Der Druck hat einen erheblichen Einfluss auf die Destillation, da er die Siedepunkte von Flüssigkeiten und die Geschwindigkeit der Destillation verändert.
Bei niedrigerem Druck sinkt der Siedepunkt einer Flüssigkeit, was eine schnellere Destillation bei niedrigeren Temperaturen ermöglicht.
Dies ist besonders für temperaturempfindliche Komponenten von Vorteil, da es das Risiko einer Zersetzung durch hohe Hitzeeinwirkung verringert.
4 Schlüsselfaktoren zur Erklärung des Einflusses von Druck auf die Destillation
1. Niedrigerer Druck und niedrigere Siedepunkte
Das Prinzip hinter diesem Effekt ist, dass der Siedepunkt einer Flüssigkeit umgekehrt proportional zum Druck ist, der auf sie einwirkt.
Bei der Vakuumdestillation wird beispielsweise eine Vakuumpumpe eingesetzt, um den Druck innerhalb des Destillationssystems zu verringern.
Durch diese Druckreduzierung kann die Flüssigkeit bei einer niedrigeren Temperatur sieden als unter normalem atmosphärischem Druck.
Zum Beispiel siedet Wasser auf Meereshöhe bei 100°C (212°F), in Denver, CO, jedoch aufgrund des niedrigeren atmosphärischen Drucks bei 95°C (203°F).
2. Erhöhte Destillationsrate
Durch die Senkung des Drucks wird nicht nur der Siedepunkt gesenkt, sondern auch die Destillationsgeschwindigkeit erhöht.
Dies liegt daran, dass die Flüssigkeit durch den niedrigeren Siedepunkt bei gleichem Wärmeeintrag schneller verdampfen kann.
In Vakuumdestillationskolonnen, die in Erdölraffinerien eingesetzt werden, kann durch den Betrieb bei einem absoluten Druck von nur 10 bis 40 mmHg (etwa 5 % des atmosphärischen Drucks) die Betriebstemperatur auf weniger als 370 bis 380 °C begrenzt werden, was die Abtrennung von Restölen erleichtert.
3. Vorteile für temperaturempfindliche Komponenten
Die Möglichkeit, bei niedrigeren Temperaturen zu destillieren, ist entscheidend für die Unversehrtheit von temperaturempfindlichen Komponenten.
Hohe Temperaturen können zu unerwünschtem Abbau oder Veränderungen der chemischen Eigenschaften dieser Komponenten führen.
Durch die Destillation unter reduziertem Druck können diese Komponenten getrennt und gereinigt werden, ohne dass sie potenziell schädlichen hohen Temperaturen ausgesetzt werden.
4. Praktische Anwendungen im industriellen Umfeld
In industriellen Anwendungen, z. B. in großen Vakuumdestillationskolonnen in Erdölraffinerien, ermöglicht der Einsatz von Unterdruck die Trennung verschiedener Komponenten bei niedrigeren Temperaturen, was für die effiziente und effektive Verarbeitung komplexer Gemische wie Rohöl unerlässlich ist.
Diese Kolonnen können mit Durchmessern von bis zu 15 Metern oder mehr sehr groß sein und sind in der Lage, große Mengen an Futtermitteln pro Tag zu verarbeiten, was das Ausmaß und die Bedeutung der Druckmanipulation in Destillationsprozessen verdeutlicht.
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