냉각기
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1. 개요
냉각기는 증기를 액체로 응축시키는 데 사용되는 장치이다. 18세기 후반에 개발되었으며, 다양한 디자인이 존재한다. 리비히 냉각기, 알린 냉각기, 그레이엄 냉각기, 딤로트 냉각기, 프리드리히 냉각기 등 다양한 종류가 있으며, 작동 원리는 증기의 열을 제거하여 응축을 유도하는 것이다. 냉각기의 설계는 온도, 압력, 열 흐름, 물질 흐름, 캐리어 가스, 액체 혼합물, 냉각수 흐름 방향 등을 고려하여 결정된다. 분별 증류에 사용되는 비그뢰 컬럼, 스나이더 컬럼, 비드머 컬럼, 충전 컬럼 등도 냉각기의 종류에 속한다.
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| 냉각기 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 명칭 | 냉각기 |
| 영어 명칭 | Condenser |
| 일본어 명칭 | 冷却器 (레이캬쿠키) |
| 종류 | |
| 리비히 냉각기 | 가장 단순한 형태의 냉각기이며, 내부 관과 외부 관으로 구성되어 있다. |
| 그라함 냉각기 | 내부 관이 코일 형태로 되어 있어 표면적을 넓힌 냉각기이다. |
| 앨린 냉각기 | 내부 관에 여러 개의 볼록한 부분이 있어 표면적을 넓힌 냉각기이다. |
| 딤로트 냉각기 | 외부 관에 코일 형태의 관이 감겨 있어 냉각 효율을 높인 냉각기이다. |
| 프리드리히 냉각기 | 내부 관이 나선형으로 꼬여 있어 냉각 효율을 극대화한 냉각기이다. |
| 웨스트 냉각기 | 비교적 짧고 폭이 넓은 냉각기로, 증기 압력이 낮은 물질을 냉각하는 데 사용된다. |
| 용도 | |
| 증류 | 액체를 끓여서 증기로 만들고, 이 증기를 냉각시켜 다시 액체로 만드는 과정에서 사용된다. |
| 유기 화학 실험 | 반응 과정에서 발생하는 증기를 냉각시켜 회수하거나, 반응 온도를 유지하는 데 사용된다. |
| 환류 | 액체를 끓여서 증기로 만들고, 이 증기를 냉각시켜 다시 액체로 만들어 반응 용기로 되돌려 보내는 과정에서 사용된다. |
| 추출 | 특정 물질을 용매를 사용하여 추출하는 과정에서, 용매 증기를 냉각시켜 회수하는 데 사용된다. |
| 작동 원리 | |
| 냉각 | 냉각기는 뜨거운 증기가 통과하는 내부 관과 냉각수가 흐르는 외부 관으로 구성되어 있다. |
| 열 교환 | 내부 관을 통과하는 증기는 외부 관의 냉각수와 열 교환을 하면서 온도가 낮아지고 액화된다. |
| 효율 | 냉각 효율은 냉각기의 종류, 냉각수의 온도와 유량, 증기의 온도와 유량 등에 따라 달라진다. |
| 추가 정보 | |
| 주의사항 | 냉각기를 사용할 때는 냉각수 공급이 원활하게 이루어지는지 확인해야 한다. 냉각수 공급이 중단되면 냉각 효율이 떨어지고, 심한 경우 냉각기가 파손될 수 있다. |
2. 역사
유스투스 폰 리비히에 의해 수냉식 응축기가 대중화된 것은 18세기 후반이며, 바이겔, 푸아소니에, 가돌린이 발명하였고, 굣틀링이 완성하였다.[2] 19세기에 화학이 널리 사용되는 과학 분야가 되면서 오늘날에도 널리 사용되는 여러 디자인이 개발되었다.
2. 1. 초기 냉각기
18세기 후반, 유스투스 폰 리비히에 의해 수냉식 응축기가 대중화되기 전까지 다양한 형태의 냉각기가 사용되었다. 바이겔, 푸아소니에, 가돌린이 초기 수냉식 응축기 개발에 기여했으며, 굣틀링이 이를 완성했다.[2]가장 단순한 형태의 냉각기는 주변 공기로 냉각되는 '직관' 형태였다. 튜브는 수직 또는 비스듬하게 고정되며, 증기는 위쪽 끝으로 들어간다. 응축열은 대류를 통해 제거된다. 레토르트의 목은 직관 냉각기의 대표적인 예시이다.
