Azeotroprektifikation

Die Azeotroprektifikation ist ein Trennverfahren für azeotrope Gemische. Hierdurch wird die Aufkonzentrierung von einem der enthaltenen Stoffe erreicht. Das Verfahren wird angewendet, um ein Flüssigkeitsgemisch aus zwei oder mehreren unterschiedlichen Stoffen zu separieren, welches sich nicht durch Destillation auf einen gewünschten Reinheitsgrad trennen lässt.

Schleppmittelauswahl

Azeotrope sind nicht vollständig durch Destillation und Rektifikation zu trennen, was unter Zuhilfenahme eines Schleppmittels, eines sogenannten Entrainers, geändert werden kann. Dabei handelt es sich um einen Hilfsstoff, der zusammen mit mindestens einem der vorhandenen azeotropen Stoffe ein neues Azeotrop bildet. Somit lässt sich einer der beiden Stoffe aus dem Gemisch trennen.

Die Wahl des azeotropen Entrainers hängt vom Grundgemisch der reinen abzutrennenden Substanzen ab. Ist dieses ein Minimumazeotrop, sollte ein Schleppmittel gewählt werden, das wiederum ein Minimumazeotrop mit den Ausgangsstoffen bildet. Beim Maximumazeotrop verhält es sich genau entgegengesetzt. Das Minimumazeotrop siedet dabei bei einer niedrigeren Temperatur als die ungemischten Ausgangsstoffe, wohingegen das Maximumazeotrop bei höheren Temperaturen siedet.

Die Trennung eines Maximumazeotrops funktioniert am einfachsten, wenn der Entrainer ein Schwersieder ist. Findet ein Mittelsieder Verwendung, kann eine der beiden Substanzen nur aus dem ternären Gemisch gefiltert werden, wenn sich der Mittelsieder mit dem Schwersieder zu einem neuen binären Maximumazeotrop formiert. Wird ein Leichtsieder genutzt, kann entsprechend ein Stoff nur abgetrennt werden, indem der Leichtsieder und der Mittelsieder jeweils mit dem Schwersieder einen binären Maximumazeotrop bilden.

Eine Trennung unter Verwendung eines Minimumazeotrops lässt sich entsprechend am leichtesten vollziehen, wenn der Entrainer ein Leichtsieder ist. Wird ein Mittelsieder verwendet, kann die Separation nur erfolgen, wenn der Mittelsieder mit dem Leichtsieder ein neues binäres Minimumazeotrop bildet. Findet ein Schwersieder in diesem Zusammenhang Anwendung, muss dieser mit dem Leichtsieder und der Mittelsieder ein Minimumazeotrop bilden.

Anwendung

Eine wichtige Anwendung der Azeotroprektifikation ist die Trennung von Gemischen aus Ethanol und Wasser. Als Entrainer wird hierbei heutzutage häufig das Schleppmittel Cyclohexan genutzt. Das aus dem ternären Gemisch Cyclohexan, Wasser und Ethanol entstehende Azeotrop besitzt einen niedrigen Siedepunkt bei 62,4 °C. Azeotrope Gemische können außerdem extraktiv oder durch eine Zweidruck-Rektifikation getrennt werden.