CM, selektive Kondensierung

Praxis und Theorie der Destillation. Sowohl Fragen zu und Berichte von Destillationen als auch theoretische Erklärungen und Überlegungen
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Alk52
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Re: CM, selektive Kondensierung - ich habe fertig

Beitrag von Alk52 »

Gegenüber den Versuchen bisher habe ich heute ein paar Randbedingungen verbessert, um die Fragestellung zu beantworten.
Wo, wie war die ?

Was habe ich geändert:
Der Kühlkreislauf wurde geschlossen, d.h. die rücklaufende Leitung wurde unter die Oberfläche des Vorratsbehälters gelegt, damit der Kühler nicht leer läuft und sich so zu schnell erwärmt.
Statt A-B-C Vergleich bin ich auf kontinuierlichen A-B-A-B-A-B Vergleich umgeschwenkt (A=normal gekühlte Referenz - B=Messung bei ausströmendem Dampf aus dem PK). Sowohl A wie auch B wurden im eingelaufenen Zustand gemessen, zwischdurch wurde in die grpße Flasche gesammelt.

Beginnen wir mit dem Temperaturverlauf der Dampf- und Kühlwassertemperatur.
hc_029.png
ROT-Dampftemperatur (Skala links) ---- BLAU-Kühlwassertemperatur (Skale rechts)

Bei ca. 88,5°C beginnt die Destillation, ich habe die erste A(1)-Probe bei ca. 90°C aus der laufenden Destillation genommen. Direkt darauf die Kühlung/Kühlpumpe ausgeschaltet und in die gr. Flasche gesammelt, bis eindeutig Dampf am PK-Ausgang zu erkennen war.
Jetzt die B(1)-Probe eingesammelt (Ziel 50-80 cm³). Im Diagramm ist sehr gut zu erkennen, dass die Kühlwassertemperatur in dieser Phase nicht weiter ansteigt, während die Dampftemeratur stärker ansteigt (vielleich die felende Kühlung im oberen U durch den PK).
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Alk52
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Re: CM, selektive Kondensierung

Beitrag von Alk52 »

[Sorry, mir ist ein Enter vor der Rechtschreibprüfung dazwischen gekommen]

Dieses Verhalten wird bei allen 3 B-Proben beobachtet.
Na klar, wenn die Kühlung nicht kühlt, warum sollte das Kühlwasser wärmer werden, aber wenn die Kühlung wieder eingeschaltet wird, dann gibt es einen kleinen Temperatursprung, da der heiße Kühler erst mal schnell abgekühlt wird.
Die Dampftemperatur beginnt sofort mit Ausschalten der Kühlung zu steigen, kurz danach wird die B-Probe entnommen worden.

Hier sind die Alk-% in der Reihenfolge (ABABABA) 59% - 40% - 55% - 20% - 45% - 15% - 35%

So, der wo, jetzt mußt Du Dich entscheiden, welche Deiner Hypothesen es nun sein soll und es wäre schön, wenn Du uns erklärst, warum das so ist.
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Alk52
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Re: CM, selektive Kondensierung

Beitrag von Alk52 »

Ich hatte vergessen zu erwähnen, dass während der B-Proben im PK eindeutige Siedegeräusche zu hören waren.
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derwo
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Re: CM, selektive Kondensierung

Beitrag von derwo »

Alk52 hat geschrieben: 1. Mai 2020, 19:48 Hier sind die Alk-% in der Reihenfolge (ABABABA) 59% - 40% - 55% - 20% - 45% - 15% - 35%
Na das sind doch deutlich niedrigere % bei ausgeschalteter Kühlung. Für mich ein Beweis, daß es selektive Kondensierung gibt. Ich hatte eigentlich nicht daran geglaubt.
Daß Verdunstung den Alkoholgehlalt der B-Proben so stark reduziert, glaube ich nicht. Das wäre ja von 57 auf 40%, von 50 auf 20% und von 40 auf 15%.
Und Rektifizierung ist auch unwahrscheinlich bei dem Aufbau, oder?
Es wundert mich aber, daß du das beim ersten Versuch nicht so feststellen konntest. Hast du da eine Erklärung?

Die Siedegeräusche kenne ich. Ich habe mal wegen einem anderen Grund versucht das Kühlwasser bis über die Grenze zu reduzieren. Da meine Kühlwasserschläuche durchsichtig sind, konnte ich Gasblasen blubbern sehen. Der Dampfdruck ist halt recht hoch bei 90°C.