'증류기 헤드'는 또 다른 고대 유형의 공랭식 응축기이다. 둥근 용기 내벽에 증기가 응축되어 아래로 흘러내리는 구조이다.
2. 2. 현대 냉각기
파란색 영역은 냉각수를 순환시키는 부분이다.'''리비히 냉각기'''는 냉각수를 순환시키는 가장 단순한 디자인으로, 제작이 쉽고 비용이 저렴하다. 이 냉각기는 바이겔[9]과 괴틀링[10]의 이전 디자인을 개선하여 널리 사용하게 된 유스투스 폰 리비히[5][6][7][8]의 이름을 따서 명명되었다.
'''웨스트 냉각기'''는 리비히 타입의 변형으로, 더 가느다란 디자인을 가지고 있다. 융합된 좁은 냉각수 재킷은 냉각수 소비와 관련하여 보다 효율적인 냉각을 제공할 수 있다.
'''알린 냉각기''' 또는 '''구형 냉각기'''는 펠릭스 리처드 알린(1854–1915)의 이름을 따서 명명되었다.[11][12][13] 알린 냉각기는 수냉각 덮개가 있는 긴 유리관으로 구성되어 있다. 관에 있는 일련의 구형 구조는 증기 성분이 응축될 수 있는 표면적을 증가시킨다. 실험실 규모의 환류에 이상적으로 적합하며, 실제로 '''환류 냉각기'''라는 용어는 종종 이 유형을 특별히 의미한다.
'''데이비스 냉각기'''는 이중 표면 냉각기라고도 하며, 리비히 냉각기와 유사하지만 2개가 아닌 3개의 동심 유리 튜브를 사용한다. 냉각수는 바깥쪽 재킷과 중앙 튜브 모두에서 순환한다. 이는 냉각 표면적을 증가시켜 냉각기가 동등한 리비히 냉각기보다 짧을 수 있도록 한다.
'''그레이엄 냉각기'''는 냉각수 재킷이 있는 나선형 코일이 냉각기 전체 길이를 따라 흐르며 증기-응축수 경로 역할을 한다. 내부의 코일형 냉각관은 냉각을 위한 더 넓은 표면적을 제공하며, 이러한 이유로 사용하기에 가장 적합하지만, 이 냉각기의 단점은 증기가 응축되면서 관 안에서 위로 이동하여 증발하는 경향이 있어 용액 혼합물이 넘칠 수 있다는 것이다.[17]
'''코일 응축기'''는 본질적으로 냉각수-증기 구성이 반전된 그레이엄 냉각기이다. 응축기 길이를 따라 냉각수가 흐르는 나선형 코일이 있으며, 이 냉각 코일은 증기-응축 경로로 덮여 있다.
'''딤로트 냉각기'''는 오토 디므로트(Otto Dimroth)의 이름을 따서 명명되었으며, '''나선형 냉각기'''라고도 불린다. 냉각수가 위에서 아래로 흐르도록 내부 이중 나선이 있어 냉각수 입구와 출구가 모두 상단에 있다.[18][19] 증기는 하단에서 상단으로 자켓을 통과한다. 딤로트 냉각기는 기존의 코일 냉각기보다 더 효과적이다.
'''콜드 핑거'''는 내부에서 냉각되는 수직 튜브 형태의 냉각 장치로, 상단에서만 지지된 채 증기에 담가 사용한다.
'''프리드리히스 냉각기'''는 1912년에 이 유형의 냉각기 설계를 발표한 프리츠 발터 파울 프리드리히스가 발명했다.[20] 이것은 넓은 원통형 하우징 내부에 꽉 맞게 설치된 커다란 수냉식 핑거로 구성되어 있다.
