DE102014103160A1

DE102014103160A1 - Verfahren zur destillativen Separation von Substanzen mittels eines Trägergases

Info

Publication number: DE102014103160A1
Application number: DE102014103160.1A
Authority: DE
Inventors: Peter Ay; Constantin Jurischka; Christian Stollberg
Original assignee: Brandenburgische Technische Universitaet Cottbus
Current assignee: Brandenburgische Technische Universitaet Cottbus
Priority date: 2014-03-10
Filing date: 2014-03-10
Publication date: 2015-09-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur destillativen Separation eines ersten Stoffes aus einem Substanzgemisch mittels eines Trägergases, welches in einer Destillationsvorrichtung durch das Substanzgemisch geleitet wird. Erfindungsgemäß erfolgt die Abdestillation des ersten Stoffes bei einer konstanten Temperatur.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur destillativen Separation von Substanzen mittels mindestens eines Trägergases sowie eine entsprechende Vorrichtung, insbesondere zur kontinuierlichen Verfahrensführung.
Mithilfe des Verfahrens lassen sich die leichtflüchtigen Bestandteile aus einem Substanzgemisch (Feed) mit hoher Selektivität und daraus folgend mit hohen Reinheiten bei hoher Ausbeute entfernen. Somit können die abzudestillierenden Stoffe im Destillat bzw. die schwerflüchtigen Zielsubstanzen im aufkonzentrierten Feed angereichert werden.
Einleitung
Die destillative Separation insbesondere von thermolabilen flüchtigen Substanzen ist meist mit einer deutlichen Qualitätsminderung aufgrund von thermischer Zersetzung der abzudestillierenden Stoffe verbunden. Beispielsweise lassen sich viele Pflanzeninhaltsstoffe (beispielsweise einzelne Inhaltsstoffe von Ätherischen Ölen) oft kaum ohne Zersetzung destillieren.
Pflanzeninhaltsstoffe (bspw. Ätherische Öle) beinhalten oft thermolabile Substanzen, welche sich bei Einwirkung von hohen Temperaturen zersetzen und zu einer Qualitätsminderung des Destillats führen. Daher basieren Destillationsansätze aus dem Stand der Technik meist auf einer Wasserdampfdestillation als Trägerdampfdestillation zur Primärgewinnung, die lediglich ein komplexes Stoffgemisch als Ätherisches Öl hervor bringt.
Nur wenige Verfahrensansätze verfolgen eine destillative Fraktionierung der Inhaltsstoffe. Bislang werden solche schwerflüchtige Stoffgemische destillativ mithilfe der Rektifikation in Leicht- und Schwersieder getrennt. Der Nachteil dieser Methoden besteht darin, dass die abzudestillierenden Stoffe bei druckoffenen Systemen aufgrund der hohen Siedetemperaturen einer hohen thermischen Belastung ausgesetzt sind.
Vor diesem Hintergrund lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Mittel bereitzustellen, die eine destillative Trennung auch thermolabiler Substanzen ermöglicht.
Beschreibung der Erfindung
Dieses Problem wird durch das erfindungsgemäße Verfahren gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur destillativen Separation eines ersten Stoffes aus einem Substanzgemisch mittels eines Trägergases, welches in einer Destillationsvorrichtung durch das Substanzgemisch geleitet wird, wird die Temperatur des einen ersten abzudestillierenden Stoff aufweisenden Substanzgemisches während der Abdestillation des ersten Stoffes konstant gehalten. Die Destillation des ersten abzudestillierenden Stoffes erfolgt somit bei einer ersten konstanten Temperatur.
Das Substanzgemisch ist ein flüssiges Gemisch von mindestens zwei Substanzen. Das Gemisch kann auch ein komplexes Gemisch von drei bis zu etwa hundert Substanzen sein. Derartige komplexe Gemische erhält man beispielsweise durch Herstellung eines Extrakts von Pflanzenstoffen.
Das Trägergas wird aus einem Trägergasmedium verdampft. Das verwendete Trägergas sollte in dem abzudestillierenden Stoff unlöslich sein. So ist für eine destillative Trennung von Pflanzeninhaltsstoffen in Form von Ätherischen Ölen Wasserdampf ein bevorzugtes Trägergas.
Die Konstanz der Temperatur kann bei dem Verfahren grundsätzlich mittels zweier Strategien erreicht werden, nämlich durch Druckabsenkung und/oder Zugabe einer zusätzlichen Substanz zu dem Trägergas.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Abdestillation des ersten Stoffes durch eine Druckabsenkung, wobei die Druckabsenkung bevorzugter Weise an die Menge des aus dem Substanzgemisch abdestillierten ersten Stoffes angepasst ist.
Um einem unerwünschten Temperaturanstieg während des Destillationsvorganges entgegenzuwirken, kann der Systemdruck variabel in der Destillationsapparatur abgesenkt werden, wobei der Druck bevorzugt kontinuierlich abgesenkt wird. Bei bekannter Ausgangszusammensetzung des Substanzgemischs (Feed), bestimmt beispielsweise durch chromatographische Analyse, kann durch die Volumenabnahme des Feeds mithilfe eines Berechnungsalgorithmus über die Rayleigh-Gleichung der momentane Dampfdruckanteil der zu destillierenden Komponenten numerisch vorausbestimmt werden. Die erforderliche Systemdruckabsenkung in Form einer „Vakuum”-Regelung ist dadurch ebenfalls numerisch herleitbar, um den Siedevorgang bei Temperaturkonstanz einzuleiten. Durch diese Maßnahme kann eine gewünschte niedrige Siedetemperatur mit hoher Selektivität (hohe relative Flüchtigkeit zwischen beispielsweise einem ersten und einem zweiten zu destillierenden Stoff) beibehalten werden.
Folglich ist die gewünschte Temperaturkonstanz über den Zusammenhang zwischen dem Volumen des zu destillierenden Stoffes und dem erforderlichen Druck in der Destillationsapparatur zu ermitteln.
Der Begriff der kontinuierlichen Druckabsenkung bezieht sich sowohl auf eine ideal-kontinuierliche, als auch auf eine quasi-kontinuierliche Druckabsenkung. Bei der idealen Druckabsenkung erfolgt die Druckabsenkung dem funktionalem Verlauf. Bei der quasi-kontinuierlichen Druckabsenkung erfolgt die Druckabsenkung in Plateaus. In einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Druckabsenkung bei einer quasi-kontinuierliche Druckabsenkung in mindestens drei Plateaus. Da die Reinheit der bei der Destillation erhaltenen Stoffe mit der Anzahl der Plateaus steigt, sind 5 bis 10 Plateaus bevorzugt.
Das Verfahren kann in einer weiteren Ausführungsform auch so ausgeführt werden, dass während der Abdestillation des ersten Stoffes die Zumischung mindestens einer zusätzlichen Komponente in das flüssige Trägergasmedium erfolgt und so die Konstanz der Temperatur des einen abzudestillierenden Stoff aufweisenden Substanzgemisches gewährleistet.
Diese zusätzliche Komponente ist bevorzugt eine leichtflüchtige Komponente. Hier kommen insbesondere niederkettige Alkohole in Frage, insbesondere Methanol und Ethanol, aber auch Ketone, wie beispielsweise Aceton.
Bevorzugt beträgt der Anteil der zusätzlichen Komponente im Trägergas zwischen 1 und 30 Massenprozent, besonders bevorzugt zwischen 5 und 25 Massenprozent.
Der kontinuierlichen Absenkung des Dampfdruckanteils der zu destillierenden Komponenten kann ebenfalls durch die Zumischung einer weiteren Komponente, insbesondere einer leichtflüchtigen Komponente, in das Trägerdampfmedium entgegengewirkt werden. Bedeutsam ist, dass die zusätzliche Komponente des Trägerdampfes leichtflüchtiger ist als die Hauptkomponente des Trägerdampfmediums (so ist Ethanol leichtflüchtiger als Wasser). Dabei kann das Destillationssystem optional druckoffen gestaltet werden. Voraussetzung für den Einsatz einer solchen Komponente im Trägerdampfmedium ist die vollständige Löslichkeit im Trägerdampfmedium und die zu erhaltende Nichtlöslichkeit des Trägerdampfes in den zu destillierenden Komponenten.
Beispielsweise kann ein Ethanol-Wassergemisch als Trägergasmedium angewendet werden, welches sich nicht bzw. nur gering in den zu destillierenden Komponenten (bspw. Ätherische Öle) löst. Für einen geringeren Ethanolanteil im Trägerdampfmedium (0–30 ma% Ethanol) sind diese Voraussetzungen für Ätherische Öle oft erfüllt.
Durch die allgemein bekannte Beschreibung der Dampfdruckentwicklung eines Ethanol-Wasser-Gemisches unter Variation des Ethanol-Anteils ist eine Modellierung des Destillationsverhaltens mit den zu destillierenden Komponenten möglich. Somit kann dem sinkenden Dampfdruckanteil der zu destillierenden Komponenten ein steigender Dampfdruckanteil des Trägerdampfes durch die zunehmende Zumischung des Leichtflüchters (bspw. Ethanol) entgegengesetzt werden.
Der aufgestellte volumetrische Zusammenhang der zu destillierenden Komponenten ist auch auf die erforderliche Zusammensetzung des Trägerdampfmediums zu übertragen, um die gewünschte Temperaturkonstanz zu erzeugen (bei bestimmten Volumen der zu destillierenden Komponenten bestimmte Zusammensetzung des Trägerdampfmediums Ethanol-Wasser).
Das Substanzgemisch kann, wie oben erwähnt, mehr als einen abzudestillierenden Stoff aufweisen. Insbesondere kann das Substanzgemisch auch einen zweiten, einen dritten, einen vierten, usw. Stoff aufweisen, wobei diese Stoffe mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens bei unterschiedlichen Temperaturen abdestillierbar sind. Damit ist auch die Auftrennung komplexer Mischungen möglich, ohne dass die abzustillierenden Stoffe durch zu hohe Temperaturen zersetzt werden.
Nach der Abdestillation des ersten Stoffes aus dem Substanzgemisch bei einer ersten konstanten Temperatur kann in einer Ausführungsform des Verfahrens die Abdestillation eines zweiten Stoffes aus dem Substanzgemisch mittels Trägergasdestillation bei einer zweiten konstanten Temperatur erfolgen. Die zweite konstante Temperatur ist dabei größer ist als die erste konstante Temperatur.
Das Verfahren kann sowohl als kontinuierliches als auch als diskontinuierliches Verfahren ausgeführt werden.
In einer Ausführungsform der Erfindung, bei der das Verfahren diskontinuierlich geführt wird, kann während des Destillationsprozesses die Zusammensetzung des Feeds bzw. des Destillats mit Hilfe einer einfachen volumetrischen Bestimmung ausgelesen werden. Hierdurch kann bei Kenntnis der Ausgangszusammensetzung des Feeds (Bestimmung z. B. durch quantitative chromatographische Messmethoden) die selektive Destillation bis zu einer vorgegebenen Mindestreinheit bei maximaler Ausbeute der abzudestillierenden Stoffe erfolgen und somit bis zu einem optimalen Punkt ohne anspruchsvolle Analytik während des Prozesses durchgeführt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Automation bzw. ein Abschalten des Prozesses durch volumetrische Erfassung vorgesehen.
Die technische Ausführung ist mittels einer Steuerung der Prozesse (z. B. mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung) möglich. Aus der volumetrischen Erfassung der abzudestillierenden Komponenten ist die erforderliche Druckabsenkung programmierbar. Die ideale Zusammensetzung des Trägerdampfmediums wird in einer Ausführungsform separat gesteuert. Hierzu kann zur Bestimmung der momentanen Zusammensetzung des Gemisches eine online-Dichtemessung mit Temperaturkorrektur dienen. Über die speicherprogrammierbare Steuerung ist die Zumischung der Einzelkomponenten (z. B. Ethanol und Wasser) zur erforderlichen Zusammensetzung im Zusammenhang mit der Volumenabnahme der zu destillierenden Komponenten zu realisieren.
Die erfindungsgemäße technische Ausführung eines Batch-Verfahrensansatzes wird unten anhand der schematischen Darstellung in 9 erläutert.
