Vakuumdestillation

Trennung empfindlicher Substanzen durch Vakuumdestillation

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Die chemische Industrie ist für viele Wirtschaftszweige ein unverzichtbarer Rohstofflieferant. So sind z.B. die Kraftfahrzeugindustrie, der Maschinenbau, die Kunststoff-, Lebensmittel-, Glas- oder Baustoffindustrie auf Stoffe angewiesen, die von der chemischen Industrie produziert werden. Diese Substanzen werden in unzähligen Endprodukten eingesetzt, die wir täglich verwenden. Ein großer Teil dieser Anwendungen benötigt Vakuumtechnologie. Eine der wichtigsten Anwendungen ist die Vakuumdestillation.

Applikationsanforderungen

Präzise Aufrechterhaltung des Vakuumdrucks
Zuverlässige Vakuum-Steueranlage
Hohe Qualität der Vakuumpumpen
Lange Wartungsintervalle für geringere Betriebskosten

Wie funktioniert es?

Die Vakuumdestillation ist ein Verfahren zur Trennung von Flüssigkeitsgemischen in ihre ursprünglichen Ausgangssubstanzen. Dies kann durch einfaches Erhitzen bei Atmosphärendruck erreicht werden, wie es bei der Destillation von Alkohol geschieht. Aber nicht alle Substanzen können hohen Temperaturen standhalten. Bei einigen Mischungen kann dieses Verfahren zu chemischen Reaktionen oder zum Zerfall einer oder mehrerer Einzelsubstanzen führen. Für all diese Anwendungen ist die Destillation unter Vakuum unerlässlich. Im Gegensatz zur Destillation bei Atmosphärendruck erfolgt die Vakuumdestillation bei Unterdruck. Dies ermöglicht eine Verdunstung bereits bei niedrigeren Temperaturen. Die Grundlage hierfür ist die Dampfdruckkurve der jeweiligen Substanz. Wasser, das bei 100 C unter Atmosphärendruck zu sieden beginnt, kann im Vakuum bereits bei niedrigeren Temperaturen sieden, zum Beispiel bei 90°C und etwa 800 mbar. Dadurch wird es möglich, wärmeempfindliche Materialien oder solche, die bei hohen Temperaturen zerfallen würden, sorgfältig voneinander zu trennen. Die Vakuumdestillation wird bspw. zur Trennung von Ölen, Fettsäuren, Estern oder Monoglyceriden eingesetzt.

Vakuumanforderungen & Beispielprozesse

Die präzise Aufrechterhaltung des erforderlichen Unterdrucks im Verdampfer ist von entscheidender Bedeutung für die Qualität des Separationsprozesses und stellt hohe Anforderungen an die Vakuum-Steueranlage und die Qualität der eingesetzten Vakuumpumpen. Liegen die Dampfdrücke der zu separierenden Stoffe sehr nahe beieinander, kommen Vakuumrektifikationskolonnen zum Einsatz. In diesen Gegenstrom-Destillationssystemen strömt der Dampf durch eine vertikal ausgerichtete Kolonne zur kondensierten Flüssigkeit. Einbauten wie strukturierte Packungen sorgen für eine gute Durchmischung der beiden Phasen, so dass ein Phasengleichgewicht erreicht werden kann. Verweilzeiten und Druckniveaus sind jedoch höher als bei Dünnschichtverdampfern. Die beiden Prozesse werden häufig kombiniert.

Die Vakuumdestillation ist für die Polyisocyanatherstellung von enormer Bedeutung. Nach der eigentlichen Herstellung des Isocyanats wird durch einen mehrstufigen Destillationsprozess die höchstmögliche Konzentration sichergestellt. Dies erfordert ein Feinvakuum mit Absolutdrücken im Bereich von 0,05 hPa.

Auch das durch den Walzvorgang verunreinigte Öl wird durch Destillation wiederaufbereitet. Dazu werden dreistufige Wälzkolbenpumpstände eingesetzt, die aus zwei Wälzkolbenpumpen und einer Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe bestehen. Als Betriebsmittel für die Flüssigkeitsringpumpe wird das zu destillierende Walzöl verwendet. Bei einem Druck von etwa 1 mbar verdampft nur das Walzöl und kann in der Flüssigkeitsringpumpe wieder kondensiert werden. Auf diese Weise werden Verunreinigungen entfernt und das Walzöl kann wieder verwendet werden.

Produktportfolio

Für die Kurzweg- und Molekulardestillation bietet Pfeiffer eine große Auswahl geeigneter Vakuumapparaturen. Je nach erforderlichem Saugvermögen und Enddruck können verschiedene Pumpstufen eingebaut werden. Diese sind in gasgekühlter oder luftgekühlter Standardausführung sowie aus verschiedenen Werkstoffen, wie z.B. Sphäroguss oder Edelstahl, erhältlich. Spezifische Beschichtungen und Kupplungstypen sind ebenfalls erhältlich und können kombiniert werden, um individuelle Anforderungen zu erfüllen. Als Vorpumpen können Flüssigkeitsring-, Drehschieber-, Schrauben- oder gasgekühlte Wälzkolbenpumpen eingesetzt werden. Darüber hinaus sind auch ATEX-zertifizierte Wälzkolbenpumpen für den Einsatz in explosionsgefährdeten Umgebungen erhältlich. Von der Konzeption bis zur Implementierung entwickeln die Expertinnen und Experten von Pfeiffer gemeinsam mit Kunden aus den unterschiedlichsten Bereichen der chemischen Industrie individuelle Lösungen. Diese Lösungen sind präzise auf die Anforderungen der jeweiligen Anwendung zugeschnitten.