3. 작동 원리
응축기를 사용하는 시스템 및 공정 설계와 유지 관리는 유입되는 증기의 열이 응축기와 냉각 메커니즘의 용량을 초과하지 않도록 해야 한다. 설정된 온도 구배와 물질 흐름은 중요한 요소이며, 공정이 확장됨에 따라 응축기 시스템 설계는 정밀한 엔지니어링 과학이 된다.[28]
3. 1. 온도 및 압력
순수한 증기에서 물질이 응축되려면, 증기의 압력이 인접한 액체의 증기압보다 높아야 한다. 즉, 액체는 해당 압력에서 끓는점보다 낮아야 한다. 대부분의 설계에서 액체는 응축기 내부 표면의 얇은 막일 뿐이므로 온도는 해당 표면과 거의 같다. 따라서 응축기를 설계하거나 선택할 때 주요 고려 사항은 내부 표면이 액체의 끓는점보다 낮도록 하는 것이다.[28]3. 2. 열 흐름
증기가 응축되면서 기화열을 방출하여 응축기 내부 표면의 온도를 상승시키는 경향이 있다. 따라서 응축기는 예상되는 최대 응축 속도에서 온도를 충분히 낮게 유지하기 위해 해당 열에너지를 충분히 빠르게 제거할 수 있어야 한다. 이러한 문제는 응축 표면의 면적을 늘리거나, 벽을 얇게 만들거나, 반대편에 충분히 효과적인 방열판(예: 순환수)을 제공하여 해결할 수 있다.[28]3. 3. 물질 흐름
응축기는 응축된 액체가 증기가 유입될 것으로 예상되는 최대 속도(시간당 질량)로 배출될 수 있도록 크기를 결정해야 한다.[28] 폭발성 비등으로 인한 튀김 현상이나 거품이 터지면서 생성되는 물방울로 인해 끓는 액체가 응축기로 유입되는 것을 방지하기 위해 주의해야 한다.3. 4. 캐리어 가스
냉각기 내부 기체가 원하는 액체의 순수한 증기가 아니고, 건류에서 발생할 수 있는 것처럼, 훨씬 낮은 끓는점을 가진 기체와의 혼합물일 경우에는 추가적인 고려 사항이 적용된다.[28] 이 경우, 응축 온도를 얻을 때 증기의 분압을 고려해야 한다. 예를 들어, 냉각기로 들어가는 기체가 25% 에탄올 증기와 75% 이산화 탄소(몰 기준)의 혼합물이고, 압력이 100 kPa(전형적인 대기압)일 경우, 응축 표면은 48°C 미만으로 유지되어야 하는데, 48°C는 25kPa에서의 에탄올의 끓는점이다.더욱이, 기체가 순수한 증기가 아니라면, 응축은 응축 표면 바로 옆에 증기 함량이 더 낮은 기체 층을 생성하여 끓는점을 더욱 낮출 것이다. 따라서 냉각기의 설계는 기체가 잘 혼합되거나, 기체의 전부가 응축 표면에 매우 가깝게 통과하도록 해야 한다.
3. 5. 액체 혼합물
응축기로 유입되는 물질이 둘 이상의 혼합 가능한 액체(분별 증류 등)의 혼합물인 경우, 각 성분의 증기압과 기체 비율을 고려해야 한다. 이는 액체의 조성과 온도에 따라 달라지며, 이러한 모든 변수는 일반적으로 응축기 전체에서 변동한다.[28]3. 6. 냉각수 흐름 방향
병류 냉각기는 증기를 한 포트를 통해 받아 액체를 다른 포트를 통해 배출하며, 주로 단순 증류에 사용된다. 일반적으로 수직 또는 기울어진 상태로 설치되며, 증기 투입구는 상단에, 액체 배출구는 하단에 위치한다.[28]향류 냉각기는 액체를 증기 공급원 방향으로 되돌려 보내도록 설계되어 환류 및 분별 증류에 사용된다. 일반적으로 증기가 아래에서 들어오는 증기 공급원 위에 수직으로 설치된다. 두 경우 모두 응축된 액체는 자체 무게에 의해 공급원으로 다시 흐른다.[3]
이러한 분류는 배타적인 것은 아니며, 여러 종류의 냉각기가 두 가지 모드 모두에서 사용될 수 있다.
4. 현대 냉각기의 종류
현대 냉각기에는 다양한 종류가 있다.