Die Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt die Verwendung einer Vorrichtung zur destillativen Separation von Substanzen mittels eines Trägergases, aufweisend ein Mittel zum Konstanthalten der Temperatur. Eine derartige Vorrichtung bzw. Ausführungsformen davon sind auch in den 9 bis 12 und der dazugehörigen Beschreibung erläutert.
Weiterhin ist in einer Ausführungsform der Erfindung der Aufbau eines komplexen Anlagensystems in Form einer Verschaltung von mehreren Batch-Einheiten möglich. Hierdurch kann die beschriebene diskontinuierliche Methode in ein kontinuierliches Verfahren überführt werden. Dabei werden einzelne Stoffe oder Stoffgruppen in separaten Fraktionen aufgrund verschiedener Dampfdrücke angereichert. Durch die „ringförmige Verschaltung” von Destillationsapparaturen („Destillationsblasen”), in welchen sich der jeweilige Feed (Ausgangszusammensetzung oder bereits aufkonzentriertes Gemisch) befindet, ist eine immer weiter fortschreitende Abdestillation von Komponenten bzw. Komponentengemischen mit spezifischen Dampfdruckregimen möglich. Letztendlich ist die vollständige Abdestillation der flüchtigen Bestandteile des Feeds möglich. Die Verschaltung der Einzelmodule von Separationseinheiten bietet somit die Möglichkeit, den Prozess der Trägerdampfdestillation als kontinuierliches Verfahren auszuführen, wobei mehrere Fraktionen (bspw. Schwer-, Mittel-, Leichtsieder, nicht verdampfbare Reste) separiert werden.
Bevorzugt wird die Druckabsenkung in der Destillationsvorrichtung und/oder die Zumischung einer zusätzlichen Komponente in den Trägergas gesteuert oder geregelt, insbesondere mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung.
Figuren
Es zeigen:
1: Siedediagramm Nonan-Dodecan (generiert mit CHEMCAD; Model NRTL).
2: Aus Tabelle 5 abgeleiteter Dampfdruckverlauf des Wassers.
3: Funktionsverlauf der Dampfdruckentwicklung im Gemisch Nonan-Dodecan bei 85°C abhängig vom Nonan-Anteil (Grundlage Tabelle 6).
4: Zusammenhang zwischen Mol-Anteil Nonan und Volumen in der Blase während der Destillation (Ausgangsbedingungen 1,4 mol Nonan und 0,6 mol Dodecan) bei 85°C.
5: Zusammenhang zwischen Volumen der n-Alkan-Phase und dem erforderlichen Systemdruck bei der Destillation, um bei 85°C zu destillieren.
6: Schar von Dampfdruckverläufen der Ethanol-Wasser-Mischungen bei verschiedenen Ethanol-Anteilen (Grundlage CHEMCAD, Modell: NRTL).
7: Beschriebener Funktionsverlauf und abgeleitete Regression der Dampfdruckwerte über dem variablen Ethanol-Anteil bei 85°C.
8: Zusammenhang zwischen Volumen der n-Alkan-Phase und dem erforderlichen Ethanol-Anteil der Trägerdampf-Flüssigkeit (Grundlage Zahlenwerte Tabelle 11).
9: die schematische Darstellung einer Separationseinheit.
10: Schritte 1 und 4 der kontinuierlichen Verfahrensführung.
11: Schritt 2 der kontinuierlichen Verfahrensführung.
12: Schritt 3 der kontinuierlichen Verfahrensführung.
Fig. 9:
Die erfindungsgemäße technische Ausführung eines Batch-Verfahrensansatzes als Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachfolgend anhand der schematischen Darstellung in 9 erläutert:
Der erforderliche Trägerdampf wird aus einem Trägerdampferzeuger (1) bereitgestellt. Das darin befindliche Medium (z. B. Wasser) wird durch eine separate Wärmezufuhr (2) zum Sieden gebracht. Über eine Konzentrationsmesseinheit (3) kann die Zusammensetzung des Trägerdampfmediums (bspw. Bei einem Ethanol-Wasser-Gemisch) erfasst werden. Optional kann über die Zumischeinheiten von einem Trägerdampfmedium (4) bzw. einer leichtsiedenden zusätzlichen Komponente des Trägerdampfmediums (5) die Zusammensetzung verändert bzw. das abgedampfte Trägerdampfmedium ausgeglichen werden.
Über eine Rohrleitung (6) kann nun der Trägerdampf in eine Destillationsblase (7) transportiert werden. Die erforderliche Prozesstemperatur des zu destillierenden Substanzgemisches in der Destillationsblase wird über eine separate Temperiereinheit (8) eingestellt. Der erzeugte Trägerdampf wird in der Destillationsblase über eine Fritte (9) verteilt und kann das Komponentengemisch gasförmig homogen durchdringen. Der Trägerdampf sättigt sich hierdurch mit den flüchtigen Komponenten ab. Die Volumenabnahme des Komponentengemisches wird über eine separate Messeinheit (10) erfasst.
Der gesättigte Trägerdampf wird über eine Rohrleitung (11) zu einem Kondensationskühler (12) geführt und dort verflüssigt. In einer Separationseinheit (13) können sich aufgrund der Nichtmischbarkeit von zu destillierenden Komponenten und Trägerdampfmedium zwei Phasen ausbilden und das Destillat erfasst werden. Über eine Vakuumkontrolleinheit (14) kann das System optional auf definierte Druckbedingungen eingestellt werden.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, dass für die abzudestillierenden Substanzen die thermische Belastung auf ein Minimum reduziert wird. Durch die separate Destillationsblase ist lediglich die Prozesstemperatur (also die angestrebte Fraktionierungstemperatur) als Maximaltemperatur einzustellen. In dieser Blase muss kein zusätzlicher Wärmeeintrag für den Siedevorgang erfolgen, wodurch auch an den Gefäßwänden die thermische Belastung gering bleibt (auch bei erhöhter Viskosität des Destillats). Der separat erzeugte Trägerdampf besitzt ebenfalls lediglich die Siedetemperatur des Gesamtsystems.
Der gesättigte Trägerdampf wird direkt zum Kondensationskühler (12) befördert und dort verflüssigt. Hierdurch lässt sich eine Verschleppung der Einzelkomponenten in einem alternativ ausgeführten System (beispielsweise als „Verklebungen” in einer Rektifikationskolonne) vermeiden. Hierdurch sind auch kleine Mengen der Zielsubstanzen separierbar.
Fig. 10 bis Fig. 12: kontinuierliche Verfahrensführung
Die kontinuierliche Verfahrensführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachfolgend beispielhaft anhand von drei aufzukonzentrierenden flüchtigen Stoffgruppen und einem nicht verdampfbaren Rest erläutert. Ein solches Stoffgemisch stellen z. B. verschiedene Ätherische Öle als eingedampfte Extrakte dar. Diese bestehen in der Regel aus mehreren Komponenten, wobei die Inhaltsstoffe in die Kategorien Leichtflüchter, Mittelsieder und Schwerflüchter (relativ zueinander) einteilbar sind. Ebenfalls sind in derartigen Extrakten Chlorophylle enthalten, die praktisch nicht verdampfbar sind.
Die Schritte 1 bis 4 einer derartigen kontinuierlichen Verfahrensführung sind in den 10 bis 12 dargestellt.
Im ersten Schritt (10) wird das Feed in eine Destillationsblase (Blase DB1) mit festgelegtem Volumen eingefüllt. Aus einer separaten Blase wird das Trägerdampfmedium zugeführt (Blase DE1), wo der Trägerdampf durch Wärmezufuhr erzeugt wird. Dieser Trägerdampf durchströmt die Destillationsblase DB1. Der mit Substanz gesättigte Trägerdampf wird mithilfe eines Kondensationskühlers (K1) verflüssigt und das Destillat in einer Vorlage aufgefangen (DV1). Durch vorher bestimmte optimale Betriebsparameter (Destillationsgeschwindigkeit, Systemdruck und/oder Trägerdampfzusammensetzung, Feed mit spezifischer Temperatur) können die leichtflüchtigsten Inhaltsstoffe bzw. Substanzen aus dem Feed entfernt werden. Blase DB1 und DE1, sowie der Kondensationskühler (K1) und die Destillatvorlage (DV1) bilden zusammen eine Separiereinheit 1. Nach Erreichen eines bestimmten Volumens des Feeds in DB1, bei welchem sich die geforderte maximale Ausbeute bei größtmöglicher Selektivität der Leichtflüchter im Destillat eingestellt hat, wird durch ein Schaltventil die Blase DB1 vom Dampferzeuger DE1 getrennt und der Destillationsvorgang unterbrochen.
Die Blase DB1 tritt nun in eine Aufheizphase bis zu einer spezifischen Temperatur, bei welcher die Abtrennung der Mittelsieder (jetzt Leichtsieder im Feed) erfolgen kann. Die Blase DB1 wird nun im zweiten Schritt (11) mit einem Trägerdampferzeuger DE2 durch ein Schaltventil verbunden. Die Destillationsblase DB1 und der Trägerdampferzeuger DE2, sowie der Kondensationskühler K1 und die Destillatvorlage DV2 bilden nun die Separiereinheit 2. Für diese Separiereinheit 2 müssen nun ebenfalls die optimalen Betriebsparameter (Destillationsgeschwindigkeit, Systemdruck und/oder Trägerdampfzusammensetzung, Feed mit spezifischer Temperatur) eingestellt werden, um die Mittelsieder (jetzt als Leichtsieder) mit hoher Ausbeute und Selektivität abzutrennen.
Ist die Abtrennung der Mittelsieder bis zur gewünschten Ausbringung und Reinheit erfolgt, wird die Blase DB1 vom Dampferzeuger DE2 durch ein Schaltventil getrennt und wiederum mit dem Trägerdampferzeuger DE3 und dem Kondensationskühler K1 und Destillatvorlage DV3 verbunden (12). Diese Einheit (DB1, DE3, K1, DV3) bildet nun die Separiereinheit 3. Die Aufheizphase kann hier entfallen, da in der Blase DB1 in diesem Moment bereits die Leicht- und Mittelsieder aus dem Feed selektiv abdestilliert sind und sich lediglich die schwerflüchtigen Substanzen mit einem nicht verdampfbaren Rest darin befinden. Die schwerflüchtigen Substanzen können nun unter Bedingungen der größtmöglichen Ausbringung von den nicht verdampfbaren Stoffen abgetrennt werden (größtmögliche Destillationsgeschwindigkeit, höchstmögliche Temperatur bei welcher gerade noch keine thermische Schädigung zu erwarten ist). Ist dieser Vorgang abgeschlossen, kann der nichtverdampfbare Rest aus der Blase DB1 vollständig abgezogen werden.
Ist die Blase DB1 entleert, kann sie wiederum auf die Position der Separiereinheit 1 geschalten werden (Verbindung mit Trägerdampferzeuger DE1 und Kondensationskühler K1 mit Destillatvorlage DV1). Das Ausgangsfeed wird wieder in die Destillatblase DB1 eingefüllt und auf die erforderliche Destillationstemperatur in dieser Position gebracht (10). Das Feed kann nun erneut alle Schritte zur Abdestillation der Leicht- Mittel- und Schwersieder in den Separiereinheiten 1, 2 und 3 durchlaufen (10 bis 12). Dieser Prozess kann beliebig lang fortgeführt werden.
Für die Destillationsblasen DB2 und DB3 sind äquivalente Beziehungen wie für die Destillationsblase DB1 zu beschreiben. Jede Destillationsblase durchläuft nacheinander jede Separiereinheit. In dem Moment, wo die DB1 die Position der Separiereinheit 1 beschreibt, befindet sich die DB2 auf der Position der Separiereinheit 2 (äquivalent die DB3 auf Position Separiereinheit 3) (10). Nachdem DB1 auf die Position Separationseinheit 2 geschalten wurde, befindet sich die DB2 auf der Position Separationseinheit 3 (äquivalent DB3 auf Separationseinheit 1) (11). Beim erneuten Schalten der DB1 auf die Position Separationseinheit 3 wird die DB2 auf die Position Separationseinheit 1 durchgeschaltet (äquivalent DB3 auf Position Separationseinheit 2) (12). Der so entstandene Kreislauf kann beliebig lange als kontinuierliche Verfahrensausführung fortgeschrieben werden.
Für die kontinuierliche Verfahrensführung lassen sich für die jeweiligen Separationseinheiten beide Einzelverfahrensalternativen unter Druckanpassung mit der Vakuumregelung (VR1 bis VR3) bzw. Zumischung eines Leichtsieders (LSTDM) in das Trägerdampfmedium (TDM) in definierter Zusammensetzung in jedem Dampferzeuger anwenden. Hierbei ist auch eine Kombination der Verfahrensalternativen in den verschiedenen Separationseinheiten innerhalb des Gesamtprozesses denkbar.
Bezugszeichenliste
Fig. 9:

1: Trägerdampferzeuger
2: Wärmezufuhr
3: Konzentrationsmesseinheit
4: Zumischung des Trägerdampfmediums
5: Zumischung des Leichtsieders in das Trägerdampfmedium
6: Rohrleitung
7: Destillationsblase
8: Temperiereinheit für die Dampfblase
9: Fritte
10: Volumenmesseinheit
11: Rohrleitung
12: Kondensationskühler
13: Separator, beispielsweise als Scheidetrichter
14: Vakuumkontrolleinheit

Beispiele
Für die Beschreibung der erfindungsgemäßen separierenden Trägerdampfdestillation werden die Modellsubstanzen n-Nonan (C9) und n-Dodecan (C12) genutzt. Zum einen sind für diese Substanzen die nötigen Stoffdaten weitestgehend vollständig aufgeklärt. Zum anderen bieten diese Stoffe auch einen praktikablen Dampfdruckunterschied, so dass die Modellansätze und theoretischen Betrachtungen zu numerisch auszulegenden Parametern für die verschiedenen Destillationsprinzipien führen. Die erläuterten Prinzipien sind bei bekannten Stoffdaten einfach auf z. B. Ätherische Öle zu übertragen.
Zunächst soll eine Beschreibung eines einfachen Batch-Verfahrens die Trennleistung der einstufigen Destillation ohne Trägerdampf für das Beispielgemisch (Nonan-Dodecan) unter Normaldruck (1013 mbar) herangezogen werden. Darauf aufbauend soll die Destillation des Modellsubstanzgemisches mithilfe von Wasser als Trägerdampfmedium unter Druckanpassung bei konstanten 85°C erfolgen. Die Destillation des Modellsubstanzgemisches durch Variation der Zusammensetzung des Trägerdampfes (Zumischung eines Leichtsieders in das Hilfsstoffmedium) führt zu gleichen Ergebnissen wie die Destillation unter Druckanpassung.
Auf den hieraus theoretisch abgeleiteten und experimentell nachgewiesenen Ergebnissen wird die Effizienz des erfindungsgemäßen Verfahrens mit erhöhter Trennleistung nachgewiesen. Hierfür soll das Modellsystem Nonan-Dodecan mit einem molaren Ausgangsanteil von 0,7 des Leichtflüchters Nonan in der ausgehenden Flüssigphase mit einer Reinheit von 90 mol% überdestilliert werden. An der jeweiligen Ausbringung des Nonans bei Anwendung der verschiedenen Destillationsmethoden wird die unterschiedliche Ausbeute an Leichtflüchter ersichtlich und daraus schlussfolgernd der direkte Vergleich ermöglicht. Die Gesamtstoffmenge im Ausgangszustand beträgt dabei 2 mol (Nonan + Dodecan).
Substanzen:

1. n-Dodecan GPR RECTAPUR^® von VWR International
2. n-Nonan zur Synthese Merck Millipore

Physikalische Daten für die Berechnung:

1. Molare Massen n-Dodecan: 170,34 g/mol n-Nonan: 128,26 g/mol
2. Temperaturabhängige Dichten – n-Dodecan: G. H. Findenegg (1970): Dichte und Ausdehnungskoeffizient einiger flüssiger Alkane, in: Monatshefte für Chemie (Juli/August), Volume 101, S. 1081–1088. 087) kann Aus den veröffentlichten Daten (S. 1für n-Dodecan ein linearer temperaturabhängiger Zusammenhang als Regression nach: ρ = –0,0007297047·ϑ + 0,7634170842 [g/ml]; ϑ in °C – n-Nonane: G. Schilling (2006): Vermessung der thermischen Zustandsgrößen von n-Heptan, n-Nonan, 2,4-Dichlortoluol und Brombenzol im Flüssigkeitsgebiet bei Temperaturen von 233,15 K bis 473,15 K und Drücken bis 30 MPa zum Einsatz als Referenzflüssigkeiten für Biegeschwinger-Dichtemessgeräte, Dissertation, Ruhr-Universität Bochum. Aus den veröffentlichten Daten ist für den Umgebungsdruck (um ca. 0,1 MPa) mit Hilfe der Referenzdichte und dem angegebenen Faktor die Dichte bei verschiedenen Temperaturen zu erfassen. Die ausgewiesenen Daten folgen einer linearen Regression von: ρ = –0,0007942341x + 0,7338350835 [g/ml]; ϑ in °C
3. Ideales Verhalten Für das Modellsubstanzgemisch bestehend aus n-Nonan und n-Dodecan wird ein ideales Verhalten vorausgesetzt. Damit werden Abweichungen vom Raoultschen Gesetz und somit auch die Bildung eines Azeotrop ausgeschlossen. Nach Mersmann (a. Mersmann: Thermische 0) gilt dies weitestgehend Verfahrenstechnik, S. 2für aufeinanderfolgende Stoffe einer homologen Reihe (eben auch n-Alkane).
4. Excessverhalten Aufgrund der idealen Eigenschaften des Modellsubstanzgemisches sind intermolekulare Wechselwirkungen zu vernachlässigen. Somit ist kein Unterschied zwischen den Volumina der Ausgangssubstanzen (n-Nonan und n-Dodecan) und die daraus entstehende Mischung zu verzeichnen (Excessvolumen gegen null).

Batchdestillation ohne Trägerdampf bei Normaldruck (1,013 bar) von Nonan und Dodecan Bei der einstufigen Destillation von Nonan-Dodecan ist mit einer fallenden relativen Flüchtigkeit bei stetig steigender Destillationstemperatur zu rechnen (stetige Abdestillation des Leichtflüchters Nonan). Somit ist für verschiedene Temperaturen eine spezifische relative Flüchtigkeit zu beschreiben. Die relative Flüchtigkeit a ist nur vom Dampfdruck der Komponenten bei entsprechender Temperatur, nicht jedoch von der Gemischzusammensetzung abhängig. Aus dem Siedediagramm (1) kann nun jeder Siedetemperatur eine exakte Zusammensetzung des Gemisches zugeordnet werden, bei welcher das Modellgemisch bei Umgebungsdruck (1013 mbar) siedet.
Aus der Siede- und Taulinie (numerische Daten aus CHEMCAD) ist jeder Temperatur genau eine Zusammensetzung der Flüssigkeitsphase (X₁, X₂) und eine Zusammensetzung der Gasphase (Y₁, Y₂) des Leichtsieders Nonan (1) und des Schwersieders Dodecan (2) abzuleiten. Aus diesen Daten kann nun die tatsächliche relative Flüchtigkeit mit folgender Gleichung hergeleitet werden:

Die jeweiligen Anteile in Gas- und Flüssigphase mit zugehöriger Siedetemperatur sowie die daraus abgeleitete relative Flüchtigkeit sind in Tabelle 1 zusammengefasst.

Anteil X₁ (Nonan in Flüssigphase)	Anteil Y₁ (Nonan in Gasphase)	Temperatur (°C)	Reale Relative Flüchtigkeit (α)
0	0	216,368	0
0,05	0,19357	209,621	4,56063142
0,1	0,34329	203,588	4,70467939
0,15	0,46082	198,169	4,8431198
0,2	0,55436	193,277	4,97585495
0,25	0,62977	188,837	5,10307106
0,3	0,6913	184,789	5,22524565
0,35	0,74206	181,079	5,34275967
0,4	0,78435	177,666	5,45571528
0,45	0,81991	174,512	5,56450787
0,5	0,85007	171,586	5,66977923
0,55	0,87583	168,862	5,77102506
0,6	0,898	166,318	5,86928105
0,65	0,9172	163,935	5,96469714
0,7	0,93391	161,695	6,05609234
0,75	0,94855	159,584	6,14544866
0,8	0,96144	157,591	6,23340249
0,85	0,97283	155,705	6,31858235
0,9	0,98294	153,915	6,40184968
0,95	0,99194	152,214	6,477341
1	1	151,594	1

Tabelle 1: Flüssigphasen- und Dampfzusammensetzung bei bestimmten Temperaturen und Umgebungsdruck (1,013 bar); hergeleitet mit CHEMCAD; NRTL

Eine Absenkung des Gesamtdrucks als Arbeitsdruck bei der Destillation (niedrigere Temperaturen) bewirkt, wie aus Tabelle 1 ersichtlich, eine Vergrößerung der relativen Flüchtigkeit und damit Verbesserung des Trennerfolgs.
Mit Hilfe der Rayleigh-Gleichung (Lösung des Integrals) kann nun die diskontinuierliche einstufige Destillation des Modellsystems Nonan-Dodecan in festgelegten Destillationsgrenzen berechnet werden. Das Integral kann sowohl einfach grafisch als auch exakt nach Erfassung der beschriebenen Funktionsgleichung numerisch gelöst werden (Beispiel bei Sattler, Thermische Verfahrenstechnik, S. 105) Für die Lösung des Integrals gilt:

Mithilfe einer aufgestellten Mengenbilanz lässt sich die theoretische mittlere Zusammensetzung des Destillats herleiten. Durch Iteration können die jeweiligen Stoffmengen in der Blase und im Destillat bei der erforderlichen Reinheit des Leichtsieders Nonan im Destillat (90 mol% (siehe oben)) einfach ermittelt werden. Tabelle 2 fasst das Ergebnis der Berechnung zusammen:

n(a)	2	mol	Anfangsstoffmenge in der Flüssigphase
n(e)	0,93132207	mol	Stoffmenge in der Flüssigphase nach der Destillation
n(D)	1,06867793	mol	Destillatstoffmenge
x1(D, m)	0,90000265		mol-Anteil Nonan im Destillat
x2(D, m)	0,09999735		mol-Anteil Dodecan im Destillat

x1(Blasenrückstand)	0,4705		Anteil Nonan in Blase
x2(Blasenrückstand)	0,5295		Anteil Dodecan in Blase
Daraus ergibt sich:
	0,96181296	mol	Nonan im Destillat
	0,10686496	mol	Dodecan im Destillat
	0,43818704	mol	Nonan in Blase
	0,49313504	mol	Dodecan in Blase

Tabelle 2: Theoretische Stoffmengenverhältnisse des Modellsubstanzgemisches in der Blase und im Destillat nach Vorgabe der festgelegten Parameter (Destillation des Leichtsieders Nonan bis 90 mol% im Destillat) unter Normdruckbedingungen

Experimenteller Nachweis

Mit den oben getroffenen Festlegungen wurden 179,564 g Nonan (1,4 mol) und 102,204 g Dodecan (0,6 mol) eingewogen um die einstufige Destillation durchzuführen. Die eingewogenen Modellsubstanzen wurden in ein 1000 ml-Rundkolben gefüllt und mithilfe eines Heiznests zum Sieden gebracht. Der entstandene Dampf wurde in einem Brückenkühler auskondensiert und das entstandene Destillat in einem Volumenmesszylinder aufgefangen. Die Temperatur des auskondensierten Destillats konnte mit der Temperaturvariation des Brückenkühlers auf nahezu Raumtemperatur bei Experimentdurchführung abgekühlt werden. Mit einem Temperaturmessfühler konnte die tatsächliche Destillattemperatur erfasst (23,2°C) und mit einer entsprechenden Umrechnung (nach oben aufgeführten Zusammenhängen zwischen Dichte und Temperatur der Modellsubstanzen) das temperaturspezifische Volumen bei angestrebtem Stoffmengenanteil des Nonans im Destillat (90 mol% Nonan) während des Prozesses ausgewiesen werden. Dadurch konnten Volumenfehler durch entsprechende temperaturabhängige Dichteschwankungen nahezu ausgeschlossen werden. Die Ergebnisse dieser Rechnung mit den jeweiligen Einzelvolumen und das sich daraus ergebene Gesamtvolumen des Destillats sind in Tabelle 3 zusammengefasst.

Substanz	Stoffmenge im Destillat [mol]	Stoffmengenanteil	Molare Masse [g/mol]	Dichte bei 23°C [g/ml]	Masse [g]	Volumen bei 23°C [ml]
Nonan	0,961812965	90%	128,26	0,7154	123,362131	172,435846
Dodecan	0,106864963	10%	170,34	0,7465	18,2033777	24,3853609
Gesamt					141,565509	196,8212072

Tabelle 3: Theoretisch überzudestillierendes Volumen der Modellsubstanzen nach Vorgabe der Parameter aus Tabelle 2

Die Tabelle 3 liefert also das Ergebnis einer einfachen Überdestillation des vorgegebenen n-Alkan-Gemisches bei Normaldruck (1013 mbar). Bei der einstufigen Destillation konnte das angestrebte Destillatvolumen problemlos mit Hilfe eines Messzylinders (250 ml/Genauigkeit +/–1 ml) erfasst und nach Erreichen der Volumenvorgabe aus Tabelle 3 die Destillation unterbrochen werden.