Interessant ist die synchrone Temperaturanstiegveränderung am Dampfthermometer. Du sagst ja, die Temperatur steigt, sobald du die Kühlung ausschaltest, und nicht erst, wenn Dampf aus dem Kühler kommt. Anscheinend saugt der Kühler im Normalbetrieb kalte Luft an, welche die Temperatur am Thermometer sinken lässt. Er ventiliert ganz schwach (oder stark, aber dann hättest du das erwähnt, denke ich).
Ich empfehle dir, mal abwechselnd den Kühler mit möglichst viel und mit möglichst wenig Wasser zu betreiben. Also ohne daß irgendwann Dampf rauskommt. Ich denke, du wirst dasselbe Temperaturverhalten bemerken.
Wenn man von der Dampftemperatur auf den Alkohlgehalt schließen will, empfiehlt es sich daher, einen großen Kühler zu haben, den man mit wenig Wasser betreibt. Denn so läuft die Destillation am ruhigsten und somit kommt am wenigsten Luft ans Thermometer.
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Grog
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Re: CM, selektive Kondensierung

Beitrag von Grog »

Mensch Mensch :lol: @Alk ich würde diesen Test auf keinen Fall besser hinbringen :+1:
Das Schnaufen ist bei ausgeschalteten bzw. schwach laufenden PK normal, kältere Luft von Aussen wird angesaugt auch wenn eine Destille eigentlich isobar sein sollte. Wird erst recht ersichtlich wenn man bei Destillationsende die Heizquelle ausmacht.
Da gibt's im Netz hübsche Fotos von Destillen mit Thumpern die Unterdruck aufgebaut haben und implodiert sind. Sieht dann wie ne zerdrückte Coladose aus :lol:
f4088d4e481bd5f09e3a5f30de3a4022.jpg
images.jpeg.jpg
images.jpeg.jpg (11.95 KiB) 470 mal betrachtet
Rum must, sugar may, water can...
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Alk52
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Re: CM, selektive Kondensierung - es geht tiefer

Beitrag von Alk52 »

Danke Grog für die Beispiele aus dem Leben, aber das kann doch nur passieren, wenn das System abgeschlossen ist und wg. fehlender Heizung das Dampfvolumen kondensiert und so ein Unterdruck entsteht.

Ich steige jetzt mal tiefer in die Messung/Diagnose ein und hoffe, dass auch das Rechnerteam mitmacht.


Zuerst noch die vollständigen Details zum Aufbau und zur Messung;
- der 17l Kessel (isoliert) ist zu Beginn mit 12l gefüllt (@ ca. 12% Alk), also 70% Füllvolumen
- ab Kessel folgen 50cm Steigrohr in 2" (mit Handtuch isoliert) - 2" U-Rohr mit T-Messung - 2" 400mm Shotgun Produktkühler (PK)
- Heizleistung während des Versuchs 1,75 kW +/- 0,03
- Kühlwasser-Speicher ca. 65l
- geschlossener Kühlkreislauf, dh. der Warmwasser-Auslass liegt unterhalb der Kühlwasser-Oberfläche {*1}
- Temperatur-Messung mit WLanThermometer, Delta t=15s, dh. 4 Messwerte pro Minute. Siehe viewtopic.php?f=36&t=442
- Temperaturmessung Dampf am höchste Punkt und Kühlwasser im 65l Vorrat, ca. 10 cm unter der der Oberfläche.


{*1} Mit dieser Anordnung ist es möglich einen Refluxkühler problemlos zu füllen (kalt unten) und dann, um den Refluxkühler im Gegenstrom zu betreiben, kann dieser jetzt einfach über Kopf montiert werden, ohne dass Wasser ausläuft.
Ein Bild zeigt mehr, als man auf den ersten Blick sieht - nichts ist ohne Grund.
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Re: CM, selektive Kondensierung

Beitrag von Alk52 »

Ein Bild zeigt mehr, als man auf den ersten Blick erkennt

Betrachten wir das Bild von gestern einmal genauer. Ich habe ein paar Scharen paralleler Linien eingezeichnet, damit es sich leichter interpretieren läßt.
hc_030.png
ROT-Dampftemperatur (Skala links) ---- BLAU-Kühlwassertemperatur (Skale rechts)

Insgesamt wurden 3 B-Proben jeweils bei ausgeschalteter Kühlwasser-Pumpe genommen (das Kühlwasser bleibt an Ort und Stelle stehen).
Jede B-Probe läuft augenscheinlich in 3 Phasen ab (von senkrechter Linie durchgehend-lang gestrichelt-(bis) kurz gestrichelt).

Der Ablauf im Einzelnen (1. B-Probe):
- um 12:08 wird die Kühlwasserpumpe abgeschaltet
- die Dampftemperatur steigt spontan stärker als vorher im kontinuierlichen Betrieb
- direkt danach wird das Kühlwasser nicht weiter erwärmt (waagrechter Bereich der blauen Kurve)
- um 12:12, etwa in der Mitte dieser Phase, vielleicht genau zu Beginn des Dampfaustritts aus dem PK (lang gestrichelter Marker), reduziert sich der Dampftemperatur-Anstieg
- um 12:16, mit dem wieder Einschalten der Kühlwasserpumpe geht der Dampftemperatur-Anstieg in die Waagerechte über
- das Kühlwasser zeigt einen kurzen, steilen Anstieg- bevor es den kontuierlichen Betrieb signalisiert.
- die versetzten Anstiege der Kühlwassertemperatur im 'kontinuierlichen Betrieb' sind auf die durch den austretenden Dampf (ein Teil der Wärme wurde einfach verdampft) zu erklären.

