Was ist Extraktivdestillation?
Die fraktionierte Destillation, allgemein als Destillation oder einfache Destillation bezeichnet, ist eine übliche Methode zur Abtrennung flüchtiger Verbindungen auf der Basis von Siedepunkten (BP). Einige Gemische sind nicht destillativ trennbar. In vielen dieser Fälle wird eine Extraktivdestillation angewendet. Bei diesem Verfahren wird dem Einsatzstoff ein hochsiedendes Lösungsmittel zugesetzt, wodurch sich die relativen Flüchtigkeiten der Einsatzstoffmischungsverbindungen ändern. Das Lösungsmittel wird dann in einer separaten Destillationskolonne gewonnen und zurückgeführt.
Die Flüchtigkeit oder die Leichtigkeit, eine Flüssigkeit in ein Gas umzuwandeln, ist eine Funktion des Siedepunkts. Wenn eine Substanz bei einer höheren Temperatur als eine andere siedet, neigt die Substanz mit dem niedrigeren Siedepunkt dazu, zuerst zu verdampfen und an einem höheren Punkt in der Säule zu kondensieren. Die fraktionierte Destillation trennt keine Gemische, deren Verbindungen ähnliche Blutdruckwerte aufweisen, insbesondere wenn ihre chemischen Strukturen ähnlich sind.
Einige flüssige Verbindungen bilden ein spezielles Gemisch, das als Azeotrop bezeichnet wird, wenn sie in bestimmten Verhältnissen vorliegen. Azeotrope sind Gemische von normalerweise zwei, manchmal aber auch drei getrennten Verbindungen, die sich so verhalten, als ob sie eine einzige Verbindung mit einem einzigen Siedepunkt wären. Azeotrope können nicht durch fraktionierte Destillation in ihre Bestandteile getrennt werden.
Bei ähnlichen Flüchtigkeiten von Verbindungen oder azeotropen Gemischen wird die Extraktivdestillation oft zu einer wirtschaftlichen und effektiven Verfahrenswahl. Bei einer Extraktivdestillation gelangt ein Lösungsmittel oberhalb der Zulaufstelle in die Destillationskolonne. Das verwendete Lösungsmittel ist weniger flüchtig als jede der zu trennenden Verbindungen.
Der Aufbau einer Extraktivdestillationskolonne ist häufig unkompliziert. Das Lösungsmittel muss einen höheren Siedepunkt als der am wenigsten flüchtige Stoff haben. Die Lösungsmittelkonzentration in der gesamten Säule muss hoch genug sein, um weit auseinanderliegende Flüchtigkeiten aufzuweisen, aber niedrig genug, dass keine zwei Phasen gebildet werden. Zwei Phasen führen zu zwei Schichten von Flüssigkeiten wie Öl und Wasser, die sich nicht ineinander auflösen. Das Lösungsmittel kann als Dampf in die Säule eingeleitet werden, um eine plötzliche Änderung der Lösungsmittelkonzentration am Einspeisungspunkt zu vermeiden.
Beispiele für die extraktive Destillation umfassen die Abtrennung von Toluol (BP 110,8ºC) von Isooctan (BP 99,3ºC) unter Verwendung von Phenol (BP 181,4ºC) als Lösungsmittel. Der Dampf vom Kopf der Kolonne kondensiert als relativ reines Isooctan. Das Toluol-Phenol-Gemisch vom Sumpf der Kolonne trennt sich durch einfache Destillation; das Phenol kehrt in die erste Säule zurück und das Toluol wird als Produkt gesammelt. Das Phenol war weniger flüchtig und erhöhte die Flüchtigkeit des Isooktans.