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真空蒸餾是種使待分離液體上方壓強小於其蒸汽壓的蒸餾方法[1]。這方法適用於蒸汽壓大於環境壓力的液體。待分離液體沸點降低，真空蒸餾不一定需要加熱。
實驗室將真空蒸餾用於沸點太高或溫度接近沸點時易起反應的液體。[2][3][4]β-胡蘿蔔素等對高溫敏感的物質須以真空蒸餾分離，可防止高溫造成的化學反應。真空蒸餾比普通蒸餾有更少殘留物。
工業真空蒸餾有幾項優點 ，沸點相近的混合物可能需要多級平衡級來分離出關鍵物質[5]，而真空蒸餾可以減少平衡級數目。煉油廠使用的真空蒸餾塔直徑可達約14米，高度可達50米，每天可處理16萬桶原油。
在大多數系統，壓力降低而相對揮發度升高。真空蒸餾增加了許多應用中關鍵產物的相對揮發度，相對揮發度越高就越易分離不同產物。意味真空蒸餾可以更少步驟達到蒸餾塔相同的分離效果。
一些反應的產物在高溫下會有副反應，真空蒸餾在工業上還可以在低壓下降低分離物質所需的溫度。
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原油是由上百種不同烴類組成的複雜混合物，分子通常由3到60粒碳原子構成，少部分烴會超出此範圍。[6]原油煉製開始於在所謂的常壓蒸餾塔中蒸餾原油，其操作壓力略高於常壓。[7][8][9]
真空蒸餾也稱為 「低溫蒸餾」。
蒸餾原油時，不要讓原油的溫度高於370到380°C很重要，在此溫度以上原油中的高分子量組分會熱裂解形成石油焦。形成的焦炭會阻塞加熱爐管，加熱爐是用於加熱原油蒸餾塔的進料物流的。阻塞還會發生在加熱爐到蒸餾塔的管路和塔本身。
可通過限制入口原油的溫度低於370到380°C來約束，這些原油是來自常壓蒸餾塔底部的完全由烴組成的沸點高於370到380°C的渣油。
為進一步蒸餾常壓蒸餾塔的渣油，必須在絕壓低至10到40mmHg（也稱托）的條件下蒸餾，這樣才能限制工作溫度低於370到380°C。
圖2是煉油廠真空蒸餾塔的簡化流程圖，它描述了塔的內部結構；圖3是煉油廠真空蒸餾塔的照片。
真空蒸餾塔中10到40mmHg的絕壓提高了單位蒸餾液體體積中形成蒸汽的體積，這種塔的直徑非常大。[10]
像圖1和圖2的蒸餾塔，直徑可達15米以上，高度可達50米，進料速度可達每日25400m³（16萬桶）。
真空蒸餾塔內部必須保證良好的汽液接觸，同時維持塔頂至塔底很低的壓力增量。因此，真空塔使用只從塔的側面抽出產品（也稱側線產物）的蒸餾塔盤。大部分塔用填料汽液接觸，因為這種填料的壓降比蒸餾塔盤低。填料既可以是整齊的金屬片，也可以是隨機填充的填料，如拉西環（Raschig rings）。
真空塔10到40mmHg的絕壓以多級蒸汽噴射器來實現。[11]
煉油工業外的其他工業通常使用尺寸小得多的真空蒸餾塔。
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