Dieser Ablauf wiederholt sich bei jeder B-Probe !

* die B-Proben wurden zügig entnommen, der waagerechte Verlauf der Kühlwassertemperatur und der zufällige Beginn der nächsten B-Probe scheinen korreliert zu sein, aber bei der 3. B-Probe (um 12:52) ist zu erkennen, dass der Anstieg der Dampftemperatur unabhängig von einer Probenentnahme in den kontinierlichen Verlauf übergeht.
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derwo
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Re: CM, selektive Kondensierung - es geht tiefer

Beitrag von derwo »

Ich verstehe nicht ganz. Also du möchtest jetzt eine CM aufbauen und den Versuch so machen, wie am Anfang des Themas beschrieben? Weil in dem Aufbau erwähnst du den Refluxkühler nicht. Bzw in der Fußnote dann plötzlich doch.
Möchtest du das, worum es im Thema geht, rausbekommen oder etwas anderes? Einfach Daten sammeln, was so passiert mit Reflux und ohne Packung bei verscheidenen Kühlwassereinstellungen? Und weißt du schon, was dann berechnet werden soll?

Die Erkenntnis mit den drei Phasen im neuen Diagramm passt zu der bisherigen Erklärung, oder? Ich denke, der steile Anstieg zwischen der durchgezogenen und der grob-gestrichelten Linie ist immer gleich lang. Angenommen, du hättest die Phasen verlängert, wäre er trotzdem nur so lange und die Phase danach mit normalem Anstieg wäre länger. Die dritte waagrechte Phase würde bald von alleine wieder ansteigen und dann so ausschauen, wie die Phase davor. Man sieht es auch am Ende des Diagramms, wie das waagrechte wieder steiler wird.
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Alk52
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Re: CM, selektive Kondensierung

Beitrag von Alk52 »

Wo, darf ich Dich an Deine Gedankenexperimente erinnern
derwo hat geschrieben: 28. Apr 2020, 14:38 Ich denke gerade drüber nach, ob man das nicht einfacher auch mit einer Potstill ausprobieren könnte:

- irgendeinen Alkohol so lange destillieren, bis der Alkoholgehalt relativ konstant ist, bzw nur recht langsam sinkt. Dann eine Probe nehmen und verschließen.
- Nun die Wasserversorgng vom Produktkühler abschalten. Nach kurzer Zeit wird Dampf aus dem Kühler kommen aber auch noch heißes Destillat rauströpfeln. Von diesem Destillat eine Probe nehmen und verschließen.
- Dann wieder das Kühlwasser aufdrehen und sobald kein Dampf mehr aus dem Kühler kommt, wieder eine Probe nehmen und verschließen.

Wenn nun die mittlere Probe einen niedrigeren Alkoholgehalt hat als die erste und dritte, können wir diskutieren, ob es selektive Kondensierung oder Rektifizierung war oder ob ich die Probe nicht schnell genug verschlossen habe. Ein Vorteil dieser Lösung mit der Potstill ist, daß alles in eine Richtung passiert, was Rektifizierung unwahrscheinlicher oder geringer macht.
Wenn die mittlere Probe denselben Alkoholgehalt hat wie die erste und dritte, ist glaube ich bewiesen, daß es selektive Kondensierung nicht gibt.
Genau das habe ich gemacht. Jetzt kommt die Diskussion, was passiert hier im Produktkühler und welche Konsequenzen hat das für den Refuxkühler (der später untersucht wird) und dafür habe ich Daten gesammelt, die einer Erkärung bedürfen.
Alk52 hat geschrieben: 1. Mai 2020, 19:48 Hier sind die Alk-% in der Reihenfolge (ABABABA) 59% - 40% - 55% - 20% - 45% - 15% - 35%
Die Begriffe selektive Kondensierung, Rektifizierung und die Unterschiede sind bei mir noch nicht im Bauchgefühl angekommen...
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derwo
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Re: CM, selektive Kondensierung

Beitrag von derwo »

Es schaut so aus, daß es selektive Kondensierung ist. Also daß einfach mehrheitlich das Wasser kondensiert, welches weniger flüchtig ist als Ethanol.
Genauso wie beim Kochen mehrheitlich das Ethanol verdampft, welches flüchtiger ist.

