Wat is extractieve destillatie?

Fractionele destillatie, gewoonlijk destillatie of eenvoudige destillatie genoemd, is een gebruikelijke methode voor het scheiden van vluchtige verbindingen op basis van kookpunten (BP). Sommige mengsels kunnen niet worden gescheiden door destillatie. In veel van deze gevallen wordt extractieve destillatie toegepast. Bij deze werkwijze wordt een hoogkokend oplosmiddel aan de voeding toegevoegd, waardoor de relatieve vluchtigheid van de verbindingen van de voedingsmengsels verandert. Het oplosmiddel wordt vervolgens teruggewonnen in een afzonderlijke destillatiekolom en gerecirculeerd.

Vluchtigheid, of het gemak van het omzetten van een vloeistof in een gas, is een functie van het kookpunt. Als de ene substantie kookt op een hogere temperatuur dan de andere, dan zal de substantie met lager kookpunt de neiging hebben eerst te verdampen en condenseren op een hoger punt in de kolom. Fractionele destillatie scheidt geen mengsels waarvan de verbindingen vergelijkbare BP's hebben, vooral als hun chemische structuren vergelijkbaar zijn.

Sommige vloeibare verbindingen vormen een speciaal mengsel, een azeotroop, wanneer ze in bepaalde verhoudingen aanwezig zijn. Azeotropen zijn mengsels van meestal twee, maar soms drie, afzonderlijke verbindingen die zich gedragen alsof ze een enkele verbinding zijn met een enkel kookpunt. Azeotropen kunnen niet in hun bestanddelen worden gescheiden door fractionele destillatie.

In het geval van vergelijkbare vluchtigheid van verbindingen of azeotrope mengsels, wordt extractieve destillatie vaak een economische en effectieve proceskeuze. Bij een extractieve destillatie komt een oplosmiddel de destillatiekolom binnen boven het voedingspunt. Het gebruikte oplosmiddel is minder vluchtig dan elk van de te scheiden verbindingen.

Het ontwerp van een extractieve destillatiekolom is vaak eenvoudig. Het oplosmiddel moet een hoger kookpunt hebben dan de minst vluchtige stof. De oplosmiddelconcentratie door de kolom moet hoog genoeg zijn om sterk gescheiden vluchtigheden te hebben, maar laag genoeg dat er geen twee fasen worden gevormd. Twee fasen resulteren in twee lagen vloeistoffen, zoals olie en water, die niet in elkaar oplossen. Het oplosmiddel kan als een damp in de kolom worden ingebracht om een ​​plotselinge verandering van de oplosmiddelconcentratie op het voedingspunt te voorkomen.

Voorbeelden van extractieve destillatie omvatten de scheiding van tolueen (BP 110,8 ^° C) uit iso-octaan (BP 99,3 ^° C) met behulp van fenol (BP 181,4 ^° C) als het oplosmiddel. De damp van de bovenkant van de kolom condenseert als relatief zuiver iso-octaan. Het tolueen-fenolmengsel van de bodem van de kolom scheidt zich af door eenvoudige destillatie; het fenol keert terug naar de eerste kolom en het tolueen wordt verzameld als een product. Het fenol, dat minder vluchtig is, verhoogde de vluchtigheid van het iso-octaan.