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Vakuumdestillation

Destillation mit Vakuum. Ein Verfahren zur schonenden Trennung von Verbindungen aus einer Flüssigkeit durch Senkung ihres Siedepunkts mit Hilfe von Vakuum.

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Wie funktioniert Vakuumdestillation?

Die Vakuumdestillation ist ein wichtiger Prozess in der chemischen und pharmazeutischen Industrie. Sie wird aber auch in vielen anderen Bereichen eingesetzt. Zum Beispiel in der Getränke- und Lebensmittelproduktion zur Extraktion von Pflanzenessenzen oder zur Abspaltung langkettiger Kohlenwasserstoffe in Ölraffinerien.

Üblicherweise wird die Destillation zur Abtrennung der Bestandteile eines flüssigen Gemisches verwendet. Da die flüssigen Bestandteile unterschiedliche Siedepunkte haben, verdampfen sie bei unterschiedlichen Temperaturen und können nacheinander entfernt und rückgewonnen werden.
Der Siedepunkt der zu trennenden Stoffe ist unter Vakuum niedriger.

Die Vakuumdestillation ist daher das bevorzugte Verfahren, wenn die zu trennenden Verbindungen normalerweise einen hohen Siedepunkt haben oder explosiv sind. Sie ermöglicht außerdem die Abtrennung von Stoffen, die sich bei höheren Temperaturen zersetzen würden.

Busch Vakuumtechnologie in der Destillation

Für den Einsatz in Destillationsprozessen bieten wir eine große Auswahl an dampfverträglichen, korrosionsfreien Vakuumlösungen an. Zusätzlich haben wir ATEX-Versionen für Anwendungen mit brennbaren Dämpfen, Gasen und Flüssigkeiten im Programm. Dank unseres globalen Netzwerks können wir auch andere lokale Explosionsschutzvorschriften erfüllen wie z. B. Ex-Proof oder KOSHA.

Erfahren Sie mehr über Vakuumdestillation

Wie funktioniert Vakuumdestillation?

Destillation bezeichnet den Prozess der Abtrennung der Bestandteile eines flüssigen Gemisches.
Der Prozess basiert auf Unterschieden in der relativen Volatilität der verschiedenen Substanzen.
Bei der Vakuumdestillation wird Vakuum zur Senkung des Siedepunkts der zu trennenden Stoffe verwendet.

Wo kann Vakuum in Destillationsprozessen verwendet werden?

Einige Stoffe weisen sehr hohe Siedepunkte auf. In diesem Fall kann mithilfe von Vakuum der Siedepunkt gesenkt werden, anstatt die Temperatur zu erhöhen. Sobald der Druck auf den Dampfdruck der Verbindung gesenkt wurde, kann der Destillationsprozess beginnen. Dieses Verfahren wird als Vakuumdestillation bezeichnet.

Was sind die Vorteile der Vakuumdestillation gegenüber der atmosphärischen Destillation?

Die Siedepunkte der zu trennenden Stoffe sind unter Vakuum niedriger.
Die Vakuumdestillation ist daher das bevorzugte Verfahren, wenn die zu trennenden Verbindungen normalerweise einen hohen Siedepunkt haben oder explosiv sind.

Der Einsatz von Vakuum in Destillationsprozessen bietet somit mehrere Vorteile:

:

  • Energieeinsparung durch Verringern der erforderlichen Wärme
  • höherer Ertrag durch weniger Nebenreaktionen
  • höhere Verfügbarkeit durch geringere Verunreinigung der Geräte
  • höhere Sicherheit dank geringeren Explosionsrisikos
  • Möglichkeit zur Abtrennung von Stoffen, die sich bei höheren Temperaturen zersetzen würden

Was sind die besten Vakuumpumpen für die Destillation?

Die am häufigsten verwendeten Vakuumpumpen für die Destillation sind trockene Schrauben-Vakuumpumpen. Dank ihres trockenen Funktionsprinzips werden die Prozessgase nicht verunreinigt.

Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen können ebenfalls geeignet sein. Durch die Verwendung des destillierten Produkts als Betriebsflüssigkeit stellt die Kondensation innerhalb des Flüssigkeitsrings kein Problem mehr dar, wie etwa bei der Monoethylenglykol (MEG)-Regeneration.

Frischölgeschmierte Drehschieber-Vakuumpumpen sind besonders geeignet, wenn ein Prozess korrosiv ist oder eine Polymerisation stattfinden kann. Ölgeschmierte Drehschieber-Vakuumpumpen sind eine hervorragende Lösung für leichte Prozessanwendungen.

Vakuum-Booster können zur Erhöhung des Saugvermögens bzw. zur Erreichung eines niedrigeren Betriebsdrucks verwendet werden.

Wie funktionieren Vakuumdestillationssysteme?

Vakuumdestillationssysteme sind häufig eine Kombination aus einer volumetrischen Vakuumpumpe (wie z. B. COBRA, DOLPHIN, HUCKEPACK oder R5) und einem Kondensator, der zum Sammeln der wertvollen Verbindungen dient. Der Kondensator kann je nach Prozessanforderungen vor oder nach der Vakuumpumpe installiert werden.

Ein Vakuumdestillationssystem besteht normalerweise aus den folgenden Hauptbauteilen:

  • Reaktionsgefäß oder Erhitzer
    Erhitzt die Mischung und lässt die „leichte“ Verbindung mit dem niedrigsten Siedepunkt sieden.
  • Rektifikationskolonne
    Verbessert die Abtrennung, um ein reineres Produkt zu erhalten.
  • Kondensator
    Versetzt die verdampfte Verbindung wieder in einen flüssigen Zustand.
  • Auffanggefäß
    Sammelt die gereinigte Verbindung.
  • Vakuumpumpe
    Verringert den Druck im System.

Das Vakuumsystem entfernt die nicht kondensierenden Dämpfe und die abgetrennten Bestandteile. Daraus resultiert ein niedrigerer Druck im System. Dies führt wiederum zu einer niedrigeren Siedetemperatur (als „fühlbare Wärme“ bezeichnet), was mit Energieeinsparungen und einem höheren Ertrag einhergeht.

Was sind die wichtigsten Aspekte, die beim Kauf eines Vakuumdestillationssystems zu beachten sind?

Beim Kauf eines Vakuumdestillationssystems gibt es keine Einheitslösung. Verschiedene Parameter müssen berücksichtigt werden, um die effizienteste Lösung zu erhalten.

Zuverlässige Lösung

Am besten ist ein Vakuumsystem, um das man sich keine Gedanken machen muss. Es sollte die erforderliche Leistung bereitstellen. Darüber hinaus sollte es natürlich jederzeit reibungslos und zuverlässig funktionieren. Dies wird durch eine Kombination der richtigen Technologie in einem geeigneten Rahmen erreicht. Hinzu kommen die erforderlichen Schutz- und Sicherheitssensoren. Die richtigen Betriebsprozesse, darunter auch die Aufwärm- und Abschaltzyklen, sind ebenfalls wichtige Faktoren für einen störungsfreien Betrieb. Ein Vakuumdestillationssystem kann auch Redundanz beinhalten. Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit des Systems und zur Verringerung der Stillstandszeiten durch die Möglichkeit zur Wartung ohne Ausfallzeiten im Prozess.

Sicherheit

Ein Vakuumdestillationssystem sollte niemals eine Gefahr für die Mitarbeiter darstellen. Dies ist insbesondere beim Umgang mit explosiven, brennbaren und giftigen Verbindungen wichtig. In diesem Fall muss das Vakuumsystem den lokalen Richtlinien zum Explosionsschutz entsprechen, z. B. ATEX, IECEX, Ex-Proof oder KOSHA. Eine ausreichende Leckdichtigkeit ist ebenfalls äußerst wichtig, um eine Leckage von giftigen Verbindungen zu verhindern. In diesem Fall werden spezielle Optionen wie doppelte Gleitringdichtungen und Sperrgase empfohlen.