- '''리비히 냉각기(Liebig condenser)'''는 가장 단순한 형태의 수냉식 냉각기로, 크리스티안 에렌프리트 바이겔과 요한 프리드리히 아우구스트 괴틀링의 초기 디자인을 개선하여 널리 사용하게 된 유스투스 폰 리비히의 이름을 따서 명명되었다.[5][6][7][8][9][10] 두 개의 동심원 형태의 곧은 유리 튜브로 구성되며, 내부 튜브가 더 길고 양쪽 끝에서 튀어나와 있다. 증기와 응축된 액체는 내부 튜브를 통해 이동하고, 냉각수는 외부 튜브를 통해 순환하며 응축열을 제거하여 내부 표면 온도를 안정적으로 낮게 유지한다.
- '''웨스트 냉각기(West condenser)'''는 리비히 냉각기의 변형으로, 더 가느다란 디자인을 가지고 있다. 좁은 냉각수 재킷을 사용하여 냉각수 소비를 줄이면서 효율적인 냉각을 제공한다.
- '''알린 냉각기(Allihn condenser)'''는 펠릭스 리처드 알린의 이름을 따서 명명되었으며,[11][12][13] '''구형 냉각기'''라고도 불린다. 긴 유리관에 수냉각 덮개가 있고, 관 내부에 일련의 구형 구조가 있어 증기가 응축될 수 있는 표면적을 넓힌다. 환류에 이상적이며, '''환류 냉각기'''라는 용어는 종종 이 유형을 가리킨다.
- '''데이비스 냉각기(Davies condenser)'''는 리비히 냉각기와 유사하지만, 3개의 동심 유리 튜브를 사용한다. 냉각수가 바깥쪽 재킷과 중앙 튜브 모두에서 순환하여 냉각 표면적을 증가시킨다. 따라서 동일한 성능의 리비히 냉각기보다 짧게 만들 수 있으며, '이중 표면 냉각기'라고도 불린다.[14] 1904년 갈렌캠프는 "데이비스 냉각기"를 판매했으며,[15] 1920년에는 "J. 데이비스"를 회사의 이사로 등재했다.[16]
- '''그레이엄 냉각기(Graham condenser)'''는 냉각수 재킷 안에 나선형 코일이 있어 냉각기 전체 길이를 따라 흐르며 증기-응축수 경로 역할을 한다. 내부 코일형 냉각관은 넓은 표면적을 제공하지만, 증기가 응축되면서 관 안에서 위로 이동하여 용액 혼합물이 넘칠 수 있다는 단점이 있다.[17] '''내국세 냉각기'''라고도 불린다.[17]
- '''코일 냉각기(Coil condenser)'''는 그레이엄 냉각기와 반대로 냉각수가 나선형 코일을 따라 흐르고, 증기-응축 경로는 냉각 코일을 덮고 있는 형태이다.[1]
- '''딤로트 냉각기(Dimroth condenser)'''는 오토 딤로트의 이름을 따서 명명되었으며, '''나선형 냉각기'''라고도 불린다. 냉각수 입구와 출구가 모두 상단에 있고, 내부 이중 나선을 통해 냉각수가 위에서 아래로 흐른다.[18][19] 증기는 하단에서 상단으로 자켓을 통과한다. 회전 증발기에서 자주 사용된다.
- '''콜드 핑거(Cold finger)'''는 내부에서 냉각되는 수직 튜브 형태의 냉각 장치이다. 상단에서만 지지된 채 증기에 담가 사용하며, 증기는 막대에 응축되어 자유 단에서 떨어진다. 승화로 생성된 증기를 응축하는 데 사용될 수 있다.
- '''프리드리히 냉각기(Friedrichs condenser)'''는 프리츠 발터 파울 프리드리히스가 1912년에 발명한 냉각기이다.[20] 넓은 원통형 하우징 내부에 꼭 맞는 대형 수냉식 핑거로 구성되며, 핑거에는 나선형 능선이 있어 증기가 좁은 나선형 경로를 따라 이동하며 핑거와 오랫동안 접촉한다.