Rektifikation würde bedeuten, es gibt nach dem Kondensieren des Dampfes oder eines Teils davon ein erneutes Verdampfen, wo dann eine höhere Alkoholstärke verdampft und eine niedrigere zurückbleibt. Das würde ebenfalls dazu führen, daß du bei B weniger % hättest.
Aber wie soll das gehen? Es kommt doch von nirgends Energie nach. Anders als bei einer Refluxdestille, wo Dampf von unten nachströmt. Allerdings ist der Dampf schneller als das Kondensat... Also wird das Kondensat vom Dampf überholt, also strömt doch Energie nach. Der Dampf ist ja ein bisschen heißer als das Kondensat.
Anscheinend ist dieser einfache Versuchsaufbau noch nicht das Optimum. Man müsste das Kondensat sofort vom Dampf trennen. Schade, denn einfacher, also ohne Umbau oder so, geht es ja nicht.
Und mit der Reflux wird man diese Frage wohl nicht grundsätzlich lösen können, denn da ist der Einfluß von Rektifikation wohl garantiert. Also was du da vorhast, kann nur "um die Ecke" irgendwelche Ergebnisse bringen.
Wie kann man einfach den Standard-Potstill-Aufbau erweitern, sodaß das Kodensat gleich vom Dampf getrennt wird? Spontan habe ich keine tolle Idee leider. Mal schaun. Das bisherige Ergebnis ist jedenfalls sehr überraschend für mich, hat also schon mal was gebracht für mich persönlich.

Hast du eine Schätzung, um wie viel der Destillatstrom reduziert war, als du die B-Proben entnommen hast? Also hattest du zB ca die Hälfte an Destillat pro Minute?
Wenn man das wüsste, könnte man den Alkoholgehalt des Dampfes errechnen. ZB beim ersten B wären es ja so 57 anstelle 40% gewesen, wenn du die Kühlung angelassen hättest. Angenommen die Destillatstrom war die Hälfte, hatte der Dampf 57+(57-40) = 74% (Kontraktion nicht berücksichtigt).
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Alk52
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Re: CM, selektive Kondensierung

Beitrag von Alk52 »

derwo hat geschrieben: 2. Mai 2020, 21:34 Es schaut so aus, daß es selektive Kondensierung ist. Also daß einfach mehrheitlich das Wasser kondensiert, welches weniger flüchtig ist als Ethanol.
Selektive Kondensiserung würde ich aus ausschließen, weil diese das Sieden im Kühler nicht erklärt und weil nach einer gewissen Zeit kein Kondensat, nicht einmal Wasser, aus dem PK tropfte, der ja nur 90-96°C in den Phasen B1..3 hatte.

Vileicht finden wir eine Erklärung, die alle Beobachtungen widerspruchsfrei beschreibt.

Ich stelle mir den Ablauf folgendermaßen vor.
hc_032.png
Der Dampf kondensiert im aktiven PK und das Kühlwasser transportiert die (nicht unerhebliche Wärmemenge) ab. Mit Ausschalten der Kühlung bleibt das Kühlwasser einfach an Ort und Stelle stehen. Ab jetzt steigt die PK-Wandtemperatur von oben nach unten kontinuierlich an, vorläufig wird weiter vollständig kondensiert.
Das Kondesat fließt an der Wand nach unten und wird vom Dampf überholt, der mit der Kondensationswärme die erforderliche Energie transportiert. Das Kondensat (B1 hat ca. 55-58%) kondensiert bei 90,5° - es kann also nicht wärmer werden als 90,5, oder.

Die Dampftemperatur im Kessel oder am höchsten Temperaturmesspunkt steigt und so kommt der Dampf mit dem erforderlichen Energieüberschuss/ höheren Temperatur, der einen Teil des Kondensat wieder verdampft, das hat jetzt 82% und 81° Tau/Siedepunkt. Vielleicht wiederholt sich der Prozess weiter unten im PK usw...
Nach einer Weile ist der PK so weit aufgewärmt, dass nur noch Dampf und kein Kondensat mehr kommt, also gibt es im PK keine Kondensation mehr.
Kondensat konnte ich nur gewinnen, weil ich (gefühlt) alle 30s den Kühler für 0,5 s eingeschaltet habe, also wieder ein Temperaturprofil im PK erzeugt habe.
So konnte ich für B1-67g, B2-55g, B3-98g sammeln, die vergleichbaren A-Mengen liegen bei 150g +/- 20g. Die Sammelzeiten habe ich nicht so genau wie geplant eingehalten, sie können ggf. aus den Messdaten abgeschätzt werde.

1.Fazit:
Die selektive Kondensierung wird es wohl nicht sein. Und...
Eine Rektifikation im PK kann es sowieso nicht geben, weil die Schwerkraft die low-Alks immer weiter nach unten in Dampfrichtung, also im Gleichstrom, fließen lassen würde und sich so kein Fließgleichgewicht einstellen kann, sondern wie beschrieben, dieser sich immer weiter erwärmt.