Betriebskosten

Das Augenmerk ausschließlich auf den Anschaffungspreis zu richten ist in der Regel nicht die beste Methode, die Betriebskosten eines Vakuumdestillationssystems zu optimieren. Denn dazu muss eine Reihe weiterer Parameter berücksichtigt werden. Dies gilt einerseits für die Wahl der geeigneten Technologie und andererseits für die richtige Abstimmung des Systemdesigns. Die zu berücksichtigenden Hauptfaktoren sind der Verbrauch von Kühlwasser, Betriebsflüssigkeit, Spülflüssigkeit und weiteren Flüssigkeiten. Aber auch die Kosten der Abfallverwertung müssen bedacht werden, wie zum Beispiel für die Aufbereitung von durch die Betriebsflüssigkeit verunreinigtem Wasser. Häufigkeit und Kosten der Wartung sind ebenfalls zu berücksichtigen. Schließlich muss das Vakuumsystem ganzheitlich betrachtet werden. Zu kleine Rohre können zum Beispiel die Leistung des gesamten Systems erheblich beeinträchtigen.

Energieeffizienz

Der Energieverbrauch eines Vakuumdestillationssystems ist ein zentraler Aspekt bei der Wahl des Systems. Je nach Betriebsdruck können verschiedene Technologien in Betracht kommen. Bei niedrigen Drücken und hohen Volumenströmen kann ein mehrstufiges Design mit Vakuum-Boostern eine kosten- und energieeffiziente Lösung darstellen. Darüber hinaus ist die Regulierung des Vakuumbedarfs wichtig. Heute können die meisten Systeme mit einem variablen Drehzahlantrieb zur Verringerung der Leistungsaufnahme bei geringem Vakuumbedarf betrieben werden.

Längere Lebensdauer

Zur Verlängerung der Lebensdauer eines Vakuumsystems sollten mehrere Parameter berücksichtigt werden. Unter anderem die Verwendung der richtigen Technologie und Pumpenkonfiguration. Dazu gehören die geeignete Dichtflüssigkeit sowie die Bau- und Dichtungsmaterialien für die Chemikalien, die in das Vakuumsystem gelangen. Ein weiterer Aspekt ist die ordnungsgemäße Verwendung des Systems. In den meisten Fällen sind Aufwärm- und Abschaltzyklen, darunter die Reinigung an Ort und Stelle (Clean in Place, CIP), notwendig, um die Leistung entsprechend den Werknormen aufrechtzuerhalten.

Kosteneinsparungen durch Systemupgrade

Ihr Prozess, darunter auch der Vakuumbedarf, hat sich möglicherweise verändert. Somit stellt sich die Frage, ob Ihr System noch Ihren Anforderungen gerecht wird. Außerdem ist zu prüfen, ob das System immer noch so energieeffizient wie möglich betrieben wird. Wenn ein Vakuumsystem aufgerüstet oder ersetzt werden muss, sollte man sich bei dieser Gelegenheit die gesamte Installation ansehen. So lässt sich Optimierungspotenzial erkennen. Moderne Technologien ermöglichen Kosteneinsparungen durch die Verringerung des Einsatzes von Betriebsflüssigkeiten und die Senkung des Energieverbrauchs. Zum Beispiel durch den Wechsel von Dampfstrahlern zu trockenen Lösungen.

Prozessgas

Je nach Zusammensetzung des Prozessgases kann es sinnvoll sein, es zurückzugewinnen oder zu neutralisieren. Eine trockene Lösung ermöglicht zum Beispiel die Rückgewinnung nicht verunreinigter Prozessgase am Auslass der Vakuumpumpe. Bei Verwendung der richtigen Betriebsflüssigkeit kann eine Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe ein effizientes Neutralisationssystem sein. APOVAC wurde zum Beispiel speziell für diesen Zweck entwickelt.

Welche Vakuumpumpen von Busch sind für Destillationsprozesse besonders geeignet?

Die Wahl der richtigen Vakuumpumpe ist von den jeweiligen Prozessanforderungen abhängig. Die am besten geeigneten Produkte sind COBRA, DOLPHIN, HUCKEPACK oder R5 Vakuumpumpen sowie Vakuum-Booster.