4. 1. 리비히 냉각기 (Liebig condenser)
'''리비히 냉각기'''는 냉각수를 순환시키는 가장 단순한 디자인으로, 제작이 쉽고 비용이 저렴하다. 이 냉각기는 바이겔[9]과 괴틀링[10]의 이전 디자인을 개선하여 널리 사용하게 된 유스투스 폰 리비히[5][6][7][8]의 이름을 따서 명명되었다. 두 개의 동심원 형태의 곧은 유리 튜브로 구성되어 있으며, 내부 튜브가 더 길고 양쪽 끝에서 튀어나와 있다. 외부 튜브의 끝은 밀봉되어(보통 불어 만든 유리 링 씰로) 물 재킷을 형성하며, 냉각 유체의 유입과 유출을 위한 측면 포트가 끝 근처에 장착되어 있다. 증기와 응축된 액체를 운반하는 내부 튜브의 끝은 열려 있다.단순한 공기 냉각 튜브에 비해 리비히 냉각기는 응축열을 제거하고 내부 표면을 안정적인 저온으로 유지하는 데 더 효율적이다.
4. 2. 웨스트 냉각기 (West condenser)
리비히 냉각기의 변형으로, 더 가느다란 디자인을 가지고 있다. 원뿔과 소켓이 있으며, 융합된 좁은 냉각수 재킷은 냉각수 소비와 관련하여 보다 효율적인 냉각을 제공할 수 있다.4. 3. 알린 냉각기 (Allihn condenser)
'''알린 냉각기''' 또는 '''구형 냉각기'''는 펠릭스 리처드 알린(1854–1915)의 이름을 따서 명명되었다.[11][12][13] 알린 냉각기는 수냉각 덮개가 있는 긴 유리관으로 구성되어 있다. 관에 있는 일련의 구형 구조는 증기 성분이 응축될 수 있는 표면적을 증가시킨다. 실험실 규모의 환류에 이상적으로 적합하며, 실제로 '''환류 냉각기'''라는 용어는 종종 이 유형을 특별히 의미한다.4. 4. 데이비스 냉각기 (Davies condenser)
데이비스 냉각기는 리비히 냉각기와 유사하지만, 3개의 동심 유리 튜브를 사용한다는 차이점이 있다. 냉각수가 바깥쪽 재킷과 중앙 튜브 모두에서 순환하여 냉각 표면적을 증가시킨다. 따라서 데이비스 냉각기는 동일한 성능의 리비히 냉각기보다 짧게 만들 수 있다. '이중 표면 냉각기'라고도 불린다.[14]영국 셰필드 과학기술연구소의 기록 보관 담당자인 앨런 갈(Alan Gall)에 따르면, 1981년 런던의 과학 기기 제조업체인 아돌프 갈렌캠프 앤 컴퍼니(Adolf Gallenkamp & Co.)의 카탈로그에는 데이비스 냉각기가 갈렌캠프 회사의 이사인 제임스 데이비스(James Davies)에 의해 발명되었다고 명시되어 있다.[14] 1904년, 갈렌캠프는 "데이비스 냉각기"를 판매했으며,[15] 1920년에는 "J. 데이비스"를 회사의 이사로 등재했다.[16]
4. 5. 그레이엄 냉각기 (Graham condenser)
'''그레이엄 냉각기'''는 냉각수 재킷 안에 나선형 코일이 있어 냉각기 전체 길이를 따라 흐르며 증기-응축수 경로 역할을 한다. 이는 코일 냉각기와 혼동해서는 안 된다.[17] 내부의 코일형 냉각관은 냉각을 위한 더 넓은 표면적을 제공하여 사용하기에 가장 적합하지만, 이 냉각기의 단점은 증기가 응축되면서 관 안에서 위로 이동하여 증발하는 경향이 있어 용액 혼합물이 넘칠 수 있다는 것이다.[17] 개발된 용도 때문에 '''내국세 냉각기'''라고도 불릴 수 있다.[17]4. 6. 코일 냉각기 (Coil condenser)
코일 냉각기는 그레이엄 냉각기와 반대로 냉각수가 나선형 코일을 따라 흐르고, 증기-응축 경로는 냉각 코일을 덮고 있는 형태이다.[1]4. 7. 딤로트 냉각기 (Dimroth condenser)
'''딤로트 냉각기'''는 오토 딤로트의 이름을 따서 명명되었으며, '''나선형 냉각기'''라고도 불린다. 냉각수가 위에서 아래로 흐르도록 내부 이중 나선이 있어 냉각수 입구와 출구가 모두 상단에 있다.[18][19] 증기는 하단에서 상단으로 자켓을 통과한다. 딤로트 냉각기는 기존의 코일 냉각기보다 더 효과적이다. 여러 나선이 있는 더 정교한 배열을 사용할 수 있는 회전 증발기에서 자주 발견된다.또한 데이비스 냉각기처럼 냉각 표면을 더욱 증가시키기 위해 외부 자켓이 있는 딤로트 냉각기 버전도 존재한다.
