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Kurzweg-Destillation

Kurzweg Destillation
Kurzweg Destillation Video

Eine Platzierung des Kondensators ins Innere des Verdampfers erlaubt eine weitere Reduktion des Betriebsdrucks bis in Bereiche von ~ 0.001 mbar. Dies ist eine Folge der Tatsache, dass ein Druckgefälle vom Verdampfer zum Kondensator weitgehend vermieden werden kann. Verdampfte Partikel haben eine realistische Chance ohne vorherige Kollision mit anderen Partikeln am Innenkondensator anzukommen. Der Abstand von der Verdampferfläche zum Kondensator ist im Zentimeterbereich, was auch der mittleren freien Weglänge der Teilchen in diesem Druckbereich entspricht.

Die wesentlichen konstruktiven Elemente einer Kurzwegdestillationsanlage sind im nebenstehenden Bild dargestellt. Ihre Wechselwirkung und der Destillationsprozeß werden im Video illustriert.

Die typische Flächenbeaufschlagung eines Kurzwegdestillators liegt bei ~ 100 kg/m²/h. Dies kann jedoch stark variieren abhängig vom Schnittverhältnis zwischen Destillat und Rückstand, der Viskosität der Materialien, der Filmdicke oder aber auch der Geometrie des Verdampfers (Verhältnis Durchmesser : Höhe). Verlässliche Schätzungen lassen sich nur in Pilotversuchen mit authentischem Ausgangsmaterial ermitteln.

Betriebsdruck

Betriebsdruck

Es ist zu berücksichtigen, dass eine beliebige weitere Reduktion des Betriebsdrucks die Prozeßleistung nicht verbessert. Niedrigere Drücke führen zwar sehr wohl zu niedrigeren Siedetemperaturen. Allerdings haben sie auch einen nachteiligen Effekt auf den notwendigen Materialtransports.

Bei gegebener Betriebstemperatur und Verdampferfläche läßt sich für eine Substanz mit gegebener Molmasse und Dampfdruck eine maximale Verdampfungsrate bestimmen (Langmuir-Knudsen). Hieraus ergibt sich unmittelbar ein optimaler Betriebsdruck.

Für praktische Zwecke läßt sich diese Abhängigkeit in einem Diagramm darstellen, das für verschiedene Kurzweg-Destillationsszenarien den jeweils optimalen Betriebsdruck anzeigt. Eine Abweichung von diesem optimalen Betriebsdruck kann die Effizienz des Prozesses drastisch verschlechtern. Die verschiedenfarbigen Kurven stehen für unterschiedliche Destillatraten.

Wenn beispielsweise in einem KD 600 Kurzweg-Verdampfer mit 6 m² Verdampferfläche und einer Einförderrate von 900 kg/h die Hälfte des Ausgangsmaterials abdestilliert werden soll, dann sollte der Betriebsdruck bei ~ 0.045 mbar liegen.

Bildergallerie

KD 1200 Verdampferfläche und Innnenkondensator Innenkondensator Innenkondensator Gleitringdichtung