Wie wird Vakuumtechnologie von Busch in Destillationsanwendungen in der Praxis eingesetzt?

Lösungen von Busch werden in den meisten Vakuumdestillationsprozessen eingesetzt.
Von der Rohöldestillation in Raffinerien bis zur Aufbereitung von aktiven pharmazeutischen Wirkstoffen in der Pharmaindustrie. Sie werden auch weithin in der agrochemischen Industrie sowie bei der Gewinnung und Aufbereitung von Geschmacks- und Aromastoffen verwendet.

Wie funktioniert die Destillation von Rohöl?

Rohöl muss in seine Bestandteile aufgespalten werden, um Benzin, Diesel, Kerosin oder Heizöl daraus zu gewinnen. Dieser Prozess findet durch Destillation in Ölraffinerien statt.

Da Rohöl schwerere und leichtere Kohlenwasserstoffe mit unterschiedlichen Siedepunkten enthält, sind zwei Destillationsverfahren erforderlich. Nach der atmosphärischen Destillation wird eine zweite Destillation unter Vakuum durchgeführt. In diesem Fall ermöglicht die Vakuumdestillation die Abtrennung schwerer Kohlenwasserstoffe bei nur geringfügig höheren Temperaturen. Dadurch wird wiederum das Cracken der Bestandteile und die Entstehung unerwünschter Nebenprodukte minimiert.

Vakuumdestillation in der chemischen und pharmazeutischen Industrie

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Die Gewinnung reiner Verbindungen ist das Ziel zahlreicher Prozesse in der chemischen und pharmazeutischen Industrie. Eines der am häufigsten verwendeten Verfahren zur Extraktion gewünschter Verbindungen aus dem Reaktionsgemisch ist die Destillation.

Die Durchführung der Destillation unter Vakuum ermöglicht eine schonendere Behandlung von wärmeempfindlichen Verbindungen. Dank niedrigerer Prozesstemperaturen kann die Ausbeute des Destillationsprozesses durch Verhindern von Polymerisation, Cracking oder anderen Zersetzungsprozessen verbessert werden. Darüber hinaus können erhebliche Energieeinsparungen erzielt werden.

Die Vakuumdestillation ist daher die erste Wahl für eine Vielzahl von Trennverfahren in der chemischen und pharmazeutischen Industrie. Von der Herstellung von aktiven pharmazeutischen Wirkstoffen (API) über die Reinigung von Monomeren bis hin zur Extraktion von natürlichen Verbindungen. Sie kann außerdem für chemische Synthesen, die Herstellung von Geschmacks- und Aromastoffen und vieles mehr verwendet werden.

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Rohöldestillation

Um Benzin, Diesel, Flugbenzin oder Heizöl herzustellen, muss Rohöl in seine Bestandteile zerlegt werden. Dieser Prozess findet durch Destillation in Ölraffinerien statt. Da Rohöl schwerere und leichtere Kohlenwasserstoffe mit unterschiedlichen Siedepunkten enthält, sind zwei Destillationsverfahren erforderlich.

Nach der atmosphärischen Destillation wird eine zweite Destillation unter Vakuum durchgeführt. Das ermöglicht die Abtrennung schwererer Kohlenwasserstoffe bei nur geringfügig höheren Temperaturen. Dadurch wird das Cracken der Bestandteile und die Entstehung unerwünschter Nebenprodukte minimiert.

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Unsere Erfahrung

Capua 1880 verwendet Vakuumtechnologie von Busch Vacuum Solutions für die Destillationsprozesse, die je nach Art der Frucht in Dünnschichtverdampfern oder Kurzwegdestillatoren durchgeführt werden. Alle Destillatoren verfügen ausschließlich über COBRA Schrauben-Vakuumpumpen, die frei von Betriebsflüssigkeiten sind.

Die frequenzgeregelten Vakuumpumpen garantieren exakt und zuverlässig das gewünschte Druckniveau, das zusammen mit der Temperatur die gewünschte Produktqualität gewährleistet.

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