Vakuumdestillation

Grundprinzip und Zweck

Eine Vakuumdestillation ist eine Destillation unter vermindertem Druck, also unter Vakuum. Durch den niedrigeren Druck sinkt die Siedetemperatur der zu trennenden Flüssigkeiten. Dadurch können Stoffe getrennt werden, ohne sie so stark zu erhitzen, dass sie sich zersetzen.

Das Verfahren ist deshalb ein schonendes Trennverfahren. Es wird zum Beispiel zur Gewinnung pflanzlicher Essenzen, zur Entfernung von Alkohol aus Bier und Wein sowie zum Trennen langkettiger Kohlenwasserstoffe in Erdölraffinerien eingesetzt.

Produkte und Verfahrensarten

Die Produkte der Vakuumdestillation werden in Vakuumprodukte und Vakuumdestillate eingeteilt. Der Betrieb kann kontinuierlich ablaufen, wie bei der Erdölraffination, oder diskontinuierlich, also chargenweise.

Wie bei Destillationen unter Normaldruck unterscheidet man zwischen einfacher Vakuumdestillation und Vakuumrektifikation. Die einfache Vakuumdestillation ist ein Gleichstromverfahren, meist diskontinuierlich; das Vakuumdestillat wird dabei über Kopf abgezogen und kann gegebenenfalls in mehreren Fraktionen aufgefangen werden. Die Vakuumrektifikation ist ein Gegenstromverfahren und kann diskontinuierlich oder kontinuierlich betrieben werden.

Sumpfprodukt, Destillat und Kolonne

Das Vakuumsumpfprodukt ist der Teil des Gemischs, der unter den gegebenen Bedingungen von Temperatur und Druck nicht verdampft. Das Vakuumdestillat wird ähnlich wie bei der einfachen atmosphärischen Destillation als Kopfprodukt abgezogen.

Bei kontinuierlichen Verfahren werden die Vakuumdestillate als Seitenschnitte, also einzelne Fraktionen, aus der Kolonne entnommen. Vakuumkolonnen enthalten meistens strukturierte Packungen als Einbauten und keine Austauschböden.

Erdölverarbeitung

In der Erdölverarbeitung werden bei der atmosphärischen Destillation Temperaturen um 370 °C angewandt. Eine weitere Erhöhung der Temperatur würde zur Zersetzung, dem Cracken, von Rohölbestandteilen führen. Deshalb wird der Sumpf der atmosphärischen Kolonne, der atmosphärische Rückstand oder Long Residue (LR), einer Vakuumdestillation zugeführt.

Genauer handelt es sich dabei um eine kontinuierliche fraktionierende Vakuumrektifikation. Sie trennt den atmosphärischen Rückstand in Vakuumgasöl(e) und Vakuumrückstand, englisch Short Residue (SR). Die Vakuumdestillation erfolgt im Grobvakuum von 10–30 mbar und im Vergleich zur atmosphärischen Destillation bei geringfügig erhöhter Temperatur.

Weiterverarbeitung der Erdölfraktionen

Das Vakuumgasöl (VGO) wird normalerweise einer FCC-Anlage oder einem Hydrocracker (HCU) zugeführt. Dort werden daraus leichte Kohlenwasserstoffe hergestellt.

Der Vakuumrückstand kann direkt als Bitumen verwendet, zu Schweröl beziehungsweise Heizöl schwer aufgemischt oder in thermischen Crackanlagen ebenfalls zu leichten Kohlenwasserstoffen gecrackt werden. Er kann außerdem in einer Entasphaltierungsanlage, englisch Solvent Deasphalting (SDA), extrahiert und in entasphaltiertes Öl, englisch deasphalted oil (DAO), und Asphalt getrennt werden.

Weitere Anwendungen in Raffinerien

Eine fraktionierte Vakuumdestillation mit mehreren engen Fraktionen wird bei der Herstellung sogenannter Grundöle für Schmieröle eingesetzt.

Grobvakuum von 300 bis 500 mbar wird außerdem bei der Trennung schwer siedender Naftakomponenten verwendet, zum Beispiel bei der C8/C9-Trennung. Dadurch sinkt das Temperaturniveau im Destillationsprozess. So können energetisch günstigere Wärmeträgermedien eingesetzt werden, zum Beispiel Mitteldruckdampf mit etwa 20 bar statt Hochdruckdampf mit etwa 40 bar.