Azeotrope Gemische

In der chemischen Industrie ist die Rektifikation der am häufigsten eingesetzte Trennprozeß für homogene Gas- und Flüssigkeitsgemische und an dieser Situation wird sich in Zukunft auch so schnell nichts ändern, da Prozessalternativen noch nicht grosstechnisch realisiert werden können, bzw. wirtschaftlich nicht konkurrenzfähig sind.
Dabei werden nicht immer ideale Gemische zerlegt, sondern oft auch solche, die sich durch starke Wechselwirkungen der Komponenten auszeichnen. Diese Gemische bilden Azeotrope und es ist nicht möglich, durch eine einfache Rektifikation die Reinstoffe zu erhalten. Der azeotrope Punkt ist im allgemeinen mehr oder weniger durch Druck beeinflußbar, so dass er durch eine Druckerniedrigung im Gleichgewichtsdiagramm nach rechts, d.h. zu höheren Anteilen der leichter siedenden Komponente hin verschoben werden kann. Diese Druckabhänigkeit ist bei vielen Gemischen aber nur schwach ausgeprägt,so dasssie nur durch Zugabe eines dritten Stoffes in die reinen Komponenten zerlegt werden können. Dieser Hilfstoff ist so auszuwählen, daß er entweder neue Azeotrope bildet (man spricht von Azeotroprektifikation) oder die Flüchtigkeit des ursprünglichen Gemisches über den gesamten Konzentrationsbereich erhölht, indem er den Partialdruck oder die Flüchtigkeit einer Komponente erniedrigt (man spricht von Extraktivrektifikation). Der Azeotroprektifikation kommt in der chemischen Industrie eine besondere Rolle zu, da hierbei nicht nur die optimale Auslegung, sondern auch die Suche nach einem geeigneten Hilfsstoff von großer Bedeutung ist. Neben den gewünschten Eigenschaften zur Trennung sollte der Hilfsstoff gut verfügbar, die Umwelt nicht belasten und ungiftig sein.

Abb1 zeigt das System Benzol/Cyclohexan/2-Propanol im Dreiecksdiagramm (Gibb’ssches Diagramm). Es liegen zwei binäre Azeotrope vor und es ist eine ausgeprägte Grenzdestillationslinien zu sehen.

Abbildung 2 zeigt das Dreistoffgemisch Methanol/Azeton/Chloroform das neben drei binären Azeotropen auch ein ternäres Azeotrop ausweisst (Sattelpunktazeotrop).