Hier sind mir doch herbe Zweifel in den Kopf gekommen, was isses denn nu...
derwo hat geschrieben: 2. Mai 2020, 21:34 Genauso wie beim Kochen mehrheitlich das Ethanol verdampft, welches flüchtiger ist.
Bei jeder Verdunstung bleibt etwas mehr Wasser zurück, also verdünnt sich das Destillat -solange, bis der Kühler in unserem Fall zu heiss ist und nur noch Dampf heraus kommt.
In das Bild oben habe ich die Dampfgeschwindigkeiten (HB-Rechner) eingetragen. Verdammt schnell. Das hat meine Vorstellung von der Kondensierung im PK radikal geändert. Der Bereich in dem der Dampf kondensiert muss sehr kurz sein, und anschließend wird i.d.R. nur noch abgekühlt.
Bei abgeschaltetem Kühler könnte es also zu vielen Kondensations-Verdampfungzyklen kommen, bei denen immer etwas mehr Wasser zurück bleibt, also das Destillat verdünnt wird und das würde erklären, warum das Destillat geringere %-Werte hat.
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derwo
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Re: CM, selektive Kondensierung

Beitrag von derwo »

Alk52 hat geschrieben: 3. Mai 2020, 17:25 Selektive Kondensiserung würde ich aus ausschließen, weil diese das Sieden im Kühler nicht erklärt... Das hatte ich falsch verstanden. Ich dachte, du meinst Sieden des Kühlwassers. Und weil das Wasser natürlich nicht bei 90-95°C siedet, dachte ich an Gasblasen durch Verdunstung, welche ein Geräusch im Kühlermantel verursachen.
Dann ist der Fall klar. Wenn das Kondensat wieder zu kochen beginnt, laugt es natürlich aus. Das nennt man dann Rektifikation. Es findet also Rektifikation statt. Ob zusätzlich selektive Kondensierng, das wissen wir nicht.


Das Kondesat fließt an der Wand nach unten und wird vom Dampf überholt, der mit der Kondensationswärme die erforderliche Energie transportiert. Energie alleine reicht nicht. Es muss ein Temperaturunterschied vorhanden sein. Aber der ist ja vorhanden. Nicht weil die Temperatur allmählich langsam steigt, sondern wegen den Gesetzmäßigkeiten des Siedediagramms, auf welchen die Rektifikation nun mal beruht. Ein Beispiel: 10vol% im Kessel erzeugen Dampf mit 54.9vol%. Sowohl Kesselinhalt als auch Dampf haben 92.3°C. Das ist der Siedepunkt von 10vol%. Aber das ist nicht der Taupunkt von Dampf mit 54.9vol%. Der Dampf ist überhitzt. Der Dampf muss erst auf 82.1°C abgekühlt werden, damit er kondensiert. Das Kondensat hat dann ebenfalls 82.1°C. Dieses Kondensat wird überholt von 92.3°C heißem Dampf. Der Temperaturunterschied von 92.3-82.1=10.2°C sorgt dafür, daß das Kondensat erneut zu sieden anfängt. Ein Temperaturprofil im Kühler ist nicht notwendig. Das Siedediagramm stellt die nötigen Temperaturunterschiede bereit.


In das Bild oben habe ich die Dampfgeschwindigkeiten (HB-Rechner) eingetragen. Verdammt schnell. Das hat meine Vorstellung von der Kondensierung im PK radikal geändert. Der Bereich in dem der Dampf kondensiert muss sehr kurz sein, und anschließend wird i.d.R. nur noch abgekühlt. Das stimmt. Die Kondensation verbraucht wenig Länge aber sehr viel Kühlwasser im Normalfall. Das könnte dich interessieren: Was genau passiert in einem Liebigkühler?
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Re: CM, selektive Kondensierung

Beitrag von Alk52 »

Nachdem die Effekte im PK ziemlich eindeutig aussehen, aber nicht wirklich helfen, bleibt die grundsätzliche Frage offen:

Gibt es eine selektive Kondensierung eines Alkohol-Gemisches ???

Die Antwort zu finden ist trival, aber aufwendig. Wir bauen ein Taupunkthygrometer https://de.wikipedia.org/wiki/Taupunktspiegelhygrometer, blasen es mit dem Dampf aus der Destille (bei bekanntem %-Wert), erwärmen es auf einen Wert, der ein paar Grad ( Delta T= tbd.) über dem Taupunkt aus den Siede/Taupunktdiagrammen liegt. Dann sehen wir, ob es selektive Kondensierung gibt oder nicht.

Oder können wir es indirekt nachweisen ?

Ich könnte demnächst 4 Messreihen im Raubrand (ggf. mit 40cm Shotgun, Im Gleich- und Gegenstrom) durchführen, habe aber noch keine Idee.
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Re: CM, selektive Kondensierung

Beitrag von derwo »

Ich weiß nicht, ob das beweisen oder widerlegen kann, ob selektive Kondensierung stattfindet. Man kann halt den Taupunkt des Dampfes messen. Und damit seine Alkoholstärke. Und die wird dann wahrscheinlich höher sein als die Alkoholstärke des Destillats. Aber warum das so ist, also ob wegen Rektifikation oder wegen selektiver Kondensierung, das wissen wir immer noch nicht.

