Destillation

Die Destillation ist ein bewährtes thermisches Trennverfahren, das zur Gewinnung verdampfbarer Flüssigkeiten oder zur Abtrennung von Lösungsmitteln eingesetzt wird. Sie basiert auf der Verdampfung und anschließenden Kondensation von Stoffen mit unterschiedlichen Siedepunkten. Ein entscheidender Vorteil der Destillation ist, dass sie in der Regel ohne zusätzliche Hilfsstoffe wie Adsorbentien oder Lösungsmittel auskommt.

Das Prinzip der Destillation

Beim Destillationsprozess wird das Ausgangsgemisch erhitzt, bis die flüchtigen Komponenten zu verdampfen beginnen. Der Dampf steigt auf und gelangt in einen Kondensator, wo er durch Abkühlung wieder verflüssigt wird. Das so gewonnene Destillat kann anschließend in einem separaten Behälter aufgefangen werden.

Dieses Verfahren wird in vielen Bereichen angewendet. Es dient der Herstellung von Alkohol, der Raffination von Erdöl oder der Produktion von destilliertem Wasser. Auch in der Pharmazie und Lebensmittelindustrie spielt die Destillation eine wichtige Rolle.

Eine wesentliche Voraussetzung für eine erfolgreiche Destillation ist die Temperaturbeständigkeit der zu trennenden Stoffe. Falls sich eine Substanz bei hohen Temperaturen zersetzt, wird das Verfahren unter vermindertem Druck durchgeführt, um die Siedetemperatur zu senken. Eine Sonderform ist die trockene Destillation, bei der feste Stoffe durch hohe Temperaturen in kleinere Moleküle zerlegt werden. Ein Beispiel hierfür ist die Gewinnung von Methanol aus Holz, auch bekannt als „Holzgeist“.

Die Geschichte der Destillation

Die Destillation ist eines der ältesten chemischen Verfahren. Bereits in der Jungsteinzeit wurde sie zur Herstellung von Pech und Teer genutzt, während in der Antike ätherische Öle und Trinkwasser destilliert wurden.

Über 5500 Jahre alte Funde aus Mesopotamien zeigen einfache Destilliergeräte. Aristoteles beschrieb im 4. Jahrhundert v. Chr. die Reinigung von Flüssigkeiten durch Destillation. Im 9. Jahrhundert verfeinerte ar-Razi (Rhases) die Technik und entwickelte ein frühes Crack-Verfahren zur Rohölverarbeitung. Mit der Erfindung des Destillierhelms (Alembik) wurde die Alkoholgewinnung möglich.

Ab dem 12. Jahrhundert spielte die Destillation eine wichtige Rolle in der Branntweinherstellung und Medizin. Heute ist sie ein unverzichtbares Verfahren in Industrie, Pharmazie und Lebensmittelproduktion.

Verschiedene Destillationsverfahren

Einfache Destillation

Die einfache Destillation eignet sich besonders zur Trennung von Flüssigkeiten mit großen Siedepunktunterschieden. Das Gemisch wird erhitzt, bis die Komponente mit der niedrigeren Siedetemperatur verdampft. Der Dampf wird in einem Kondensator abgekühlt und in einem separaten Gefäß aufgefangen.

Diese Methode wird häufig zur Abtrennung von gelösten Verunreinigungen in Wasser eingesetzt. Feststoffe oder Salze, die nicht verdampfen, bleiben als Rückstand im Verdampfungsbehälter zurück.

Aufbau einer Apparatur zur einfachen Destillation

Die Abbildung unten zeigt eine typische Laborapparatur zur einfachen Destillation, einem Verfahren zur Trennung von Flüssigkeitsgemischen anhand ihrer unterschiedlichen Siedepunkte.

Zentraler Bestandteil ist der Destillierkolben (2), in dem das zu destillierende Gemisch erhitzt wird. Die Heizquelle (1), hier eine Magnetrührplatte mit Heizfunktion (13), sorgt für die erforderliche Temperatur. Ein Magnetrührstab oder Siedesteine (16) verhindern ein unkontrolliertes Aufkochen. Das Heizbad (14), oft ein Wasser- oder Ölbad, ermöglicht eine gleichmäßige Erwärmung.

Der entstehende Dampf steigt durch den Destillieraufsatz (3), in dem sich ein Thermometer (4) befindet. Dieses dient zur Überwachung der Temperatur und ermöglicht eine gezielte Trennung der Komponenten. Der Dampf gelangt anschließend in den Liebig-Kühler (5), durch den kühles Wasser (6, 7) strömt, um den Dampf zu kondensieren.

Das kondensierte Destillat sammelt sich im Rundkolben (8). Ein Vorstoß (10) leitet das Destillat gezielt in den Auffangbehälter, während ein Druckausgleich (9) nötig ist, wenn die Destillation unter Vakuum durchgeführt wird.

