verringert und manchmal die Temperatur erhöht, bis die gewünschte Verbindung beginnt zu verdampfen oder aus der Mischung auszukochen.
Nachdem die gewünschte Verbindung in Dampf umgewandelt worden ist, wird sie gesammelt, gekühlt und auf Standardatmosphärendruck zurückgebracht, um sie zu kondensieren. Es kann sogar auf einen höheren Druck als den normalen atmosphärischen Druck gebracht werden, wenn es normalerweise ein Gas ist, wie beispielsweise Kraftstoffe wie Propan, um es in eine Flüssigkeit umzuwandeln. Indem man eine Mischung wie Rohöl einer Vielzahl von Temperaturen und Drücken aussetzt, können viele verschiedene Komponenten der Mischung auf diese Weise getrennt und veredelt werden. Rohöl kann Hunderte von Kohlenwasserstoffen enthalten, und in vielen Fällen ist die Vakuumdestillation die einzige Möglichkeit, diese einfach und effizient voneinander zu trennen.
Verbindungen, die einen hohen Siedepunkt aufweisen oder deren Dämpfe bei einer Standardatmosphäre schwerer als Luft sind, eignen sich besonders für die Trennung durch Vakuumdestillation, insbesondere wenn sie in Wasser oder einem wasserhaltigen Gemisch gelöst sind. Die Vakuumdestillation ermöglicht auch die Destillation von Verbindungen bei niedrigeren Temperaturen, als dies sonst möglich wäre. Das ist nützlich für Verbindungen, die durch Erhitzen verändert oder abgebaut werden.
Die Apparate für die Vakuumdestillation können relativ einfach sein, wie sie manchmal in Labors verwendet werden, oder extrem komplex, wie die großen Türme in Erdölraffinerien. Ein Vakuumdestillationsturm in einer Erdölraffinerie kann mehrere Stockwerke hoch sein und in der Lage sein, Dutzende von Kohlenwasserstoffverbindungen zu trennen. Ein kleiner Laboraufbau kann sehr einfach sein und nicht mehr Platz einnehmen als eine Tischplatte.