Uit WikiMobi
Destillatietoren ruwe ...
16.396 bytes
Distillation (PSF).png
447.137 bytes
.png)
Om olie in verschillende fracties te splitsen, wordt de processtap destillatie gebruikt. Er zijn 4 verschillende destillatietechnieken. De emissies die bij destillatie (meestal als restgassen) vrijkomen hangen af van de grondstoffen en de voor het verhitten gebruikte energiebron. Destillatie is een makkelijk proces en het is de meest toegepaste chemische scheidingsmethode. Technisch gezien werkt het goed, alleen is het energieverbruik heel groot vanwege de lage efficiëntie. Destillatieprocessen zorgen voor 5% van het totale wereldwijde energieverbruik, dus blijft men op zoek naar verbeteringen. Met name de industrie is altijd geïnteresseerd in energiebesparing en de daarmee samengaande kostenreductie.
Inhoud |
Definitie
Destillatie is een techniek om door middel van verdamping twee of meer stoffen in een oplossing te scheiden. Deze techniek is gebaseerd op het verschil in het kookpunt van deze stoffen.
Historie
Destillatie wordt vooral veel toegepast bij de raffinage van aardolie, maar vindt zijn oorsprong in de productie van alcohol. De principes zijn sinds de vroege middeleeuwen bekend (alcoholproductie in verdunde vormen als wijn en bier vindt al zo'n 7000 jaar plaats). Het wordt ook toegepast bij de productie van ethanol als brandstof.
Technologie
Wanneer twee vloeistoffen gemengd zijn zal, wanneer het mengsel voorzichtig gekookt wordt, de stof met het laagste kookpunt eerder verdampen dan de andere stoffen. In de dampfase is dan een hogere fractie van de meest vluchtige stof aanwezig dan in het oorspronkelijke mengsel, en in de achterblijvende vloeistof een hogere fractie van de minst vluchtige stof. Door de damp af te voeren en te condenseren in een ander vat kan men de twee stoffen scheiden.
Tot het einde van de negentiende eeuw was keteldestillatie de enige beschikbare techniek. Daarbij wordt met behulp van een destillatieketel een mengsel in twee delen gescheiden. Om de scheiding te verbeteren kan men tegenwoordig een zogenaamde destillatiekolom inzetten, dit is een holle, verticale buis waarin door middel van pakkingen of horizontale platen veel contactoppervlak wordt gecreëerd tussen de opgaande dampstroom en de dalende, gecondenseerde vloeistofstroom. De kolom wordt in het midden continu gevuld met nieuwe grondstof, en op verschillende hoogtes kunnen verschillende stoffen worden afgetapt. Bron: destillatie Destillatie is een zeer gangbare technologie.
Meer informatie over: Een schematische weergave van het destillatieproces (film)
Varianten met voor en nadelen
Er worden grofweg vier destillatietechnieken onderscheiden:
- enkelvoudige destillatie (gebruikmakend van een ketel, vrij onnauwkeurig)
- fractionele destillatie (met behulp van een kolom)
- vacuümdestillatie (de druk boven de te destilleren oplossing wordt verlaagd tot onder de atmosferische druk waardoor vloeistoffen gedestilleerd kunnen worden bij een lage temperatuur)
- stoomdestillatie (door stoom door het mengsel te leiden worden bepaalde vluchtige componenten meegenomen en condenseren ze met de stoom)
Meer informatie over: verschillende destillatie technieken
Destillatie van ethanol: Het product van de fermentatie van zetmeel- en suikerhoudende biomassa bevat maximaal 10-15% alcohol en daarnaast ook gistcellen, niet-gefermenteerde suikers en andere vaste stoffen. Dit mengsel wordt in een destillatiekolom gebracht, waar de alcohol wordt verdampt. De alcohol verlaat de kolom aan de bovenzijde in een concentratie van 96% omdat bij dat percentage het restant aan water even snel verdampt, en boven de 96% verdampt water zelfs sneller. Het is dus niet mogelijk om pure alcohol uit de destillatietoren te krijgen. Aan de onderzijde blijft een waterig residu over dat nog als diervoeder kan worden ingezet.
Meer informatie over: Onderzoeken met 100% ethanol
Rendementen, theorie en praktijk
Het rendement van een destillatie hangt onder andere af van de apparatuur (destillatiekolommen bijvoorbeeld) en de samenstelling van de grondstoffen.
