Qu'est-ce que la distillation extractive?
La distillation fractionnée, communément appelée distillation ou distillation simple, est une méthode courante pour séparer les composés volatils sur la base des points d'ébullition (BP). Certains mélanges ne sont pas séparables par distillation. Dans beaucoup de ces cas, la distillation extractive est utilisée. Dans ce processus, un solvant à point d'ébullition élevé est ajouté à la charge, ce qui modifie la volatilité relative des composés du mélange de charge. Le solvant est ensuite récupéré dans une colonne de distillation séparée et recyclé.
La volatilité, ou la facilité de convertir un liquide en gaz, est fonction du point d'ébullition. Si une substance bout à une température plus élevée qu'une autre, la substance dont le point d'ébullition est bas aura tendance à se vaporiser d'abord et à se condenser à un point plus élevé de la colonne. La distillation fractionnée ne séparera pas les mélanges dont les composés ont des BP similaires, en particulier si leurs structures chimiques sont similaires.
Certains composés liquides forment un mélange spécial appelé azéotrope quand ils sont présents dans certains rapports. Les azéotropes sont des mélanges de deux, mais parfois de trois, composés distincts qui se comportent comme s'il s'agissait d'un seul composé avec un seul point d'ébullition. Les azéotropes ne peuvent pas être séparés en leurs constituants par distillation fractionnée.
Dans les cas de volatilité similaire de composés ou de mélanges azéotropes, la distillation extractive devient souvent un choix de procédé économique et efficace. Dans une distillation extractive, un solvant pénètre dans la colonne de distillation au-dessus du point d'alimentation. Le solvant utilisé est moins volatil que l’un ou l’autre des composés à séparer.
La conception d'une colonne de distillation extractive est souvent simple. Le solvant doit avoir un point d'ébullition supérieur à celui de la substance la moins volatile. La concentration de solvant dans la colonne doit être suffisamment élevée pour avoir des volatilités largement séparées, mais suffisamment basse pour que deux phases ne se forment pas. Deux phases produisent deux couches de liquides, comme l'huile et l'eau, qui ne se dissolvent pas l'une dans l'autre. Le solvant peut être introduit dans la colonne sous forme de vapeur pour éviter un changement soudain de la concentration de solvant au point d'alimentation.
Des exemples de distillation extractive comprennent la séparation du toluène (BP 110,8 ° C) de l'isooctane (BP 99,3 ° C) en utilisant du phénol (BP 181,4 ° C) comme solvant. La vapeur du haut de la colonne se condense sous forme d'iso-octane relativement pur. Le mélange toluène-phénol du bas de la colonne se sépare par simple distillation; le phénol retourne à la première colonne et le toluène est recueilli sous forme de produit. Le phénol, moins volatil, augmente la volatilité de l'iso-octane.