Fraktionierte Destillation

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Die fraktionierte Destillation ist ein Trennverfahren für Flüssigkeitsgemische in der Chemie. Dabei wird ausgenutzt, dass die Flüssigkeiten verschiedene Siedetemperaturen haben und die Dampftemperatur solange konstant bleibt, wie noch entsprechende Flüssigkeit in dem Gemisch vorhanden ist. Die einzelnen Flüssigkeitsanteile werden als Fraktionen (Teile) des Destillationsprozesses in separaten Gefäßen oder Rohrsystemen abgenommen - dies ist der Grund für den Namen und auch der einzige Unterschied zur Destillation.

Während des Destillationsprozesses wird anhand der Siedetemperatur entschieden, welche Flüssigkeit gerade verdampft wird. Der Anteil des Stoffgemisches mit der niedrigeren Siedetemperatur (Leichtsieder) wird im stärkerem Maße verdampft als der Anteil mit höherem Siedepunkt / Kochpunkt (Schwersieder). Je weiter die Siedepunkte der Flüssigkeiten voneinander entfernt sind, desto besser ist die Trennwirkung.

Um die Trennschärfe größer zu machen, werden zwischen Verdampfungsgefäß (Destillierkolben / Sumpfkolben / Kessel / Blase) und Kühler sog. Kolonnen eingefügt. Dies sind in der Regel rohrförmige Gebilde, die meistens mit körnigem Material (Raschig-Ringe, Drahtkörper, Glasperlen, Keramikkörper, Stahlwolle ...) gefüllt sind. Großtechnische Kolonnen haben mehrere Böden aus gelochtem Stahl oder Glockenböden. An der Oberfläche der Füllkörper kondensiert der Dampf. Zuerst der Anteil mit dem höherem Siedepunkt, dann erst der Anteil mit dem niedrigem Siedepunkt. Bei der Änderung des Aggregatszustandes (hier Kondensation), wird die Verdampfungswärme der kondensierenden Komponente wieder frei. Diese kommt wiederum der noch dampfförmigen Komponente zu Gute. Der Anteil des Dampfes mit dem niedrigeren Siedepunkt wird also, (je nach Kochpunktdifferenz der Anteile der Mischung), erst später an der Füllkörperoberfläche kondensieren. Dieser Prozess des Verdampfens und der Kondensation setzt sich über die ganze Kolonne fort, bis die Stoffgemische voneinander getrennt sind, oder das Ende der Kolonne erreicht ist. Man könnte also sagen, dass der Dampf der Mischung in seinem eigenen Kondensat gewaschen wird, dessen Zusammensetzung sich ständig ändert, bis die Mischung getrennt ist.Fallen mehrere Trennprodukte an werden dieser Seitig abgezogen und im sogenannten Stripper mit Wasserdampf gestrippt. Dies bedeutet die leichteren Bestandteile werden vom Dampf mitgerissen und wieder in die Kolonne eingebracht.

Die fraktionierende Destillation wird bei der Gewinnung von Alkohol (Brennen von Wein bzw. Maische) oder von einem Edelgas, von Stickstoff oder von Sauerstoff aus flüssiger Luft, aber auch bei der Gewinnung von Treibstoffen aus Erdöl verwendet. Die hohen Rohrtürme einer Erdölraffinerie entsprechen den Destillations-Kolonnen, die daraus abgehenden Bögen enthalten die Fraktionen aus dem gewünschten Siedebereich.

Siehe auch: Rektifikation