Praktijkstatus
Bij industriële processen wordt destillatie veelvuldig gebruikt zoals bij waterzuivering, voor het verwijderen van ammonia uit het effluent (gezuiverd afvalwater). In raffinaderijen wordt het destillatieproces gebruikt voor het scheiden van oliefracties. Bron: Lenntech
Grondstoffen en leefomgeving
Emissies
Wat de emissies zijn die bij destillatie (meestal als restgassen) vrijkomen hangt af van de grondstof, van het proces en eventueel van een gebruikt oplosmiddel. Bij industriële destillatiesystemen (zoals ethanoldestillatie) komt CO2 vrij door het gebruik van ovens, gasturbines en boilers. Deze emissies moeten worden toegevoegd aan die van ethanolverbranding om inzicht in de gehele keten te krijgen.
Meer informatie over: CO2 emissies bij destillatie
Omgevingsbelasting
Voor de destillatie is energie nodig, bijvoorbeeld in de vorm van stoom of brandstof.
Aangezien destillatie van alcohol bij ongeveer 100 graden Celsius plaatsvindt, is er geen hoogwaardige warmte nodig. De destillatie is de meest energie-intensieve stap van ethanolproductie.
Toekomst
Destillatie is een makkelijk proces en is de meest toegepaste chemische scheidingsmethode. Het energieverbruik is groot omdat de efficiëntie van deze processtap laag is. Destillatieprocessen zorgen voor 5% van het totale wereldwijde energieverbruik, dus men blijft op zoek naar verbeteringen. De TU Delft heeft in 2008 een Heat Integrated Distillation Column (HIDiC) ontwikkeld die het energieverbruik van destillatie met de helft zou kunnen reduceren. Deze destillatiekolom recyclet de warmte die vrijkomt bij het proces. Bron: TU Delft De industrie blijft geïnteresseerd in energie- en (daarmee) kostenbesparing.
Er worden nieuwe technieken ontwikkeld waar destillatie een onderdeel van uitmaakt zoals reactieve destillatie met behulp van een ‘entrainer’ voor de productie van vetzure esters (organische verbindingen)(Bron: NWO).
Destillatie zal dus in de (nabije) toekomst een grote rol blijven spelen bij met name industriële processen.
Politiek, sociaal en economische factoren
Politieke en sociale factoren
[Draag bij aan het uitwerken van dit onderwerp, deze tekst graag aanvullen met informatie over: politieke en sociale factoren omtrent destilleren]
Economische factoren
De kosten voor destillatie zijn afhankelijk van grondstof en schaalgrootte. De kosten hangen af van de hoeveelheid energie die er nodig is om het proces op gang te brengen en te houden, en hangt daarmee af van de temperatuur die bereikt moet worden. Verder hangt het nog af van opslag en transport.
Kengetallen
Klimaatverandering
De emissies bij de productie van ethanol zijn afhankelijk van de gebruikte grondstoffen en de gebruikte energiebron voor het verhitten van het mengsel.
Leefomgeving
Voor de destillatie is energie nodig, bijvoorbeeld in de vorm van stoom of brandstof.
Kosten
De kosten voor destillatie zijn zeer afhankelijk van grondstof en schaalgrootte, en daarmee met de hoeveelheid benodigde energie, en de kosten voor opslag en transport.
Tijd
Destillatie is een makkelijk toepasbare processtap, de meest toegepaste chemische scheidingsmethode, maar het energieverbruik is groot door de lage efficiëntie. Destillatieprocessen zorgen voor 5% van het totale wereldwijde energieverbruik, dus blijft men op zoek naar verbeteringen zoals de HIDiC en reactieve destillatie. Invoering van dit soort innovaties op grote schaal kan wel 10 jaar duren.
Hernieuwbaarheid
[Draag bij aan het uitwerken van dit onderwerp, deze tekst graag aanvullen met informatie over: recycling en LCA van destillatie(kolom)]
Toelichting
Destillatie wordt gebruikt bij onder andere waterzuivering en in de petrochemische industrie. Wanneer een mengsel verhit wordt, verdampt één van de vloeistoffen sneller dan de andere stoffen in het mengsel. Dit is het gevolg van een verschil in kookpunt. Helaas heeft het proces een lage efficiëntie. Er wordt veel onderzoek gedaan naar het efficiënter maken van deze processtap.
Extra informatie en interessante ontwikkelingen
Links
Rapporten
Organisaties en bedrijven
- Technische Universiteit Delft: http://www.tudelft.nl/live/pagina.jsp?id=5c32f5f7-fa03-4daf-89bb-6d32ff520e3f&lang=nl
- De Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek: http://www.nwo.nl/nwohome.nsf/pages/NWOP_63WG47 NWO
Overige informatie
- Edumedia-sciences: http://www.edumedia-sciences.com/nl/a438-destillatie
Well to Wheel
De informatie in dit artikel heeft betrekking op de volgende Well to Wheel analyses:
.png){kind=link}