Zwei Thermometer, eins am höchsten Punkt des Dampfes und eins im aus dem Kühler tretenden Dampf, und das dann wieder so schön graphisch dargestellt, wäre aber trotzdem vielleicht interessant. Ich meine, wir haben beim letzten Versuch die Frage zwar nicht beantwortet, aber was dazugelernt. Wenn das wieder passiert, ist das doch auch schön.
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Alk52
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Re: CM, selektive Kondensierung

Beitrag von Alk52 »

Ich habe doch noch eine Idee. Der Edelstahl-Baukasten wird aktuell durch ein kurzes Rohr mit Messbuchse ergänzt. Wenn Ali geliefert hat, dann kann ich Top-Dampf und zusätzlich Dampf an jeder beliebiegen Stelle (im Bild unter dem Refluxkühler) messen, austretenden Dampf zusätzlich.
20200506_104516 - Kopie.jpg
In den letzten Posts haben ich die Anlage ideal, aber nicht realistisch betrachtet. Natürlich kann Dampf auch abkühlen, ohne zu kondensieren.
Deshalb habe ich im geplanten Aufbau das Sichtglass vor dem Produktkühler eingeplant, dort muss zumindest am Anfang Kondensat zu sehen sein.
Den Refluxkühler kann ich natürlich auch im Gegenstrom betreiben.
Ich habe 4 x 12 Liter für die Rohbrände.
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Re: CM, selektive Kondensierung

Beitrag von derwo »

Tut mr leid, aber mir fällt aktuell nichts ein, wie man eine Destille aufbauen könnte, welche Rektifikation ausschließt, aber selektive Kondensierung erlaubt.
Ich fand es aber jedenfalls bisher trotzdem sehr interessant. Die Ergebnisse waren für mich sehr überraschend. Du hast einen tollen Versuch gemacht. Und so gut dokumentiert, konnte man sehr viel mitnehmen. :+1:
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Re: CM, selektive Kondensierung

Beitrag von derwo »

Ich habe heute mal drei kleine samples von einem Potstill-Raubrand mit dem Refraktometer gemessen. Das mittlere sample mit ausgeschaltetem Kühlwasser, also mit Dampf aus dem Kühler.
Und siehe da, es ist ähnlich wie bei Alk52 gewesen:

1. Sample (vor dem Ausschalten des Kühlwassers): 36vol%
2. Sample (während auch Dampf aus dem Kühler kommt): 18vol%
3. Sample (sobald sich nach Einschalten des Kühlwassers wieder alles normalisiert hatte): 34vol%



Edit Hügelwilli: Hier hat sich eine neue Diskussion ergeben. Ich habe sie abgetrennt: Messreihe Refluxkühler
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Re: Haben Dampf und Reflux die gleiche Temperatur?

Beitrag von derwo »

Hügelwilli-Edit: Die folgenden drei Beiträge waren zuerst hier: Haben Dampf und Reflux die gleiche Temperatur?

hefezelle hat geschrieben: 31. Jan 2021, 11:05 Man könnte das doch testen, oder? Wenn man direkt unter dem Kühler Produkt abziehen kann, dann könnte man zuerst den Kühler gar nicht aufdrehen, sodass der Dampf am Kühler vorbei in die Atmosphäre entweicht. Das bringt mal die Anlage auf Dampftemperatur und sorgt dafür, dass der Dampf überall gleiche Zusammensetzung hat. Dann dreht man ganz wenig den Kühler auf, sodass noch immer der meiste Dampf entweicht, aber ein Bisserl was kondensiert. Diese Flüssigkeit sollte dann halt möglichst schnell aus der Kolonne abgezogen werden. Dann könnte man untersuchen, welche Zusammensetzung dieses Kondensat hat.
So ein Experiment haben wir auch gemacht:
viewtopic.php?f=3&t=499
Deswegen hatte ich geschrieben "Womit wir wieder bei der Frage wären, ob es partielle Kondensierung gibt".
Alk52 und ich haben das mal bei einem Produktkühler versucht zu messen. Es schaut so aus, als würde der Dampf selektiv kondensieren, also zuerst mehrheitlich das Wasser. Es war aber nicht auszuschließen, daß das Kondensat teilweise wieder verdampft ist und daher verwässert war. Also keine selektive Kondensierung stattgefunden hat sondern selektives Wiederverdampfen (=Rektifikation).
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Re: Haben Dampf und Reflux die gleiche Temperatur?

