Die Vakuumdestillation ist ein Verfahren, bei dem die Bestandteile eines Flüssigkeitsgemischs durch Unterdruck getrennt werden.
Der Druck liegt normalerweise zwischen 10 und 40 mmHg (Millimeter Quecksilber) oder Torr.
Dies entspricht etwa 5 % des atmosphärischen Drucks.
Der niedrige Druck ist entscheidend für die Herabsetzung des Siedepunkts von Flüssigkeiten.
Dies ermöglicht die Destillation bei niedrigeren Temperaturen.
Niedrigere Temperaturen sind besonders wichtig, um die Zersetzung hitzeempfindlicher Komponenten zu verhindern.
Ausführliche Erläuterung:
1. Niederdruck und Siedepunkterniedrigung
Bei der Vakuumdestillation wird der Druck erheblich gesenkt, oft auf 10 bis 40 mmHg.
Diese Druckreduzierung führt zu einer entsprechenden Herabsetzung des Siedepunkts der zu destillierenden Flüssigkeiten.
So kann beispielsweise der Siedepunkt vieler Kohlenwasserstoffe bei 40 mmHg auf unter 370 bis 380 °C gesenkt werden.
Das ist deutlich niedriger als ihr Siedepunkt bei Atmosphärendruck.
Dies ist bei Prozessen wie der Erdölraffination von entscheidender Bedeutung, da sich hochsiedende Komponenten zersetzen können, wenn sie auf ihren normalen Siedepunkt erhitzt werden.
2. Verbesserte Trenneffizienz
Der niedrige Druck bei der Vakuumdestillation senkt nicht nur den Siedepunkt, sondern erhöht auch das Volumen des entstehenden Dampfes pro Volumen der destillierten Flüssigkeit.
Dieser Anstieg des Dampfvolumens macht größere Kolonnendurchmesser erforderlich, um das Dampf-Flüssigkeits-Gleichgewicht zu erreichen.
Aus diesem Grund können Vakuumdestillationskolonnen sehr groß sein und manchmal einen Durchmesser von 15 Metern überschreiten.
3. Anwendung in der Erdölraffination
Im Rahmen der Erdölraffination wird die Vakuumdestillation zur Weiterverarbeitung des Restöls aus der atmosphärischen Destillation eingesetzt.
Der niedrige Druck ermöglicht die Abtrennung schwererer Kohlenwasserstoffe, die sich sonst bei höheren Temperaturen zersetzen würden.
Dieser Prozess ist entscheidend für die Herstellung hochwertiger Produkte wie Schmieröle und Wachse.
Diese Produkte müssen sorgfältig behandelt werden, um einen thermischen Abbau zu verhindern.
4. Vorteile der Vakuumdestillation
Die Verwendung von Vakuum in Destillationsprozessen bietet mehrere Vorteile.
Unter anderem wird ein Produktabbau aufgrund niedrigerer Temperaturen verhindert.
Außerdem wird die mittlere Verweilzeit verkürzt.
Es erhöht die Kapazität, den Ertrag und die Reinheit des Destillats.
Darüber hinaus können durch die Vakuumdestillation die Investitionskosten für Destillationskolonnen gesenkt werden, da kleinere Kolonnengrößen möglich sind.
Dies geht jedoch auf Kosten der etwas höheren Betriebskosten.
5. Sonderfälle der Vakuumdestillation
Techniken wie die Kurzwegdestillation und die Molekulardestillation nutzen noch niedrigere Drücke (oft im Bereich von 0,1-100 Pa).
Mit diesen Verfahren lassen sich sehr kurze Aufheizzeiten und minimale Hitzeschäden an empfindlichen Materialien erreichen.
Diese Techniken sind besonders nützlich für die Trennung von organischen Bestandteilen mit hohem Molekulargewicht, die bei höheren Temperaturen anfällig für einen Abbau sind.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Druck bei der Vakuumdestillation sorgfältig gesteuert wird, um den Destillationsprozess zu optimieren.
Dies gewährleistet eine effiziente Trennung der Komponenten bei gleichzeitiger Minimierung des thermischen Abbaus.
Dies macht die Vakuumdestillation zu einer wichtigen Technik in der Industrie, die mit komplexen Gemischen und hitzeempfindlichen Materialien arbeitet.
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