Die eingewogene Masse des entstandenen Destillats betrug 139,21 g (Fehler < 2% gegenüber dem vorgegebenen Wert aus Tabelle 3). Zur Überprüfung der Zusammensetzung wurde das Gemisch gaschromatographisch (GC/FID) vermessen. Dabei wurden verschiedene Konzentrationen von n-Nonan und n-Dodecan quantifiziert (externe Standardmethode), sodass die Konzentrationsmessung einer Probe Rückschlüsse auf die Konzentration zulässt. Die quantifizierten Konzentrationen und die sich daraus ergebenden Stoffmengenverhältnisse der Ausgangsmischung und des Destillats sind in Tabelle 4 zusammengestellt.

	Probe Ausgangsgemisch (281,77g)		Probe Destillat (139,21 g)
	Massenkonzentration [g/ml]	Stoffmengenanteile	Massenkonzentration [g/ml]	Stoffmengenanteile
Nonan	0,004265377	69,80 mol%	0,006283414	91,47 mol%
Dodecan	0,002451108	30,20 mol%	0,000777904	8,53 mol%

Tabelle 4: Gaschromatographisch quantifizierte Massen und daraus abgeleitete Stoffmengenanteile des Ausgangsgemisches und des erhaltenen Destillats

Die höhere Reinheit des Nonans ist auf die Effekte des Austausches zwischen Gas- und auskondensierter Flüssigphase in den oberen Bereichen der Destillationsapparatur vor dem Kondensationskühler zurückzuführen. Durch den Rücklauf konnte sich die Gasphase zusätzlich mit dem Leichtflüchter Nonan anreichern (beginnende Effekte der Rektifikation). Das Ergebnis der einstufigen Batch-Destillation ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zu verbessern.
Nutzen von reinem Wasser als Trägergas (Destillation mit Druckanpassung)
Aufgrund der Unlöslichkeit von Wasser und n-Alkanen sind die Voraussetzungen für eine Trägerdampfdestillation erfüllt. Mit der Trägerdampfdestillation kann im Gegensatz zur reinen Destillation ohne Hilfsstoff mit moderaten Unterdrücken gearbeitet werden, da der zusätzliche Dampfdruck des Wassers bei der Destillation für die n-Alkane mit einer um den gleichen Betrag korrelierenden Systemdruckabsenkung gleichzusetzen ist. Die Partialdrücke des nicht ineinander löslichen „Gemisches” summieren sich zum Gesamtdruck.
Die Dampfdruckdaten von reinem Wasser sind allgemein bekannt und entsprechen der Tabelle.

ampDaraus abgeleitet kann der Dfdruckverlauf aus 2 entnommen werden.

Temperatur [°C]	Dampfdruck [mbar]
0	6,1
5	8,7
10	12,3
15	17
20	23,4
25	31,7
30	42,4
35	56,2
40	73,7
50	123
60	199
70	311
80	473
90	701
97,92	940
98,79	970
99,64	1000
100	1013

Tabelle 5: Sättigungsdampfdruck des Wassers bei entsprechender Temperatur

Um den Beweis der Effizienz der Erfindung zu erbringen wird festgelegt, dass das Modellsubstanzgemisch (n-Alkane) mithilfe von Wasserdampf als Trägermedium bei konstant 85°C unter Systemdruckanpassung destilliert.
Zu n-Alkanen:
Der Druck, welcher während der Destillation von dem Modellsubstanzgemisch ausgeht, muss stetig sinken. Der beschriebene Dampfdruck des n-Alkan-Gemisches bei Variation der Zusammensetzung ist aus Tabelle 5 ersichtlich.
Anfangs muss ein Druck von 0,085 bar (siehe Tabelle 6) eingestellt werden um das Gemisch (angenommene Ausgangbedingungen (Nonan 70 mol%)) bei 85°C zu destillieren. Mit stetiger Abdestillation des Leichtsieders Nonan würde aber der Gesamtdruck des Gemisches sinken und der Siedevorgang bei konstanten 85°C sofort wieder zum Erliegen kommen. Durch Wärmezufuhr könnte nun die Temperatur gesteigert werden (> 85°C), sodass das Gemisch bei wieder siedet. Da dies nicht der Fall sein soll, muss der Druck des Gesamtsystems stetig abgesenkt werden. Bei bspw. einem Anteil Nonan von 65 mol% dürfen im Gesamtsystem lediglich nur noch 0,08 bar vorherrschen, damit der Siedevorgang und somit die Destillation weiter betrieben werden kann.

Die relativen Flüchtigkeiten (Herleitung Gleichung 1) bei der angestrebten Destillationstemperatur von 85°C müssen deutlich über den relativen Flüchtigkeiten bei Normaldruck sein. Dies erklärt sich auch aus dem größeren Verhältnis der Sättigungsdampfdrücke bei dieser Temperatur im Gegensatz zu den Destillationsbedingungen unter Normdruck (siehe Tabelle 1). Die relativen Flüchtigkeiten bei 85°C (abhängig vom Nonan-Anteil in der Flüssigkeit) sind ebenfalls der Tabelle 6 zu entnehmen.

X1 (Anteil Nonan in Flüssigphase)	Y1 (Anteil Nonan in Gasphase)	Druck in bar	α (relative Flüchtigkeit)
0	0	0,01
0,05	0,39389	0,015	12,34744518
0,1	0,57841	0,02	12,34775493
0,15	0,68544	0,026	12,34791455
0,2	0,75532	0,031	12,34788295
0,25	0,80453	0,037	12,34762368
0,3	0,84107	0,042	12,34818264
0,35	0,86926	0,047	12,34771302
0,4	0,89168	0,053	12,3478582
0,45	0,90993	0,058	12,34747049
0,5	0,92508	0,064	12,34757074
0,55	0,93786	0,069	12,34856775
0,6	0,94877	0,074	12,34654174
0,65	0,95821	0,08	12,34647597
0,7	0,96646	0,085	12,34934833
0,75	0,97371	0,091	12,34575884
0,8	0,98016	0,096	12,35080645
0,85	0,98591	0,101	12,34805661
0,9	0,99108	0,107	12,34529148
0,95	0,99576	0,112	12,36047666
1	1	0,118

Tabelle 6: Druckverlauf des Gemisches Nonan-Dodecan bei konstanter Temperatur von 85°C (bei diesem veränderlichen Druck siedet das Gemisch (mit entsprechenden Anteil Nonan) (Entwickelt mit CHEMCAD, Modell: NRTL)

Deutlich ist die höhere relative Flüchtigkeit zwischen den Modellsubstanzen bei 85°C gegenüber den Bedingungen unter Normdruck (siehe Tabelle 1) erkennbar. Daraus lässt sich auch eine verbesserte Trennung der n-Alkane ableiten.
Zu Wasser:
Wasser hat bei 85°C einen Dampfdruck von 578,12 mbar (Grundlage 2; polynomische Regression). Das n-Alkan-Gemisch hat bei dieser Temperatur und den angenommenen Ausgangsbedingungen (70 mol-% Nonan in der Flüssigkeit) einen Dampfdruck von 85 mbar (Tabelle 6). Demzufolge addieren sich die Dampfdrücke des n-Alkan-Gemisches und des Wassers zu einem Gesamtdampfdruck von 663,12 mbar (578,12 + 85) bei 85°C. Das bedeutet, dass der Systemdruck auf diesen Wert abgesenkt werden muss um das nicht ineinander lösliche „Gemisch” zum Sieden zu bringen. Danach muss eine stetige Druckabsenkung erfolgen, damit der Prozess fortgeführt werden kann, da die Leichtflüchtige Komponente Nonan abdestilliert wird und somit der Dampfdruckanteil des n-Alkan-Gemisches stetig sinkt (Konstanz des Dampfdruckanteils von Wasser bei 85°C).

Aus dem modellierten Zusammenhang der jeweiligen Anteile des Leichtflüchters Nonan in der Flüssig- und Gasphase bei der Temperatur von 85°C (siehe Tabelle 6) ist die Beziehung für die Lösung des Integrals der Rayleigh-Gleichung abzuleiten (siehe oben Gleichung 2). Wiederum durch Iteration sind die Integrationsgrenzen für die vorgegebene Reinheit des Destillats mit einem Nonan-Anteil von 90 mol% zu beschreiben. Tabelle 7 fasst das Ergebnis mit den Zusammensetzungen des Destillats und der Blase zusammen.

n(a)	2	mol	Anfangsstoffmenge in der Flüssigphase
n(e)	0,487097582	mol	Stoffmenge in der Flüssigphase nach der Destillation
n(D)	1,512902418	mol	Destillatstoffmenge
x1(D, m)	0,900002997		mol-Anteil Nonan im Destillat
x2(D, m)	0,099997003		mol-Anteil Dodecan im Destillat

x1(Blasenrückstand)	0,0788		Anteil Nonan in Blase
x2(Blasenrückstand)	0,9212		Anteil Dodecan in Blase
Daraus ergibt sich:
	1,361616711	mol	Nonan im Destillat
	0,151285708	mol	Dodecan im Destillat
	0,038383289	mol	Nonan in Blase
	0,448714292	mol	Dodecan in Blase