Beitrag von derwo »

azeotrop hat geschrieben: 31. Jan 2021, 10:58
derwo hat geschrieben: 31. Jan 2021, 10:51 Das ist doch hefezelles Frage, oder? Wenn an einer gekühlten Fläche ein Alkohol-Wasserdampf vorbeiströmt, kann es sein, daß anteilig mehr Wassermoleküle daran kondensieren als Ethanolmoleküle, also der Dampfstrom immer alkoholkonzentrierter wird?
Für diese Hypothese finde ich keine Anhaltspunkte. Vielleicht hilft es wenn ihr ein praktisches Experiment findet, an dem man das behauptete Verhalten nachstellen kann. Ich würde mich auch fragen warum man dann Rektifikationskolonnen mit Böden baut, wenn es anders auch ginge. Bitte nicht mit dem Argument kommen es wäre bei Packungen anders. Es ist nicht anders, sondern nur schwerer zu sehen.
Gute Frage... Wenn es so wäre, wie ich das dargestellt habe, müsste man den Dampf so über eine Kühlfläche steuern, daß er immer nur teilweise kondensiert. Am Ende dieser Fläche hätte man dann irgendwann knapp das Azeotrop.
Da es aber klar ist, daß bei partieller Kondensierung nicht nur Wasser kondensieren würde, sondern eine Mischung, wie man sie aus dem Siedediagramm rückwärts ablesen kann (wenn man das Siedediagramm überhaupt so verwenden darf), wäre das sehr ineffektiv, also aus sehr viel Dampf würde am Ende nur ein Tropfen fast-Azeotrop rauskommen und eine.
Das Kondensat darf aber nie vom Dampf überholt werden, sonst gibt es Rektifikation, welche uns den Erkenntnisgewinn versauen würde. Und wie man das Kondensat sofort vom Dampf trennen soll, weiß ich nicht.


Edit:
Wenn man eine sehr lange, unisolierte Kolonne hat, welche nach oben immer enger wird (zur Beschleunigung des immer weniger also langsamer werdenden Dampfes), und Alkoholampf mit so hoher Geschwindigkeit durchleitet, daß oben noch was übrig ist, erreicht man so die ganz hohen Prozente?
Zumindest der erste Dampf, der oben ankommt, wäre doch frei von Rektifikation.
Zumindest frei von Rektifizierung an der Kolonnenwand.
Aber Rektifizierung an der kalten Luft? in der Kolonne? Durch die kalte Luft bildet sich Alkoholnebel, also fein verteilte Flüssigkeitströpfchen im Dampf. Dieser strömt mit dem Dampf nach oben und kann rektifiziert werden. Im Endeffekt wissen wir also nicht, ob der Dampf, der als erstes oben ankommt, wirklich nicht zwischendurch mal Nebel war.
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Re: Haben Dampf und Reflux die gleiche Temperatur?

Beitrag von Alk52 »

derwo hat geschrieben: 31. Jan 2021, 11:49 So ein Experiment haben wir auch gemacht:
viewtopic.php?f=3&t=499
Deswegen hatte ich geschrieben "Womit wir wieder bei der Frage wären, ob es partielle Kondensierung gibt".
Alk52 und ich haben das mal bei einem Produktkühler versucht zu messen. Es schaut so aus, als würde der Dampf selektiv kondensieren, also zuerst mehrheitlich das Wasser. Es war aber nicht auszuschließen, daß das Kondensat teilweise wieder verdampft ist und daher verwässert war. Also keine selektive Kondensierung stattgefunden hat sondern selektives Wiederverdampfen (=Rektifikation).
Deine Zusammenfassung der damaligen Versuche ist nicht neutral : "Es schaut so aus..." und "Es war aber nicht auszuschließen..." überbewertet die diskutierte selektive Kondensation.

Ich meine es gibt keine selektive Kondensation.

In meinem Beitrag habe ich eine Sicht auf die Moleküle gezeigt, die aber keine Einbahnstraße von unten nach oben ist. Weil ständig Moleküle aus der Oberfläche austreten -> müssen ebenso viele Moleküle in die Flüssigkeit zurück, sonst würde der Druck bzw. die Alk% im Dampf ja immer weiter ansteigen.
Weiter habe ich eine typische Schichtdicke der Flüssigkeit auf den SPPs bestimmt, die sehr groß, verglichen mit molekuaren Dimensionen ist. Das bedeutet, an jeder (benetzten) Oberfläche gibt es einen ständigen Teilchenaustausch, abhängig von Druck (vgl. Partialdrücke), Temperatur und Konzentration des niedrig siedenden Stoffes im Gemisch.

Warum also sollten selektiv Wassermoleküle kondensieren und Alkoholmoleküle nicht ?
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derwo
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Re: Haben Dampf und Reflux die gleiche Temperatur?

Beitrag von derwo »

Alk52 hat geschrieben: 31. Jan 2021, 19:30 Warum also sollten selektiv Wassermoleküle kondensieren und Alkoholmoleküle nicht ?
Wassermoleküle könnten mehr kondensieren als Alkoholmoleküle, aus demselben Grund, warum sie weniger verdampfen. Das Siedediagramm rückwärts gedacht.
Aber das haben wir schon durchgekaut. Und neue Erkenntnisse, das zu widerlegen oder zu beweisen, sind glaube ich nicht da.

