Kurzwegdestillierapparatur für die Molekulardestillation

Viele Materialien, wie beispielsweise Erdölrückstände, Chemikalien, Pharmazeutika, Naturprodukte, Gesundheitsprodukte, Fettsäuren usw., sind oft temperaturempfindlich, viskos und/oder haben hohe Siedepunkte. Um diese Materialien von ihren anderen Bestandteilen zu trennen und gleichzeitig die Produktqualität zu erhalten, kann die Destillation nur bei niedrigen oder sogar unterhalb des Siedepunkts liegenden Temperaturen durchgeführt werden. Zudem lässt sich die thermische Zersetzung oder Polymerisation nur innerhalb kurzer Zeit minimieren, um Produktschäden zu vermeiden.

Bei einem Betriebsvakuum von etwa 500 Pa kann die Destillation in einem Kratzfilmverdampfer oder einem Fallfilmverdampfer durchgeführt werden. Problematisch wird es jedoch, wenn die Destillation unter mittleren bis hohen Vakuumbedingungen (z. B. zwischen 0,001 und 100 Pa) erfolgen muss. Es ist erforderlich, einen Verdampfer zu wählen, dessen Dampfdruck die Druckdifferenz zwischen Heizfläche und Kondensationsfläche des Produkts nicht überschreitet. Daher scheiden Verdampfer mit externem Kondensator für die Destillation im mittleren bis hohen Vakuumbereich aus.

Im Gegensatz dazu eignet sich der Kurzstreckenverdampfer vom Typ SY hervorragend für diese Anwendung. Der Kondensator ist im Verdampfer integriert und befindet sich direkt gegenüber dem erhitzten Destillationsprozess. Kurzstreckenverdampfer stellen daher eine relativ neue Trenntechnologie dar, die in der industriellen Produktion noch nicht weit verbreitet ist und zahlreiche Trennprobleme lösen kann, die mit herkömmlichen Destillationsverfahren nicht zu bewältigen sind.

Kurzstreckendestillierapparate lassen sich anhand der Abstreiferform in drei Typen unterteilen: Rollfilm-, Gleit- und Scharnierabstreifer. Die Auswahl des Abstreifertyps richtet sich nach der Viskosität und den Verarbeitungseigenschaften des Materials. Die kurze Verweilzeit und die Funktion des Abstreifers sorgen dafür, dass der Flüssigkeitsfilm nur extrem kurz auf der Heizfläche verbleibt. Die niedrige Destillationstemperatur, bedingt durch den direkt gegenüber der Heizfläche angeordneten Kondensator, reduziert den Druckunterschied und ermöglicht so ein extrem hohes Vakuum. Dadurch können Materialien bei extrem niedrigen Temperaturen oder sogar unterhalb des Siedepunkts destilliert werden. Das tiefe Eintauchen klebriger Substanzen und Produkte mit Feststoffanteilen in die Abstreifer mit ihrer ausgeprägten Kante bewirkt eine starke Scherung und Durchmischung des Materialfilms und reduziert so die Viskosität der behandelten Flüssigkeit. Das Verfahren eignet sich für die Verarbeitung von Viskositäten bis zu 50 Pas und verhindert Ablagerungen auf der Heizfläche, insbesondere bei Flüssigkeiten mit Feststoffanteilen.

Die Funktion des Flüssigkeitsspiegelabstreifers für die extrem dünne Destillation besteht darin, die Zulaufflüssigkeit zu einem extrem dünnen Flüssigkeitsfilm abzustreifen. Dadurch wird eine gründlichere Trennung erreicht.

Thermisch empfindliche Materialien, ein hohes Trennverhältnis und ein präziser Abstreifer erzeugen einen extrem dünnen, gleichmäßig auf der Heizfläche verteilten Flüssigkeitsfilm, wodurch die gesamte Heizfläche benetzt wird. Dies ermöglicht ein hohes Siedetrennverhältnis in der Anlage. Dadurch werden über 90 % des Eingangsmaterials verdampft und ein konstanter Reststoffgehalt erreicht.

Der Druckunterschied zwischen dem Siedefilm und der Kondensationsfläche ist die treibende Kraft für den Dampfstrom; bereits ein geringer Druckabfall kann einen Dampfstrom auslösen. Für den Betrieb bei 1 mbar ist ein sehr geringer Abstand zwischen Siede- und Kondensationsfläche erforderlich. Eine nach diesem Prinzip konstruierte Destillationsanlage wird als Kurzstreckendestillationsanlage bezeichnet. Die Kurzstreckendestillationsanlage (Molekulardestillation) verfügt über einen eingebauten Kondensator gegenüber der Heizfläche und reduziert den Betriebsdruck auf 0,001 mbar.

Die Kurzzeitdestillation ist ein thermisches Trennverfahren, das bei einem Druck von 1 bis 0,001 mbar arbeitet. Durch ihre niedrige Siedetemperatur eignet sie sich besonders für wärmeempfindliche und hochsiedende Substanzen. Ihr grundlegender Aufbau besteht aus einem zylindrischen Zylinder mit Heizmantel, einem Rotor und einem integrierten Kondensator. Am Rotorhalter sind ein Abstreifer und eine Spritzschutzvorrichtung angebracht. Der Kondensator befindet sich in der Mitte des Verdampfers, und der Rotor rotiert zwischen dem zylindrischen Zylinder und dem Kondensator.

Die Kurzzeitdestillationsanlage besteht aus einem vertikal beheizten zylindrischen Körper, einem in seiner Mitte angeordneten Kondensator und einem rotierenden Abstreifer zwischen Destillationsanlage und Kondensator.

Der Destillationsprozess läuft wie folgt ab: Das Material wird von oben in den Verdampfer eingefüllt und durch den Materialverteiler am Rotor kontinuierlich und gleichmäßig auf der Heizfläche verteilt. Anschließend schabt der Abstreifer die Materialflüssigkeit zu einem extrem dünnen, turbulenten Flüssigkeitsfilm ab und drückt diesen spiralförmig nach unten. Dabei kondensieren die von der Heizfläche austretenden leichten Moleküle auf dem integrierten Kondensator auf kurzem Weg und nahezu kollidfrei zu Flüssigkeit und fließen durch das Kondensatorrohr nach unten, bevor sie durch das Auslassrohr am Boden des Verdampfers abgeleitet werden. Die Restflüssigkeit, auch als schwere Moleküle bezeichnet, sammelt sich in einem kreisförmigen Kanal unterhalb der Heizzone und fließt dann durch ein seitliches Auslassrohr ab.