Destillationskolonne

Eine Kolonne als Schwertransport auf dem Rhein

Die Rektifikationskolonne ist ein verfahrenstechnischer Apparat zur thermischen Stofftrennung. Die Trennung erfolgt durch Rektifikation (mehrstufige Destillation).

Funktion

siehe Kolonne und Rektifikation.

Aufbau

Schema

Prinzip einer Rektifikationskolonne bei der Luftzerlegung

Kolonne für die fraktionierte Destillation - Technikumsvariante

Die Kolonne bildet ein zylindrischer Behälter mit Einbauten, die die Wärme- und Stoffübertragung intensivieren. Der Verdampfer ist unterhalb des Sumpfes der Rektifikationskolonne angeordnet und der Kondensator hinter dem Kolonnenkopf angeschlossen. Je nach Art der verwendeten Einbauten wird unterschieden zwischen Boden-, Füllkörper- und Packungskolonnen. Durch einen Zulauf am Boden der Kolonne wird das verdampfte Gemisch der zu trennenden Stoffe eingespeist. Zum Kopf hin reichert sich die leichter siedende Komponente an und kann dort abgezogen werden, während die schwerer siedende Komponente zurückgeführt wird. Im Sumpf reichert sich die schwerer siedende Komponente an und kann dort abgenommen werden.

Man unterscheidet dabei drei Typen von Einbauten:

1. In Bodenkolonnen sind Sieb-, Glocken- oder Ventilböden eingebaut, auf denen die Flüssigkeit steht. Durch spezielle Schlitze oder Löcher wird der Dampf in die Flüssigkeit eingeperlt, so dass eine Sprudelschicht entsteht. Auf jedem dieser Böden stellt sich ein neues temperaturabhängiges Gleichgewicht zwischen der Flüssig- und Gasphase ein.
2. Füllkörperkolonnen können mit unterschiedlichen Füllkörpern gefüllt werden, die eine gute Verteilung der Flüssigkeit und Verwirbelung der Gasströmung bewirken. Durch die Oberflächenvergrößerung der etwa 5-15 mm großen Partikel werden Wärme-und Stoffaustausch optimiert und die Trennfähigkeit der Kolonne somit erhöht. Bekannte Beispiele sind der Raschig-Ring (ein Hohlzylinder), Pall-Ring, Hiflow-Ring, Intalox-Sattel, Berl-Sattel und Igel. Die Füllkörper können geordnet, aber auch regellos (als Schüttung) in die Kolonne eingebracht werden. Als Materialien kommen in Frage Glas, Keramik, Metall und Kunststoffe.
3. Strukturierte Packungen sind eine Weiterentwicklung der geordneten Füllkörper. Sie weisen eine regelmäßig geformte Struktur auf. Dadurch ist es bei Packungen möglich, Einengungen für die Gasströmung (mit erheblichem Einfluss auf den Druckverlust) zu reduzieren. Es gibt verschiedene Ausführungen von Packungen z. B. Gewebe- oder Blechpackungen. Als Material können Metall, Kunststoff, Glas und Keramik (je nach Benetzbarkeit) eingesetzt werden. Es gibt von vielen großen Herstellern Packungen mit verschiedenen Namen und bevorzugtem Anwendungsgebiet.

Siehe auch

• Austauschboden
• Füllkörperarten
• Fraktionierte Destillation
• Rektifikation (Verfahrenstechnik)
• Strippen