| Wird aus einem flüssigen Zweikomponentensystem mittels
Kristallisation ein Teil in die feste Phase überführt, so wird im
Falle eines eutektischen Stoffsystems das Kristallisat theoretisch
vollkommen rein sein. Das würde bedeuten, dass ein Stoff innerhalb
einer einzigen Trennstufe vollständig rein dargestellt werden könnte.
Dieser theoretische Fall bedarf allerdings einer unendlich langen
Kristallisationszeit. Bei technischen Anwendungen sind je nach
Anforderung mehrere Stufen notwendig um eine nahezu vollständige
Reinigung zu erzielen. Eine Stofftrennung mittels Kristallisation ist ein thermisches
Trennverfahren ohne Einsatz von Hilfsstoffen. Es kann gegenüber den
anderen Verfahren zahlreiche Vorteile besitzen:
- Niedrige Energiekosten: Bei der Kristallisation wird i.a.
weniger Energie pro Trennstufe für die Phasenumwandlung benötigt
als bei evaporativen Trennverfahren ohne Energierückgewinnung; die
Schmelzenthalpie ist i.d.R. um den Faktor drei bis sieben (bei
Wasser) kleiner als die Verdampfungsenthalpie. Dadurch können alle
Stoffsysteme, welche mit zwei bis sechs Kristallisationsstufen genau
so gereinigt werden können, wie mit einer Verdampfungsstufe, bei
niedrigeren Energiekosten getrennt werden. Außerdem findet die
Trennung bei den meisten Stoffsystemen in einem Temperaturbereich
statt (unter 200 °C), bei dem Energie kostengünstig zu erhalten
ist.
- Schonende Stoffbehandlung: Bedingt durch ein in vielen Fällen
ausreichend niedriges Temperaturniveau des Verfahrens findet
insbesondere bei der Trennung von temperaturempfindlichen Substanzen
wie z.B. Lebensmitteln eine schonende Stoffumwandlung statt.
Allerdings ist das Temperaturniveau noch immer höher als bei
Verfahren ohne Phasenumwandlung wie z. B. dem Membranverfahren.
- Trennung von azeotropen Gemischen: Bei manchen
Stoffgemischen liegen die Siedepunkte der Komponenten sehr dicht
beieinander bzw. das System bildet ein Azeotrop, so dass eine
evaporative Trennung nicht möglich ist. Bei derartigen
Stoffsystemen liegen allerdings meistens die Schmelzpunkte sehr weit
auseinander, oder das Stoffsystem ist eutektisch, so dass eine
Trennung mittels Kristallisation möglich ist.
- Umweltsicherheit: Eine leicht verwirklichbare
Umweltsicherheit wird aufgrund der Vermeidung der Gasphase und den
damit verbundenen Möglichkeit, das Produkt im Falle von Leckagen
vollständig aufzufangen, erreicht.
- Hohe Betriebssicherheit: Bei zahlreichen Apparaten der
Schmelzkristallisation, insbesondere in der Schichtkristallisation
werden keine mechanisch bewegten Teile verwendet, dadurch ist
zumeist ein wartungsarmer Betrieb gewährleistet.
Kristallisationsverfahren werden nur vereinzelt im bereich der
Abwasserreinigung eingesetzt, sind aber im Bereich der
Kreislaufschließung von innerbetrieblichen Wasserkreisläufen durchaus
üblich und wirtschaftlich (z.B. bei der Regenerierung von Prozesslösungen)
insbesondere auch in Kombination mit anderen Trennverfahren z.B. Verdampfern. |