Zusätzlich können Regler für die Badtemperatur (11) und die Drehzahl des Magnetrührers (12) zur exakten Steuerung der Destillation eingesetzt werden. In bestimmten Anwendungen wird zudem ein Kühlbad (16) verwendet, um das Destillat besonders schonend zu kondensieren.

Mehrstufige Destillation und Rektifikation

Wenn eine höhere Reinheit des Destillats erforderlich ist, wird die Destillation mehrfach wiederholt. Dabei steigt der Anteil der gewünschten Substanz schrittweise an. Industriell wird dies in einer Rektifikationskolonne umgesetzt. Hierbei strömt das aufsteigende Destillat durch eine Kolonne mit mehreren Trennstufen, in denen sich das Gleichgewicht zwischen Dampf- und Flüssigphase immer wieder neu einstellt.

Während des Destillationsprozesses steigt die Temperatur bis zum Erreichen der Siedekurve. Die Gasphase über der siedenden Flüssigkeit entspricht der Taupunktkurve, da sie mehr von der leicht flüchtigen Komponente enthält. Durch Kondensation dieser Dampfphase erhält man eine Flüssigkeit mit einem höheren Anteil der niedriger siedenden Komponente. Dieser Vorgang wird genutzt, um Flüssigkeiten mit sehr ähnlichen Siedepunkten zu trennen – etwa in der Erdölraffination oder bei der Alkoholherstellung.

Fraktionierte Destillation

Bei der fraktionierten Destillation wird das Kondensat in mehreren Schritten aufgefangen. Die verschiedenen Bestandteile eines Stoffgemisches verdampfen bei unterschiedlichen Temperaturen und werden nacheinander abgeschieden.

Ein klassisches Beispiel ist die Herstellung ätherischer Öle oder die Alkoholproduktion, bei der verschiedene Alkohole und Aromastoffe voneinander getrennt werden.

Vakuumdestillation

Falls die zu trennenden Stoffe temperaturempfindlich sind, wird die Destillation unter vermindertem Druck durchgeführt. Dadurch sinkt die Siedetemperatur, wodurch thermische Zersetzung vermieden wird.

Dieses Verfahren findet Anwendung in der Erdölraffination, insbesondere zur Gewinnung von Schmierölen und Vakuumgasöl.

Weitere spezielle Destillationsverfahren

Weitere spezielle Destillationsverfahren kommen je nach Anwendungsbereich zum Einsatz. Die Überdruckdestillation arbeitet mit erhöhtem Druck, um die Siedepunktdifferenzen zwischen den Komponenten zu vergrößern. Sie wird beispielsweise in der Luftverflüssigung genutzt. Bei der Schleppdestillation wird eine zusätzliche Substanz hinzugegeben, die schwer verdampfbare Stoffe mitreißt. Ein bekanntes Beispiel ist die Wasserdampfdestillation, die zur Gewinnung ätherischer Öle aus Pflanzen eingesetzt wird.

Azeotrope Gemische, die unter normalen Bedingungen nicht weiter durch Destillation getrennt werden können, lassen sich mit der azeotropen Destillation spalten. Durch die Zugabe einer dritten Komponente bildet sich ein neues azeotropes Gemisch, das die gewünschte Trennung ermöglicht. Eine besonders schonende Methode für temperaturempfindliche Substanzen ist die Kurzwegdestillation. Dank extrem kurzer Dampfwege und niedriger Drücke können hitzeempfindliche Stoffe, wie pharmazeutische Wirkstoffe oder Fettsäuren, ohne Zersetzung getrennt werden.

In der Reaktivdestillation wird das Destillationsverfahren mit einer chemischen Reaktion kombiniert. Diese Technik ist besonders effektiv bei Gleichgewichtsreaktionen, da das kontinuierliche Entfernen eines Reaktionsprodukts die Reaktionsausbeute erhöhen kann.

Unbeabsichtigte Destillationsprozesse

Destillationsprozesse treten nicht nur gezielt, sondern auch ungewollt auf. In technischen Anlagen, etwa in Absauganlagen, können verdampfte Stoffe kondensieren und Ablagerungen verursachen. Ein typisches Beispiel ist die Versottung von Kaminen, bei der durch unvollständige Verbrennung und Kondensation Teerrückstände entstehen.

Fazit

Die Destillation ist eines der ältesten und wichtigsten Verfahren der chemischen Technik. Ob in der Erdölraffination, Pharmazie oder Lebensmittelindustrie – ihre Vielseitigkeit macht sie zu einem unverzichtbaren Bestandteil moderner Produktionstechniken.

Der vorliegende Text stellt eine vollständig überarbeitete und neu strukturierte Fassung des Wikipedia-Artikels „Destillation“ dar. Er unterliegt der Lizenz CC BY-SA 3.0 und enthält keine inhaltlichen Ergänzungen über die Originalquelle hinaus. Stand: 25.03.2025