Glockenboden (Destillation)

Aufgabe und Aufbau

Ein Glockenboden ist ein Einbau in einer Rektifikationsanlage zur fraktionierten Destillation. Eine solche Anlage heißt in der chemischen Industrie meist Kolonne. Mehrere Glockenböden werden übereinander angeordnet, um flüssige Stoffgemische in Fraktionen mit unterschiedlichen Siedebereichen zu trennen.

Ein Glockenboden besitzt ein waagerechtes Lochblech. Die Öffnungen sind durch nach oben führende Röhren verlängert und mit verschraubten glockenförmigen Abdeckungen versehen. Diese Abdeckungen geben dem Bauteil seinen Namen.

Trennung in der Kolonne

Die Kolonne wird kontinuierlich von unten nach oben mit einem heißen Dampfgemisch durchströmt. Auf jedem Boden soll eine möglichst große Kontaktfläche zwischen dem Dampf und der dort stehenden kondensierten Flüssigkeit entstehen.

Dabei kondensieren kondensierbare Bestandteile aus der Gasphase. Die frei werdende Kondensationsenthalpie, also die beim Kondensieren abgegebene Wärme, verdampft flüchtige Bestandteile aus der Flüssigkeit. Dieser Austausch wiederholt sich auf jedem Boden: Leichtsieder, also leichter verdampfbare Stoffe, reichern sich in den oberen Böden an; Schwersieder sammeln sich in den unteren Böden.

Die Gasphasen auf tieferen Böden haben eine höhere Temperatur und einen höheren Druck als die Gasphasen höher gelegener Böden. Dies treibt den Durchsatz der Kolonne an. Durch Gastemperatur und Versorgungsdruck soll die thermische Führung optimiert werden, sodass möglichst wenig Wärme abgegeben wird; angestrebt wird adiabatisches Verhalten.

Flüssigkeitsführung und Abzüge

Überlaufwehre halten einen Teil der kondensierten Flüssigkeit auf den Böden zurück. Ein weiterer Teil fließt über das Wehr auf den jeweils nächsttieferen Boden. Der Flüssigkeitsstand beziehungsweise Überlauf wird so ausgelegt, dass an den Glocken keine Absaugung durch den Hebereffekt entsteht.

Durch den Rückfluss gelangen Schwersieder nach unten, während Leichtsieder als Dampf nach oben steigen. Leichtsieder oder Produkte werden am Kopf der Kolonne abgezogen, Schwersieder am Sumpf. Seitenabzüge erlauben die kontinuierliche Entnahme von Zwischenfraktionen. Diese können jedoch mit gelösten Leichtsiedern verunreinigt sein und bei Bedarf durch Stripper gereinigt werden.