Co to jest destylacja ekstrakcyjna?

Destylacja frakcyjna, powszechnie określana jako destylacja lub zwykła destylacja, jest powszechną metodą oddzielania lotnych związków na podstawie temperatur wrzenia (BP). Niektórych mieszanin nie można rozdzielić przez destylację. W wielu z tych przypadków stosuje się destylację ekstrakcyjną. W tym procesie do surowca dodaje się wysokowrzący rozpuszczalnik, zmieniając względne lotności związków mieszanki paszowej. Rozpuszczalnik jest następnie odzyskiwany w oddzielnej kolumnie destylacyjnej i zawracany do obiegu.

Lotność lub łatwość przekształcania cieczy w gaz jest funkcją temperatury wrzenia. Jeśli jedna substancja wrze w wyższej temperaturze niż inna, wówczas substancja o niższej temperaturze wrzenia będzie miała tendencję do odparowania jako pierwsza i kondensacji w wyższym punkcie kolumny. Destylacja frakcyjna nie rozdzieli mieszanin, których związki mają podobne BP, szczególnie jeśli ich struktura chemiczna jest podobna.

Niektóre ciekłe związki tworzą specjalną mieszaninę zwaną azeotropem, gdy są obecne w określonych proporcjach. Azeotropy są mieszaninami zwykle dwóch, ale czasem trzech oddzielnych związków, które zachowują się tak, jakby były pojedynczym związkiem o jednej temperaturze wrzenia. Azeotropów nie można rozdzielić na składniki przez destylację frakcyjną.

W przypadku podobnych lotności związków lub mieszanin azeotropowych destylacja ekstrakcyjna często staje się ekonomicznym i skutecznym wyborem procesu. W destylacji ekstrakcyjnej rozpuszczalnik wchodzi do kolumny destylacyjnej powyżej punktu zasilania. Zastosowany rozpuszczalnik jest mniej lotny niż którykolwiek z rozdzielanych związków.

Konstrukcja ekstrakcyjnej kolumny destylacyjnej jest często prosta. Rozpuszczalnik musi mieć wyższą temperaturę wrzenia niż najmniej lotna substancja. Stężenie rozpuszczalnika w kolumnie musi być wystarczająco wysokie, aby mieć szeroko rozdzielone lotności, ale wystarczająco niskie, aby nie powstały dwie fazy. Dwie fazy dają dwie warstwy cieczy, takie jak olej i woda, które nie rozpuszczają się w sobie. Rozpuszczalnik można wprowadzić do kolumny w postaci pary, aby uniknąć nagłej zmiany stężenia rozpuszczalnika w punkcie zasilania.

Przykłady destylacji ekstrakcyjnej obejmują oddzielanie toluenu (BP 110,8 ^o C) od izooktanu (BP 99,3 ^o C) przy użyciu fenolu (BP 181,4 ^o C) jako rozpuszczalnika. Pary ze szczytu kolumny kondensują jako stosunkowo czysty izooktan. Mieszanina toluen-fenol z dolnej części kolumny oddziela się przez zwykłą destylację; fenol wraca do pierwszej kolumny, a toluen jest zbierany jako produkt. Fenol, ponieważ jest mniej lotny, zwiększał lotność izooktanu.