Tabelle 7: Theoretische Stoffmengenverhältnisse des Modellsubstanzgemisches in der Blase und im Destillat nach Vorgabe der festgelegten Parameter (Destillation des Leichtsieders Nonan bis 90 mol% im Destillat) bei der Temperatur von 85°C

Bei der Gegenüberstellung der Ausbeute des Leichtflüchters Nonan im Destillat ist die Effizienz der Destillation bei niedrigen Temperaturen ersichtlich. Die ausgebrachte Stoffmenge des Nonans kann bei gleicher vorgegebener Reinheit (90 mol%) von 0,9618 mol (siehe Tabelle 2) auf 1,3616 mol (siehe Tabelle 7) deutlich gesteigert werden.
Ableitung des notwendigen Systemdrucks bei der Destillation des Modellsystems bei 85°C mit Wasser als Hilfsstoff
Nach den obigen Ausführungen besteht ein direkter Zusammenhang zwischen dem erforderlichen Dampfdruck des Destillationssystems (Trägerdampf + n-Alkan) und dem Gehalt an Leichtsieder Nonan in dem flüssigen Destillationsgemisch (n-Alkane). Jedem Gehalt an Nonan ist demzufolge ein definierter Gesamtdruck zuzuordnen um die zu realisierende ideale Temperatur des Destillationsprozesses einzustellen (85°C). Aus Tabelle 6 lässt sich eine Funktion beschreiben, welche direkt über den Stoffmengenanteil an Leichtsieder Nonan den Dampfdruck des Modellsystems der n-Alkane herleitet. 3 zeigt diesen Verlauf mit der beschriebenen Funktionsgleichung als Regression.
Demzufolge lässt sich der entwickelte Dampfdruck aus dem n-Alkan-Gemisch direkt über den Nonan-Gehalt aus der Gleichung: f(x) = 0,108x + 0,00961905 = p_Alkan Gleichung 3 bei 85°C beschreiben. Aus dem linearen Verlauf lässt sich auch auf das ideale Verhalten der Mischung der beiden n-Alkane schließen.

Weiterhin lässt sich nun ein Zusammenhang zwischen dem Anteil an Nonan und dem Volumen der n-Alkane bei der Destillationstemperatur von 85°C erstellen. Für die Ausgangsbedingung des Modellsystems (1,4 mol Nonan; 0,6 mol Dodecan) ist das Gesamtvolumen der Tabelle 8 abzuleiten.

Substanz	Stoffmenge im Destillat [mol]	Stoffmengenanteil	Molare Masse [g/mol]	Dichte bei 85°C (Zusammenhang s. o.) [g/ml]	Masse [g]	Volumen bei 85°C [ml]
Nonan	1,4	70%	128,26	0,6663	179,564	269,484036
Dodecan	0,6	30%	170,34	0,7014	102,204	145,715909
Gesamt					281,768	415,199945

Tabelle 8: Ausgangsvolumen des n-Alkan-Gemisches (70 mol% Nonan) bei 85°C

Im Gegensatz zu der Destillation des reinen n-Alkan-Gemisches stellt die volumetrische Erfassung des Destillats beim Einsatz eines Hilfsmediums als Trägerdampf ein Problem dar. Da sich die Ableitung des notwendigen Systemdrucks auf das Volumen der n-Alkan-Phase bezieht, ist das Erfassen des Volumens mit der überdestillierten Hilfsphase schwierig. Daher wird im Folgenden das Volumen des zurückbleibenden n-Alkan-Gemisches in der Blase erfasst, um den notwendigen Systemdruck abzuleiten.
Mit dem Algorithmus der Rayleigh-Gleichung lassen sich die jeweiligen Stoffmengenanteile der Modellsubstanzen im Verlaufe der Destillation beschreiben (Abdestillation in bestimmten Schritten).

Aus der Zusammensetzung des Gemisches mit den jeweiligen Stoffmengen ist auch das Volumen für die einzelnen Zustände darzustellen. Diese Beziehung zwischen Stoffmengenanteil des Nonans in der Blase und dem Volumen der n-Alkan-Phase ist in Tabelle 9 gezeigt.

Nonan-Anteil	Stoffmenge Nonan (Blase)	Stoffmenge Dodecan (Blase)	Volumen der Blase bei 85°C [ml]
0,7	1,4	0,6	415,199945
0,65	1,091699366	0,58783812	352,9019563
0,6	0,863413408	0,575608939	305,9895355
0,5	0,55432668	0,55432668	241,3252587
0,4	0,357785712	0,536678568	199,2073457
0,3	0,221345609	0,516473088	168,0370818
0,2	0,122934613	0,491738452	143,0870373
0,1	0,05104052	0,459364682	121,3859553
0,0788	0,038383289	0,448714292	116,3630306

Tabelle 9: Zusammenhang zwischen abdestillierte n-Alkan-Mischung und dem Anteil an Nonan und dem Gesamtvolumen dieser n-Alkan-Mischung

Der aus Tabelle 9 ersichtliche Zusammenhang zwischen mol-Anteil Nonan und Volumen der n-Alkan-Mischung während der Destillation wird in 4 ersichtlich. Die Ausgleichsfunktion, mit welcher sich nun jedem Nonan-Anteil exakt ein Volumen zuordnen lässt, ist ebenfalls mit aufgeführt.

Mit dem Zusammenhang mol-Anteil Nonan und Volumen der n-Alkan-Mischung (4) und dem Zusammenhang Mol-Anteil Nonan und Dampfdruckverlauf der n-Alkan-Mischung (3) ist ein Zusammenhang herstellbar, welcher es erlaubt aus dem Volumen der n-Alkan-Mischung direkt auf den erforderlichen Systemdruck während der Destillation zu schließen, um konstant bei 85°C destillieren zu können. In Tabelle 10 werden die beiden Zusammenhänge (Anteil Nonan-Dampfdruck n-Alkane und Anteil Nonan-Volumen n-Alkane) zusammen dargestellt.

Nonan-Anteil	Dampfdruck n-Alkane (Zusammenhang Figur 3) [bar]	Volumen n-Alkane (Zusammenhang Figur 4) [ml]	Erforderlicher Systemdruck (Dampfdruck Wasser (85°C) + Dampfdruck n-Alkane) [mbar]
0,7	0,085	415,199945	663,12
0,65	0,08	352,9019563	658,12
0,6	0,074	305,9895355	652,12
0,5	0,064	241,3252587	642,12
0,4	0,053	199,2073457	631,12
0,3	0,042	168,0370818	620,12
0,2	0,031	143,0870373	609,12
0,1	0,02	121,3859553	598,12
0,0788	0,018	116,3630306	596,12

Tabelle 10: Hergeleiteter Zusammenhang zwischen Volumen der n-Alkan-Phase und erforderlichen Systemdruck während der Destillation bei 85°C

5 zeigt den hergeleiteten Zusammenhang zwischen Volumen der n-Alkan-Phase und dem erforderlichen Systemdruck nochmals grafisch auf. Durch diese Darstellungsweise kann anhand einer Ausgleichsfunktion für jedes beliebige Volumen der n-Alkan-Phase der optimale Systemdruck während der Destillation eingestellt werden.
Für den experimentellen Nachweis der Verfahrensführung unter Temperaturkonstanz bei 85°C durch Druckabsenkung und unter Nutzung des Hilfsstoffs Wasser als Trägergas (Trägerdampf) wurde eine Vorrichtung nach 9 genutzt.
Die Ausgangsmischung der n-Alkan-Phase wurde im angestrebten Verhältnis (70 mol% Nonan; Gesamtstoffmenge 2 mol (s. o.)) eingewogen und gaschromatographisch vermessen. Die Überprüfung ergab eine tatsächliche Zusammensetzung von 69,86 mol%. Die n-Alkan-Phase wurde in die Destillationsblase (7 in 9) gefüllt und auf 85,0°C erwärmt.
über eine Vakuumsteuerung Die Anfangsdruckbedingungen (663 mbar; siehe Tabelle 9) wurden für das gesamte Destillationssystem eingestellt. Durch Wärmezuführung in der Destillationsblase des Hilfsstoffes begann der Siedevorgang bei einer Temperatur von 85,6°C. Durch den modellierten Zusammenhang zwischen erfassbaren Volumen der n-Alkan-Phase und dem einzustellenden Systemdruck konnte nach dem funktionellen Verlauf der 5 (bzw. den Werten aus Tabelle 9) der Systemdruck reguliert werden. Es wurde beobachtet, dass der Druck um 2–5 mbar unter den modellierten Werten abgesenkt werden musste, um die Siedetemperatur bei um den Wert von ca. 85°C einzuhalten. Die Destillation wurde nach Erreichen des angestrebten Volumens der n-Alkan-Phase von ca. 116 ml abgebrochen.

Das Gesamtdestillat wurde in einem Scheidetrichter separiert und die n-Alkan-Phase isoliert. Die Gesamtmasse der destillierten n-Alkan-Phase betrug 200,20 g. Die Konzentrationen von Ausgangsgemisch und Destillat wird in Tabelle 11 aufgezeigt.