4. 8. 콜드 핑거 (Cold finger)
콜드 핑거는 내부에서 냉각되는 수직 튜브 형태의 냉각 장치로, 상단에서만 지지된 채 증기에 담가 사용한다. 이는 상단에 냉각수 포트가 모두 있는 흐름 냉각 방식이거나, 액체 또는 고체 냉각제를 단순히 내부에 넣는 개방형 방식일 수 있다. 증기는 막대에 응축되어 자유 단에서 떨어져 나와 결국 수집 용기에 도달하도록 설계되었다. 콜드 핑거는 별도의 장비일 수도 있고, 다른 유형의 응축기의 일부일 수도 있다. 콜드 핑거는 또한 승화로 생성된 증기를 응축하는 데 사용되는데, 이 경우 결과물은 손가락에 달라붙어 긁어내야 하는 고체이며, 또는 액체나 고체 응축물이 증기원(진공 펌프를 보호하거나 유해 가스 배출을 방지하는 데 자주 사용됨)으로 돌아가지 않도록 하는 콜드 트랩으로도 사용된다.4. 9. 프리드리히 냉각기 (Friedrichs condenser)
'''프리드리히스 냉각기'''(Friedrichs condenser, 간혹 '''프리드리히's'''로 잘못 표기되기도 함)는 프리츠 발터 파울 프리드리히스가 1912년에 발명한 냉각기이다.[20] 넓은 원통형 하우징 내부에 꼭 맞는 대형 수냉식 핑거로 구성된다. 핑거에는 나선형 능선이 있어 증기가 좁은 나선형 경로를 따라 이동하며, 이로 인해 증기가 핑거와 오랫동안 접촉하게 된다.5. 환류 및 분별 증류 컬럼
환류 및 분별 증류 컬럼은 화학 실험에서 혼합물을 분리하는 데 사용되는 장치이다. 대표적인 예시는 다음과 같다.
- 비그뢰 컬럼(Vigreux column): 프랑스의 유리 세공인 앙리 비그뢰가 1904년에 고안했다. 안쪽에 여러 개의 유리 "손가락"이 아래쪽을 향하고 있는 형태이다.
- 스나이더 컬럼(Snyder column): 여러 칸막이로 나뉘어 있고, 각 칸막이에는 구멍과 유리 구슬이 있어 증기와 응축액의 혼합을 돕는다.
- 비드머 컬럼(Widmer column): 1920년대 초 구스타프 비드머가 개발했다. 동심 유리관과 중앙 유리 막대로 구성되어 표면적을 넓힌 구조이다.
- 충전 컬럼(Packed column): 분별 증류에 사용되는 응축기이다. 내부는 작은 물체로 채워져 표면적과 이론 단수를 늘린다.
