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Tutorial MenueKompaktkurs RektifikationLerneinheit 5 von 6

Rektifikationsverfahren

Azeotrope Rektifikation

Wenn die Trennfaktoren für die Trennung eines Gemisches nahe eins liegen, ist eine Trennung mittels einfacher Rektifikation nicht oder nur unter hohen Investitons- und Betriebskosten, d.h. Kolonnen mit vielen Böden und sehr hohem Rücklaufverhältnis, möglich.

Die Einführung einer weiteren Komponente kann hier die Trennung erleichtern, auch wenn die zusätzliche Komponente einen weiteren Trennschritt nötig macht, der im Abtrennen dieser Komponente besteht.

Neben der Möglichkeit, eine zusätzliche, hochsiedene Komponente einzuspeisen, die eine der beiden zu trennenden Komponenten "herausextrahiert", besteht auch die Möglichkeit, eine zusätzliche Komponente zu verwenden, die mit einer der beiden zu trennenden Komponenten ein Azeotrop (Temperatur-Minimum-Azeotrop) bildet. Dieses verlässt dann die Kolonne am Kopf.

Dieses Azeotrop muss nicht zwangsläufig ein neues Trennproblem darstellen, da es in einem Dreikomponentengemisch auftritt. Wenn es allein, d.h. ohne die im Sumpf der Kolonne abgetrennte dritte Komponente, vorliegt, ist es entweder nicht existent oder es lässt sich leicht trennen. Zur Trennung wird dann nicht die Rektifikation herangezogen, sondern andere Trennverfahren wie die Extraktion oder, im Falle eines Heteroazeotrops, eine einfache Phasentrennung von zwei entstandenen flüssigen Phasen.

Bei der Auswahl der Komponenten zur Durchführung einer azeotropen Rektifikation wählt man Komponenten, deren Siedepunkte im ähnlichen Bereich wie die der zu trennenden Komponenten liegen, um den zusätzlich benötigten Energieverbrauch möglichst gering zu halten. Ferner müssen diese Zusatzkomponenten mit einer der beiden Komponenten ein Azeotrop bilden, das sich dann leicht, eventuell auch unter Anwendung eines anderen Trennverfahrens, trennen lässt.

Der schematische Aufbau eines solchen Trennverfahrens ist in der folgenden Abbildung wiedergegeben. Das zu trennenden Gemisch und die Zusatzkomponente werden in die Kolonne I gegeben. Am Sumpf der Kolonne wird der Schwersieder B abgezogen, während das Azeotrop aus A+Z am Kopf der Kolonne entnommen wird. Dieses Azeotrop wird im Trennprozess II aufgetrennt. Die zurückgewonnene Zusatzkomponente Z wird wieder in die erste Kolonne gegeben. Eventuelle Verluste müssen ausgeglichen werden.

Abb.1
Schema einer Anlage zur Azeotrop-Rektifikation
Typische Trennprobleme, die sich mit Hilfe der azeotropen Rektifikation lösen lassen:
  • Ethanol-Wasser Zusatzkomponenten: Benzol, Cyclohexan, Pentan, Toluol usw.
  • Propanol-Wasser Zusatzkomponente: Benzol
  • Aliphaten-Aromaten-Gemische mit engem Siedebereich Zusatzkomponenten: Aceton, Butanon-2
  • Essigsäure-Wasser Zusatzkomponente: Butylacetat
  • Pyridin-Wasser Zusatzkomponenten: Benzol, Toluol

Vertiefung: Die Trennung von Benzol und Cyclohexan mit Aceton als Zusatzkomponente

Vertiefung/Anschauliches: Ethanol-Absolutierung mit Benzol mit Animation des Vorgangs

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