	Probe Ausgangsgemisch (281,77 g)		Probe Destillat (200,20 g)
	Massenkonzentration [g/ml]	Stoffmengenanteile	Massenkonzentration [g/ml]	Stoffmengenanteile
Nonan	0,00532789	69,69 mol%	0,004132649	88,39 mol%
Dodecan	0,003078058	30,31 mol%	0,000721258	11,61 mol%

Tabelle 11: Gaschromatographisch quantifizierte Massen und daraus abgeleitete Stoffmengenanteile des Ausgangsgemisches und des erhaltenen Destillats bei der Destillation mit Systemdruckanpassung

Die angestrebte Reinheit des Nonans von 90 mol% wurde bei der Destillation mit Druckanpassung annähernd erreicht (Fehler < 2%). Mögliche Fehlerquelle ist der beobachtete Temperaturanstieg über den geplanten Fixwert von 85°C und die daraus resultierende ständige Druckanpassung unter die modellierten Systemdruckwerte (2–5 mbar; s. o.) um annähernd bei der angestrebten Temperatur zu destillieren. Weiterhin können geringfügige Abweichungen aus der gaschromatographischen Analyse entstehen. Dieser resultierende Fehler sollte aber unter 1 ma% liegen.
Verwendung eines Gemisches Ethanol-Wasser als Trägerdampf
Der gleiche Effekt der Temperaturkonstanz wie oben ist mit der Zumischung von Ethanol als zusätzliche Komponente in das Trägerdampfmedium zu erreichen. Voraussetzung ist die praktische Unlösbarkeit des Ethanol-Wasser-Gemisches mit der n-Alkan-Phase. Hierbei kann das Destillationssystem ohne Druckvariation, also bei Umgebungsdruck (1,013 bar) bei geforderten konstanten 85°C betrieben werden. Zur nötigen fortlaufenden Druckerhöhung des Trägerdampfes (die stetige Druckminderung des n-Alkan-Gemisches muss ausgeglichen werden, um den Siedevorgang bei 85°C zu betreiben) kann die Zumischung mit stetig steigenden Anteilen Ethanol in das Trägerdampfmedium Wasser genutzt werden.
6 zeigt eine Schar von Dampfdruckverläufen von verschiedenen Ethanol-Wasser-Zusammensetzungen (entwickelt mit CHEMCAD, Modell: NRTL). Da der (Anfangs-)Dampfdruck (bzw. Partialdruck) der abzudestillierenden n-Alkan-Phase im Anfangszustand (0,7 mol-Anteil Nonan) bei der einzustellenden Temperatur (85°C) hinreichend bekannt ist (0,085 bar (siehe Tabelle 9)) ist der Anfangsdampfdruck des Trägerdampfes über den Ethanol-Anteil einzustellen, sodass das System bei Umgebungsdruck anfängt zu sieden und die Destillation einsetzt. Es gilt: P_Eth+Wa = P_Umgebung – P_Alkane Gleichung 4
Mit der Kenntnis des benötigten (und damit einzustellenden) Dampfdruckes des Ethanol-Wasser-Gemisches kann nun anhand der Schar der Dampfdruckverläufe verschiedener Ethanol-Wasser-Mischungen die ideale Zusammensetzung des Ethanol-Wasser-Gemisches für die gewünschte Temperatur ermittelt werden. Es gilt für den Ausgangszustand: P_Eth+Wa = 1,013 bar – 0,085 bar = 0,928 bar
In 6 ist dieser Punkt (ca. 8,5 mol% Ethanol-Anteil) für den Ausgangszustand (das n-Alkan-Gemisch (70 mol% Nonan) fängt bei diesen Druckbedingungen des Trägerdampfes an zu sieden) markiert. Mit sinkendem Nonan-Anteil muss der Dampfdruck des Trägerdampfes erhöht werden. Der Pfeil in 6 beschreibt den Destillationsverlauf.
In 7 (hergeleitet aus Zusammenhang der 6 und den dort hinterlegten Zahlenwerten (siehe Tabelle 11) ist der Dampfdruckverlauf der verschiedenen Ethanol-Wasser-Mischung über den Ethanol-Anteil bei konstanten 85°C aufgezeigt. Aus der dort beschriebenen Regression kann jedem einzustellenden Dampfdruck der Trägerdampf-Hilfsphase ein Ethanol-Anteil zugeordnet werden.

Dampfdruck [bar] Ethanol-Anteil (CHEMCAD)

0,579 0

0,641 0,01

0,696 0,02

0,745 0,03

0,788 0,04

0,859 0,06

0,916 0,08

0,961 0,1

1,041 0,15

Tabelle 11: Dampfdruck eines Ethanol-Wasser-Gemisches bei Variation des Ethanol-Anteils bei 85°C

Aus den Zusammenhängen zwischen dem Dampfdruckverlauf bei verschiedenen Ethanol-Anteilen der Trägerdampf-Flüssigkeit (85°C) (7) und dem Dampfdruckverlauf der n-Alkan-Mischung bei verschiedenen Volumina (siehe Tabelle 9) ist unter Anwendung der Gleichung 4 ein direkter Zusammenhang zwischen dem Volumen der n-Alkan-Phase und dem benötigten Ethanol-Anteil der Trägerdampf-Flüssigkeit herzustellen.

Nonan-Anteil	Volumen n-Alkane (siehe Tabelle 9) [ml]	Dampfdruck n-Alkane (siehe Tabelle 9) [bar]	Umgebungsdruck [bar]	benötigter Dampfdruck der Ethanol-WasserPhase (Gleichung 4) [bar]	Ethanol-Anteil im Hilfsstoff (Regression Figur 7) [mol/mol]	EthanolAnteil [g/g]
0,7	415,199945	0,085	1,013	0,928	0,08492047	0,1919
0,65	352,9019563	0,08	1,013	0,933	0,08707992	0,1959
0,6	305,9895355	0,074	1,013	0,939	0,08974181	0,2018
0,5	241,3252587	0,064	1,013	0,949	0,0943572	0,2096
0,4	199,2073457	0,053	1,013	0,96	0,09970752	0,2212
0,3	168,0370818	0,042	1,013	0,971	0,10536362	0,2307
0,2	143,0870373	0,031	1,013	0,982	0,11134627	0,2420
0,1	121,3859553	0,02	1,013	0,993	0,11767707	0,2543
0,0788	116,3630306	0,018	1,013	0,995	0,11886727	0,2565

Tabelle 12: Herleitung des Zusammenhangs zwischen Volumen der n-Alkan-Phase und des benötigten Ethanol-Anteils der Trägerdampf-Flüssigkeit um den Siedevorgang bei Umgebungsdruck (1,013 bar) und 85°C zu betreiben.

Aus dem Zusammenhang der Tabelle 12 ist jetzt wiederum funktionaler Zusammenhang abzuleiten. Mithilfe der Regression kann nun jedem Volumen der n-Alkan-Phase (Ausgangszustand 1,4 mol Nonan und 0,6 mol Dodecan) der optimale Ethanol-Anteil zugeordnet werden um bei Umgebungsdruck (1013 mbar) und konstanten 85°C bis zur Reinheit des Destillats von 90 mol% Nonan (7,88 mol% Nonan in der Blase) zu destillieren. 8 visualisiert diesen Zusammenhang.
Der Mol-Anteil des Ethanols ist bei Bedarf in den Massenanteil umzurechnen (Anfang: 0,085 mol-Antei = 19,19 ma%; Ende: 0,119 mol-Anteil = 25,67 ma%). Somit muss der Ethanol-Anteil (unter vorgegebener Regression) von 19,19 ma% auf 25,67 ma% während der Destillation steigen um bei konstanten 85°C destillieren zu können. Das Ergebnis der Destillation entspricht dem der Destillation unter Druckanpassung (Punkt 2). Mit Hilfe einer Dichte-Bestimmung (bspw. Biegeschwingrohr) ist der Ethanol-Anteil schnell online im siedenden Gemisch festzustellen (automatische Umrechnung wahlweise in ma% bzw. mol% möglich) und als Steuereingangssignal zu Herstellung der idealen Mischung zu nutzen.
Experimenteller Nachweis
Für den experimentellen Nachweis der Verfahrensführung unter Temperaturkonstanz bei 85°C durch Zumischung des Leichtsieders Ethanol in den Hilfsstoff Wasser als Trägerdampf wurde ebenfalls die Vorrichtung nach 9 benutzt.
Die Nichtmischbarkeit von Hilfsmedium und genutzten n-Alkanen wurde durch Löslichkeitsversuche eines Gemisches aus Nonan und Dodecan (jeweils 50 ma%) sowie verschiedenen Konzentrationen eines Ethanol-Wasser-Gemisches nachgewiesen. Bis zur Ethanolkonzentration von 30 ma% sind praktisch keine Löslichkeitserscheinungen gaschromatographisch nachweisbar. Danach steigt die Löslichkeit des n-Alkan-Gemisches exponentiell, wobei die Komponente Nonan deutlich stärker in Lösung geht als Dodecan.
Die Ausgangsmischung der n-Alkan-Phase wurde im angestrebten Verhältnis (70 mol% Nonan; Gesamtstoffmenge 2 mol (s. o.)) eingewogen und gaschromatographisch vermessen. Die Überprüfung ergab eine tatsächliche Zusammensetzung von 69,86 mol%. Die n-Alkan-Phase wurde in die Destillationsblase (7 in 9) gefüllt und auf 85,7°C erwärmt. Die Temperatur wurde etwas über der angestrebten Destillationstemperatur angesetzt, um das mögliche auskondensieren des Trägermediums in der Destillationsblase zu vermeiden. Die Ausgangszusammensetzung des Trägermediums betrug 19,30 ma% Ethanol. Damit waren die Anfangsbedingungen für den Siedevorgang erfüllt (siehe Tabelle 11 und dort ausgeführte Erläuterungen). Das Hilfsmedium wurde unter Wärmezuführung zum Sieden gebracht (angestrebte Destillationsgeschwindigkeit von ca. 10 ml/min). Der Siedevorgang setzte exakt bei 85,2°C ein. Die Destillation wurde unter Anpassung des Zusammenhangs von Volumen der n-Alkan-Phase und der Zusammensetzung des Hilfsmediums Ethanol-Wasser nach 8 bzw. Tabelle 12 stufenweise geführt. Dabei wurde ein Temperaturanstieg im Hilfsmedium beobachtet, welcher über vermehrte Zumischung des Leichtsieders Ethanol in die Hilfsphase korrigiert wurde. Der Ethanol-Anteil lag hierdurch über den gesamten Destillationsprozess hinweg ca. 1,5–2 ma% über den angestrebten Werten der Tabelle 12.
Entscheidendes Kriterium war die Einhaltung der Temperaturkonstanz des Siedevorgangs bei 85°C in der Destillationsblase des Hilfsmediums (7 in 9). Bei Erreichen des Endvolumens der n-Alkan-Phase von ca. 116 ml wurde die Destillation abgebrochen.