5. 1. 비그뢰 컬럼 (Vigreux column)
프랑스인 유리 세공인 앙리 비그뢰|Henri Vigreux프랑스어(1869–1951)의 이름을 따서 1904년에 명명되었으며, 여러 개의 내부 유리 "손가락"이 아래쪽을 향하도록 한 넓은 유리 튜브로 구성되어 있다. 각 "손가락"은 벽의 작은 부분을 녹여 부드러운 유리를 안쪽으로 밀어 넣어 만들어진다. 아래쪽 입구에서 들어오는 증기는 손가락에 응축되어 떨어져 내린다.[21][22] 일반적으로 공기로 냉각되지만 강제 유체 냉각을 위한 외부 유리 재킷을 가질 수도 있다.5. 2. 스나이더 컬럼 (Snyder column)
스나이더 컬럼은 수평 유리 칸막이 또는 협착으로 여러 구획(보통 3~6개)으로 나뉜 넓은 유리 튜브이다. 각 칸막이에는 구멍이 있고, 그 안에는 역 "눈물 방울" 모양의 속이 빈 유리 구슬이 있다. 비그뢰 스타일의 유리 "손가락"은 각 구슬의 수직 운동을 제한한다.[23] 이 부유하는 유리 마개는 증기 흐름에 따라 닫히고 열리면서 체크 밸브 역할을 하며 증기-응축액 혼합을 향상시킨다. 스나이더 컬럼은 저비점 추출 용매인 염화 메틸렌을 휘발성이지만 비점이 높은 추출물 구성 요소(예: 토양에서 유기 오염 물질 추출 후)와 효율적으로 분리하기 위해 쿠데르나-데니쉬 농축기와 함께 사용할 수 있다.[24]5. 3. 비드머 컬럼 (Widmer column)
구스타프 비드머가 1920년대 초 취리히 연방 공과대학교(ETH Zurich)에서 박사 연구 프로젝트로 개발하였다. 골로데츠 타입의 동심관 배열과 듀프톤 타입의 나선형 코어를 가진 로드를 결합한 것이다. 비드머 컬럼은 4개의 동심 유리관과 중앙 유리 로드로 구성되며, 표면적을 증가시키기 위해 더 얇은 유리 막대가 감겨 있다. 외부 두 관(#3 및 #4)은 단열 데드 에어 챔버(음영 처리)를 형성한다. 증기는 끓는 플라스크에서 공간 (1)으로 상승하여 관 #2와 #3 사이 공간, 관 #1과 #2 사이 공간을 거쳐 관 #1과 중앙 로드 사이로 이동한다. 공간 (3)에 도착한 증기는 증류 헤드(유리 분지 어댑터)를 통해 냉각 및 수집된다.[25][1][26]1940년 L. P. 키라이데스에 의해 수정된 비드머 컬럼 설계가 널리 사용되었지만 문서화되지 않은 것으로 보고되었다.[27]
5. 4. 충전 컬럼 (Packed column)
'''충전 컬럼'''은 분별 증류에 사용되는 응축기이다. 주요 구성 요소는 표면적과 이론 단수를 늘리기 위해 작은 물체로 채워진 튜브이다. 튜브는 리비히나 알린과 같은 다른 유형의 내부 도관일 수 있다.[28] 이러한 컬럼은 충전 길이 5cm당 1~2개의 이론 단수를 달성할 수 있다.[29]다양한 충전재와 물체 형태가 사용되었으며, 여기에는 유리, 도자기, 알루미늄, 구리, 니켈, 스테인리스강으로 된 구슬, 링 또는 나선형(예: 펜스케 링, 라시히 링, 레싱 링)과 니크롬과 인코넬 와이어(포드비르니아크 컬럼과 유사), 스테인리스강 거즈(딕슨 링) 등이 있다.[29][28] 특정 조합은 헴펠 컬럼, 토드 컬럼, 스테드먼 컬럼이라고 알려져 있다.[28]
6. 기타 냉각 방식
강제 순환 냉각 방식의 응축기는 보통 냉각수로 물을 사용한다. 물은 수도꼭지에서 싱크대로 흐르도록 열어둘 수 있으며, 이 경우 수도꼭지의 수압만으로 작동한다. 또는 펌프를 사용하여 탱크에서 물을 끌어와 순환시키는 폐쇄형 시스템을 사용할 수도 있는데, 이때 물은 냉각되어 다시 탱크로 돌아갈 수 있다. 물 냉각 응축기는 0 °C보다 훨씬 높은 끓는점을 가진 액체에 적합하며, 물의 끓는점보다 훨씬 높은 끓는점을 가진 증기를 쉽게 응축시킬 수 있다.
다른 냉각 유체를 사용할 수도 있다. 강제 순환 공기는 끓는점이 높고 응축 속도가 낮은 경우에 효과적이다. 반대로, 저온 냉각제는 드라이 아이스로 냉각된 아세톤이나 부동액 첨가제가 있는 냉각수와 같이 끓는점이 낮은 (예: 디메틸 에테르, boiling point|끓는점영어 −23.6 °C) 액체에 사용할 수 있다. 개방형 콜드 핑거는 고체 냉각제를 사용할 수 있으며, 얼음물, 드라이 아이스, 액체 질소와 함께 사용할 수 있어 더 다양한 냉각 옵션을 제공한다.
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