Ich persönlich bin inzwischen der Meinung, daß in allen praktischen Fällen, wo vielleicht selektive Kondensierung auftreten könnte, Rektifikation stattfindet, und die selektive Kondensierung daher keine Rolle spielt, wenn es sie überhaupt gibt. Vielleicht ist es auch nur eine Definitionsfrage, weil Rektifikation und selektive Kondensierung in gewisser Weise vielleicht sogar ein und derselbe Prozess sind, denn bei der Rektifikation passiert das Kondensieren und Wiederverdampfen ja vielleicht quasi gleichzeitig, wenn auch nicht an allen Stellen in der Kolonne 50/50, also überall genauso viel Kondensierung wie Verdampfen.
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azeotrop
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Re: CM, selektive Kondensierung

Beitrag von azeotrop »

Ich habe recherchiert und den Begriff "selektive Kondensierung", "selektive Kondensation", selective condensing" oder "selective condensation" nicht im Zusammenhang mit Dämpfen mit Siede/Taupunkten ähnlicher Größenordnung gefunden.
Es scheint sich nicht um eine verbreitete Bezeichnung zu handeln.
Ich bin der Meinung dass es bei der Destillation im eingeschwungenen Zustand keine selektive Kondensierung gibt.
Da es für diesen Begriff scheinbar keine anerkannte Definition gibt, wäre es notwendig ihn zuerst genau zu definieren.
Falls Bedarf besteht, bin ich gerne bereit mich an einer Diskussion zu beteiligen. Derzeit halte ich es aber für einen Irrweg.
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geHeimBrenner
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Re: CM, selektive Kondensierung

Beitrag von geHeimBrenner »

Könnte statt dem Begriff "selektiv" hier "partiell" ein besserer Ansatz sein oder ist das dann ein komplett anderes Thema? Dazu gäbe es (zumindest auf den ersten Blick und ohne die Inhalte und Zusammenhänge genau zu verstehen) sowohl deutschsprachig als auch international einige Publikationen.
Unter Anderem habe ich da auch eine Patentschrift aus 1968 gefunden - mit diesem Verfahren wäre eventuell feststellbar ob sich der Flüssigkeitsanteil unter einem Zwischenkühler im Alkoholgehalt vom kondensierten Dampf am Produktausgang unterscheidet. Wäre das ein Anzeichen auf "Verwässerung" durch partielle bzw. selektive Kondensation?
Hier mal der Link zum Patent, ist mir leider noch etwas zu technisch: https://patentimages.storage.googleapis ... 401096.pdf
hefezelle
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Re: CM, selektive Kondensierung

Beitrag von hefezelle »

geHeimBrenner hat geschrieben: 2. Feb 2021, 10:39 Hier mal der Link zum Patent, ist mir leider noch etwas zu technisch: https://patentimages.storage.googleapis ... 401096.pdf
Interessantes Patent, danke fürs Teilen dieses Fundes!
Merkwürdigerweise trennt diese Apparatur besser, je schneller der Dampf strömt (zumindest im Bereich 4-7m/sec, irgendwo wird der Effekt sich umkehren schätze ich). Das hätte ich so nicht erwartet. Helfen hier viellecht Turbulenzen, die bei hoher Strömungsgeschwindigkeit vermehrt auftreten?
Jedenfalls sehe ich im Patent leider keine defintive Antwort darauf, ob Kondensation selektiv passiert oder nicht. Er schreibt wie wichtig für die Trennleistung es sei, dass sich zwischen Dampf und Flüssigkeit ein Gleichgewicht einstelle, was mir halt nicht beantwortet, ob ohne Gleichgewicht gar keine Trennung passiert (=>fix keine selektive Kondensierung), oder bloß eine schlechtere (=>möglicherweise sel. Kond.). Aber man kann den Referenzen nachlaufen, die erähnt werden, womöglich ist da die Antwort vergraben:
Due to the lack of equilibrium, the separation effect is reduced; in particular, as measurements have demonstrated (see Kirschbaum and Lipphardt, Chemie and Ingenieurtechnik 29, pages 393 to 397 (1957); Tröster, Chemie and Ingenieurtechnik 32, pages 525 to 531 (1960); Herrmann E. Decomposition of mixtures of two materials by partial condensation of their vapors; Dis Sertation T. H. Karlsruhe 1954), the stronger the streaming velocity of the vapor, the more the separation is de creased.
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azeotrop
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Re: CM, selektive Kondensierung

Beitrag von azeotrop »

Wenn man auch die Fälle mit stark gestörtem Gleichgewicht in die Betrachtung einbezieht, muss man fairerweise sagen dass alles möglich wird. Analytisch wird man das schwer fasen können.
Deswegen habe ich ja vorgeschlagen dass die Verfechter der selektiven Kondensation genauer beschreiben was sie darunter Verstehen und unter welchen Umständen das Verhalten auftritt.

Ich konnte bisher kein Verständnis gewinnen, wovon genau wir sprechen. Das kann natürlich auch an mir liegen.

Geheimbrenner: Das Patentdokument ist super interessant. Ich liebe diese alten Beschreibungen. Vielleicht kann man was draus lernen. Zumindest in Richtung Dephlegmator. Vielen Dank.
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