Das aufgefangene Destillat hatte ein Gesamtvolumen von 1550 ml (n-Alkane + Hilfsphase). Um die in dem überdestillierten Hilfsmedium (das überdestillierte Hilfsmedium hat bei den im Experiment eingestellten Parametern eine Zusammensetzung von ca. 42 mol% (bzw. 65 ma%) Ethanol-Anteil; bei diesen Bedingungen treten deutliche Löseerscheinungen der n-Alkane im Hilfsmedium auf (s. o.), sodass die gelösten Bestandteile für die vollständige Erfassung der überdestillierten n-Alkane Berücksichtigung finden müssen) gelösten n-Alkane vollständig zu erfassen, wurde das Destillat mit 31 Wasser ausgeschüttelt (Durch das Ausschütteln mit Wasser wurde der Ethanol-Gehalt der Hilfsphase auf ca. 14 mol% (bzw. 21,7 ma%) abgesenkt. Bei diesem Ethanol-Anteil sind praktisch keine Löseerscheinungen nachweisbar (s. o.), sodass von einer vollständigen Erfassung der n-Alkane in der organischen Phase auszugehen ist) und die organische Phase (n-Alkane) vereint. Die vereinte n-Alkan-Phase des Destillats hatte nach der Trennung im Scheidetrichter ein Gesamtgewicht von 200,90 g. Die quantifizierten Konzentrationen und die sich daraus ergebenden Stoffmengenverhältnisse der Ausgangsmischung und des Destillats sind in Tabelle 13 zusammengestellt.

	Probe Ausgangsgemisch (281,77 g)		Probe Destillat (200,90 g)
	Massenkonzentration [g/ml]	Stoffmengenanteile	Massenkonzentration [g/ml]	Stoffmengenanteile
Nonan	0,004271299	69,86 mol%	0,005482853	86,57 mol%
Dodecan	0,002447924	30,14 mol%	0,001129894	13,43 mol%

Tabelle 13: Gaschromatographisch quantifizierte Massen und daraus abgeleitete Stoffmengenanteile des Ausgangsgemisches und des erhaltenen Destillats bei dem Versuch Ethanol-Wasser als Hilsmedium.

Das erhaltene Destillationsergebnis liegt mit 86,57 mol% deutlicher unter dem angestrebten Reinheitsgrad von 90 mol% Nonan im n-Alkan-Gemisch als bei der Destillation mit Systemdruckanpassung. Mögliche Fehlerquellen liegen in der leichten Erhöhung der Destillationstemperatur der n-Alkan-Phase in der Destillationsblase (7 in 9) um das Auskondensieren der Hilfsphase zu vermeiden. Weiterhin wurde der Ethanol-Anteil gegenüber den modellierten Werten um ca. 1,5–2 ma% erhöht um eine stabile Siedetemperatur von durchschnittlich 85°C zu erhalten, wodurch evtl. Löseerscheinungen das Ergebnis negativ beeinflusst haben könnte. Ebenso ist auch hier der Fehler der gaschromatographischen Analyse in Betracht zu ziehen.
Schlussfolgerungen:
Die Effizienz des erfindungsgemäßen Verfahrens konnte gezeigt werden. Durch die klassische einstufige Batch-Destillation unter Normdruckbedingungen mit hohen Temperaturen und naturgemäß weiterem kontinuierlichen Temperaturanstieg konnte eine theoretische Ausbringung von Nonan in einem Gesamtdestillat bei vorgegebener Konzentration als Bezugspunkt vorgegeben werden (0,96 mol Nonan bei 90 mol%). Die experimentelle Überprüfung bestätigte die theoretischen Betrachtungen (139,21 g Gesamtdestillat bei 91,47 mol% Nonan-Anteil) (siehe Tabelle 4).
Sowohl die erfindungsgemäße Destillation bei Temperaturkonstanz, im Beispiel von 85°C mithilfe eines Trägermediums und kontinuierlicher Druckabsenkung als auch mithilfe der Zumischung einer leichtsiedenden Komponente in das Hilfsmedium konnte eine deutliche Steigerung der Ausbringung bei vergleichbarer Reinheit nachweisen (theoretische Ausbringung Nonan von 1,36 mol bei 90 mol%) (siehe Tabelle 7). Damit liegt die theoretische Ausbringung bei erfindungsgemäßer Verfahrensweise ca. 42% über dem Ergebnis der Batch-Destillation.
Bei dem experimentellen Nachweis wurde mit der kontinuierlichen Druckabsenkung ein besseres Ergebnis im Bezug auf die Reinheit erzielt (200,2 g Gesamtdestillat bei 88,39 mol%) als beim Einsatz eines leichtflüchtigen Stoffes im Trägermedium (200,90 g Gesamtdestillat bei 86,57 mol%).
Die vergleichsweise geringere Reinheit bei Einsatz des zusätzlichen Mediums im Hilfsstoff ist auf die deutlich bessere Lösbarkeit des Leichtflüchters Nonan gegenüber dem Schwerflüchter Dodecan in einem Ethanol-Wasser-Gemisch zurückzuführen. Die offensichtlich geringeren Effekte der Trägerdampfdestillation auf die Komponente Nonan bewirken die geringere Konzentration im Destillat (zunehmende Effekte einer Lösungsdestillation). Dieser Effekt wurde auch bei der Destillation des Ätherischen Öls des Fenchels mit dem Leichtsieder Fenchon und dem Schwersieder Anethol beobachtet.
Im Bezug auf die Destillation von anderen Ätherischen Ölen ist diese Verfahrensweise dennoch von Vorteil. Wenn die leichtflüchtigen Komponenten geringere Lösungserscheinungen aufweisen als die dementsprechenden Schwerflüchter kehren sich die Verhältnisse um. Hierbei ist eine höhere Reinheit der Leichtsieder gegenüber den theoretischen Werten im Destillat zu erwarten. Der Nachweis wurde bereits anhand des Ätherischen Öls der Kamille mit dem darin enthaltenen Leichtsieder Farnesen und den schwerer flüchtigen Bisabololen experimentell geführt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

G. H. Findenegg (1970): Dichte und Ausdehnungskoeffizient einiger flüssiger Alkane, in: Monatshefte für Chemie (Juli/August), Volume 101, S. 1081–1088 [0060]

Claims

Verfahren zur destillativen Separation eines ersten Stoffes aus einem Substanzgemisch mittels eines Trägergases, welches durch das Substanzgemisch geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdestillation des ersten abzudestillierenden Stoffes aus dem Substanzgemisch bei einer ersten konstanten Temperatur erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Konstanz der Temperatur des einen ersten abzudestillierenden Stoff aufweisenden Substanzgemisches während der Abdestillation des ersten Stoffes durch eine Druckabsenkung, insbesondere durch eine kontinuierliche Druckabsenkung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Trägergas Wasserdampf ist.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, wobei die Konstanz der Temperatur des einen ersten abzudestillierenden Stoff aufweisenden Substanzgemisches während der Abdestillation des ersten Stoffes durch Zumischung einer zusätzlichen Komponente in ein Trägergasmedium erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die zusätzliche Komponente eine leichtflüchtige Komponente ist.
Verfahren nach Anspruch 4 bis 5, wobei der Anteil der zusätzlichen Komponente im Trägergasmedium zwischen 1 und 30 Massenprozent, bevorzugt zwischen 5 bis 25 Massenprozent beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, wobei das Substanzgemisch verdampfbare Pflanzeninhaltsstoffe, insbesondere ätherische Öle aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, wobei nach Abdestillation des ersten Stoffes aus dem Substanzgemisch die Abdestillation eines zweiten Stoffes aus dem Substanzgemisch bei einer zweiten konstanten Temperatur erfolgt, wobei die zweite konstante Temperatur größer ist als die erste konstante Temperatur.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, wobei es sich um ein diskontinuierliches Verfahren handelt.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, wobei es sich um ein kontinuierliches Verfahren handelt, bei dem bevorzugt mindestens zwei Destillationsvorrichtungen kombiniert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei die Druckabsenkung in der Destillationsvorrichtung und/oder die Zumischung einer zusätzlichen Komponente in den Trägergas gesteuert oder geregelt wird, insbesondere mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung.
Verwendung einer Vorrichtung zur destillativen Separation eines ersten Stoffes aus einem Substanzgemisch mittels eines Trägergases, welches durch das Substanzgemisch geleitet wird, in einem Verfahren nach Anspruch 1 bis 11.