Die Azeotroprektifikation ist ein chemisch-technisches Trennverfahren zur Gewinnung reiner Stoffe aus azeotropen Gemischen.
Bei der Azeotroprektifikation wird ein Schleppmittel hinzugesetzt, dass ein ternäres leichtsiedendes Hetereoazeotrop bildet. Ein Heteroazeotrop zeichnet sich dadurch aus, dass bei der Zusammensetzung des Azeotrops eine Mischungslücke in der flüssigen Phase auftritt. Die Flüssigkeit zerfällt dabei in zwei Phasen mit unterschiedlicher Zusammensetzung.
Im Falle der Ethanol-Absolutierung werden vier wesentliche Prozessschritte vorgenommen:
Rektifikation des Ethanol/Wasser-Gemischs. Dieser erste Schritt liefert bereits reines Wasser (Siedetemperatur 100°C) am Sumpf der Kolonne, jedoch ein azeotropes Gemisch von etwa 90 mol% Ethanol und 10 mol% Wasser (Siedetemperatur ca. 78°C) am Kolonnenkopf (bei Normaldruck). Eine höhere Anreicherung lässt sich über eine Rektifikation nicht mehr erreichen.
Das azeotrope Gemisch wird in eine zweite Trennkolonne gepumpt, in der zusätzlich ein Schleppmittel hinzugegeben wird. Als Schleppmittel wurde früher zumeist Benzol verwendet, heute jedoch werden jedoch Stoffe wie Cyclohexan und Toluol bevorzugt. Das Benzol bildet mit Wasser und Ethanol ein leichtsiedendes ternäres Azeotrop (Siedepunkt ca. 65°C, Zusammensetzung ca. 22,8 mol% Ethanol, 53,8 mol% Benzol und 23,4 mol% Wasser)[1], dass über den Kopf der Kolonne abgezogen werden kann. Im Sumpf kann reines Ethanol (ca. 99,7 mol%, Siedetemperatur ca. 78°C) abgezogen werden.
Zerfall des azeotropen Gemischs
Das ternäre Gemisch wird kondensiert und zerfällt dabei in zwei Phasen, eine davon reich und eine arm an Benzol. In einem Phasenscheider (auch als Dekanter bezeichnet), werden die beiden Phasen getrennt. Die benzolreiche Phase (>70 mol%) wird der vorherigen Säule direkt wieder zugeführt.
Die benzolarme und damit wasserreiche Phase wird in einer weiteren Kolonne aufgespalten Der Sumpf dieser Regenerationskolonne ist ein Wasser-Ethanol-Gemisch, dass der ersten Säule wieder zugeführt wird. Am Kopf dieser Kolonne ensteht wiederum das ternäre Azeotrop, dass wieder dem Phasenabscheider zugeführt wird.
