Vakuumdestillation: Vakuumtechnik in der chemischen Industrie

 

Die chemische Industrie ist für viele Wirtschaftszweige ein unverzichtbarer Zulieferer von Rohstoffen. So sind zum Beispiel die Automobilindustrie, der Maschinenbau sowie die Kunststoff-, Lebensmittel-, Glas- oder Baustoffindustrie auf die Stoffe angewiesen, die von der chemischen Industrie hergestellt werden. Diese kommen wiederum in unzähligen Endprodukten zum Einsatz, die wir aus dem täglichen Gebrauch kennen. Für einen Großteil dieser Anwendungen wird Vakuum benötigt. Eine der wichtigsten Anwendungen ist die Vakuumdestillation.
 

Vorteile und Anwendungsbereiche der Vakuumdestillation

Der Siedepunkt vieler organischer Stoffe liegt bei Atmosphärendruck in einem Temperaturbereich von 200 bis 400 °C. Die Trennung solcher Gemische bedingt nicht nur einen hohen Energieaufwand bei Atmosphärendruck. Bei diesen Temperaturen ist auch häufig eine thermische Zersetzung der Gemische zu beobachten. Die Herabsetzung des Drucks in den Bereich Grob- und Feinvakuum reduziert deutlich die Siedetemperaturen zum Beispiel von Monoglycerid, das als Emulgator verwendet wird (von ca. 300 °C bei Umgebungsdruck auf 220 °C bei einem Druck von etwa < 0,1 hPa). Die Vakuumdestillation findet somit ihre Verwendung in der Aufbereitung temperaturempfindlicher Stoffe, wie man sie unter anderem im Nahrungsmittelbereich, in der Pharmaindustrie und der Petrochemie findet.
 

Eine weitere wichtige Einflussgröße für die Aufbereitung von temperaturempfindlichen Stoffen ist ihre Verweilzeit im Verdampfungsapparat. Die Batchdestillation in einem Reaktor ist in vielen Fällen aufgrund der Verweilzeit, die bis in den Stundenbereich gehen kann, und auch wegen des ungenügenden Vakuums aufgrund der Flüssigkeitssäule im Gefäß ungeeignet. Ein Füllstand von zum Beispiel 10 cm bedeutet einen dichteabhängigen Druck von circa 10 hPa. In der Industrie werden deshalb Dünnschichtverdampfer und Kurzwegverdampfer eingesetzt. In diesen zylindrischen Apparaten wird die zu verdampfende Flüssigkeit mit einem Wischerkorb auf der Innenseite des geheizten Zylinders mit Rollen oder Wischerblättern als sehr dünner Film (Filmdicke 1 bis 3 mm) aufgetragen. Die Verweilzeit kann je nach Anlagengröße im Sekundenbereich liegen. Die Dünnschichtverdampfung arbeitet bevorzugt in einem Druckbereich von 1 bis 100 hPa. Tiefere Drücke sind aufgrund der Druckverluste der aus dem Apparat zum Kondensator strömenden dampfförmigen Stoffe schwer zu realisieren.
 

Für die Trennung von zum Beispiel Mono- von Di- und Triglyceriden sind jedoch Drücke im Bereich 0,01 hPa notwendig. Hier kommt die sogenannte Kurzwegdestillation zum Einsatz. Der Kondensator ist im Zentrum des zylindrischen Verdampfers platziert und die Abstände zwischen heißer Wand und wassergekühlter Rohrschlange liegen je nach Größe der Anlage im Bereich von wenigen Zentimetern. Der zu verdampfende Stoff kondensiert unmittelbar an der kalten Oberfläche, wodurch die Druckverluste minimal sind. Da im Feinvakuum die mittlere freie Weglänge eines Moleküls im Bereich des Abstandes zwischen Zylinder und innenliegendem Kondensator liegt oder deutlich größer ist, spricht man auch von einer Molekulardestillation.

Lesen Sie mehr dazu im beigefügten Anwendungsbericht.

Für Rückfragen stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung.
 

VTA-Anlage zur Vakuumdestillation, Foto: VTA GmbH & Co. KG
VTA-Anlage zur Vakuumdestillation (Foto: VTA GmbH & Co. KG)

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