Vakuumdestillation von Alkohol

[Jesse_Bee]

Ein ‚Hallo‘ an die Chemiker/ chemischen Prozesstechniker!

Ich wurde beruflich damit beauftragt, mir Gedanken zur technischen Vakuumdestillation von Alkohol zu machen. Ist leider so gar nicht mein Fachgebiet und ich stehe der Sache eher skeptisch gegenüber. Deshalb mal ein paar Grundsatzfragen:

1. Macht es von chemisch-physikalischer Seite her Sinn, Alkohol bei erniedrigten Drücken zu destillieren? Erhöht sich dadurch die Effizienz/ Trenngüte der Destillation? Verhindert man irgendwelche Azeotrop-Bildung (oder wie das heißt)?

2. Bietet es auf Seiten der Energiebilanz irgendwelche Vorteile? Ist es wirtschaftlicher, großtechnisch unter Vakuum zu destillieren, anstatt das Zeug ordentlich zu erhitzen? Der Energieverbrauch einer Vakuumpumpe dürfte ja auch nicht gering sein und sie ist in Anschaffung und Wartung sicher teurer als irgendwelche Heizschlangen.

Falls jemand 1) oder 2) positiv beantworten kann, warum wird es dann nicht gemacht - z.B. bei der Produktion von Biosprit. Ich habe mit Google kein Beispiel gefunden, wo Vakuumdestillation zur reinen Konzentrationserhöhung von Alkohol im größeren Maßstab technisch angewand wird.

3. Es gibt ja offensichtlich in der Lebensmittelindustrie trotzdem in speziellen Anwendungsfällen Vakuumdestillationsverfahren zur Trennung von Ethanol/ Wasser, um z.B. bei der Herstellung von Trinkspirituosen (Absinth) hitzeempfindliche Aromen nicht zu zerstören. Werden da irgendwelche speziellen Verfahren eingesetzt? Wonach müsste ich suchen, um Material dazu zu finden?

Vielen Dank und LG
Jesse

[Paul_Stoll]

Hallo Jesse: Um welche Mengen geht es? Was für eine Zusammensetzung hat das zu destillierende Ethanol-Gemisch? Bei Anwendung von Vakuum musst Du weniger aufheizen (hitzeempfindliche Inhaltsstoffe!) und das Destillat weniger abkühlen; auf das Azeotrop (96% Ethanol/4% H2O) hat das keinen Einfluss. Je nach Zusammensetzung brauchst Du einen Apparat mit mehreren theoretischen Trennstufen (fraktionierte Destillation). Suche in einer Uni-Bibliothek (oder ?) den Ullmann, Encyclopedia of Industrial chemistry (oder so ähnlich) darin findest Du jede Menge Information zur Destillation von Ethanol. Wenn es um grosse Mengen Ethanol geht, dann trage dein Problem Firmen vor die Destillations-Kolonnen liefern. In der Schweiz ist das z.B. Sulzer AG, Chemie-Bereich, Winterthur ZH oder Kühni AG, Allschwil BL, in Deutschland die Firmen … die beraten dich kompetent.

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[Jesse_Bee]

Hallo Paul,

Hallo Jesse: Um welche Mengen geht es?

Das ist wohl relativ offen, da es sich dabei um Grundsatzüberlegungen handelt - konkret darum, ob es sinnvoll wäre, quasi als Synergieeffekt zu anderen technischen Projekten des Vakuumanlagenbaus eine Vakkumdestillationsanlage für Alkohol zu entwickeln. Würde dann, gemessen an den bestehenden Anlagen wahrscheinlich kein großtechnischer Maßstab sein, sondern eher was in der Mitte. Vielleicht ein paar Kubikmeter am Tag. Für Biosprit und Spirituosen gedacht.

Was für eine Zusammensetzung hat das zu destillierende Ethanol-Gemisch?

Ich schätze mal, so 10 - 15% Alkohol (was die alkoholische Gärung halt so hergibt) und vermutlich ordentliche Verunreinigung mit Reststoffen und Biomasse.

Bei Anwendung von Vakuum musst Du weniger aufheizen
(hitzeempfindliche Inhaltsstoffe!) und das Destillat weniger
abkühlen

Ja, da sähe ich auch den Vorteil. Aber von der Energiebilanz ist eine Vakuumdestillation doch sicher nicht besonders sinnvoll, oder? Ich meine - Bioethanol soll möglichst reiner Alkohol sein, man muss keine Rücksicht auf hitzesensible Inhaltsstoffe nehmen. Meine ‚innere‘ Frage wäre - macht Vakkumdestillation dann noch Sinn oder trage ich hier kWH zu Grabe?

auf das Azeotrop (96% Ethanol/4% H2O) hat das keinen
Einfluss.

okay

Je nach Zusammensetzung brauchst Du einen Apparat
mit mehreren theoretischen Trennstufen (fraktionierte
Destillation). Suche in einer Uni-Bibliothek (oder ?)

ja, hab ich Zugang

den
Ullmann, Encyclopedia of Industrial chemistry (oder so
ähnlich) darin findest Du jede Menge Information zur
Destillation von Ethanol.

Okay, danke!

Wenn es um grosse Mengen Ethanol
geht, dann trage dein Problem Firmen vor die
Destillations-Kolonnen liefern. In der Schweiz ist das z.B.
Sulzer AG, Chemie-Bereich, Winterthur ZH oder Kühni AG,
Allschwil BL, in Deutschland die Firmen … die beraten
dich kompetent.

Nuja, ich soll sie ja nichts dran verdienen lassen, ich soll was in dieser Richtung entwickeln als Erweiterung einer Produktpalette von Vakkumverdampfern mit Ökolabel. Ich halte das nur für ein Hirngespinst, weil es das:
a) für die Spirituosenherstellung (wo mir der Sinn begreiflich ist) bereits gibt und ich b) denke, dass Vakuumdestillation für die Ethanolproduktion an sich unwirtschaftlich wäre. Außerdem will ich es nicht machen, ich bin Biologe. Also sammle ich Gegenargumente.

Gruß, Jesse

[Matthias_Kattelmann_d2a1c6]

Hallo Jesse

Also genau hab ich nicht verstanden, was Du machen möchtest, aber:
Die Energie zum Verdampfen von Wasser, bzw. Alkohol ist immer dieselbe.
Die benötigte Temperatur ist im Vakuum aber niedriger, Luft wirkt störend und ein Vakuum herzustellen ist mit den richtigen Anlagen recht preiswert.
Die benötigte Energie für ein solches Vakuum hängt wesentlich von der Restmenge Luft über der Flüssigkeit und dem Gasgehalt der Flüssigkeit ab.
Die benötigte Energie einer Destillationsanlage hängt unter anderem auch davon ab, wie gut die Wärmetauscher arbeiten, wenn denn welche da sind.
Man kann damit den Zulauf mit dem Destillat und dem Ablauf erwärmen.
Auch hier wirkt die Luft störend.
Im praktischen würde ich gerne auf den Wirkungsgrad fertiger Produkte verweisen, die ich aber nicht kenne.
MfG
Matthias

[Jesse_Bee]

Hi Matthias,

Also genau hab ich nicht verstanden, was Du machen möchtest,

das liegt wahrscheinlich daran, dass ich es auch nicht so richtig wusste. Ich sollte mir halt Gedanken um die Vakuumdestillation von Alkohol machen, weil ein Vorgesetzter von mir das Thema für den Knaller schlechthin hielt und ein drittmittelgefördertes Thema für eine technische Entwicklung in der Richtung machen wollte. Ich sollte den Projektantrag schreiben.
Ich habe das Thema für relativ abgegriffen gehalten und den Sinn eines solchen Projektes nicht gesehen. Deshalb habe ich nach Argumenten pro und kontra gesucht.

Inzwischen habe ich kompetente Hilfe gefunden und das Thema ist vom Tisch. Die Anfrage hat sich damit auch erledigt.

Gruß, Jesse

Vielen Dank nochmal an alle, die geantwortet haben.