Druckwechseldestillation

Prinzipien des Zweidruckverfahren (schematisch)

Das Zweidruckverfahren (auch als Druckwechselrektifikation und Druckwechseldestillation bezeichnet) ist ein Verfahren in der technischen Chemie, binäre azeotrope Gemische durch die Rektifikation in zwei hintereinander geschalteten Rektifikationskolonnen bei deutlich unterschiedlichen Drücken und Temperaturen zu trennen.

Voraussetzung ist dabei die deutliche Änderung der azeotropen Zusammensetzung des Gemisch mit der Änderung von Druck und Temperatur.

Das Verfahren basiert darauf, dass in den beiden Kolonnen sich das jeweilige Phasengleichgewicht auf verschiedenen Seiten des Azeotrops befindet. In der ersten Kolonne, die zumeist bei einem niedrigen Druck betrieben wird, kann eine der beiden Komponenten rein am Sumpf der Kolonne abgezogen werden, während über Kopf das Azeotrop abgezogen wird, allerdings in einer anderen Zusammensetzung als im Feed. Dieses Gemisch wird in die zweite Kolonne eingespeist und ist dort kein azeotropes Gemisch mehr, da dort bei höherem Druck gearbeitet wird. In der zweiten Kolonne kann die zweite Komponente am Sumpf abgezogen werden, während im Kopf ein azeotropes Gemisch entsteht, allerdings wiederum in deutlich anderer Zusammensetzung als im Feed der zweiten Kolonne. Dieses azeotrope Gemisch wird wieder in die erste Kolonne eingespeist.

Die beiden Komponenten können jeweils im Sumpf abgezogen werden (sind also der Schwersieder), weil sie einen höheren Siedepunkt als das azeotrope Gemisch (in diesen beiden Fällen also der Leichtsieder) besitzen.

Verwendung

Das Zweidruckverfahren wird nur relativ selten angewendet, da die Grundvoraussetzung der hohen Druckabhängigkeit der azeotropen Zusammensetzung nur selten in ausreichendem Umfang gegeben ist. Ein Beispiel ist aber die Trennung von Tetrahydrofuran und Wasser.

Die folgenden Daten^[1] zeigen, dass der azeotrope Punkt von 94 Molprozent THF bei 22 kPa sich zu 70 Molprozent bei 350 kPa verschiebt.

T [K]	P [kPa]	xTHF [mol/mol]	xWasser [mol/mol]	Quelle
298,15	21,819	0,941	0,059	[2]
337,87	101,325	0,828	0,172	[3]
375,90	349,958	0,6975	0,3025	[4]

Literatur

1. ↑ Dortmunder Datenbank
2. ↑ Shnitko V.A., Kogan V.B., J.Appl.Chem.USSR, 41(6), S. 1236-1242, 1968
3. ↑ Cigna R., Sebastiani E., Ann.Chim.(Rome), 54(11), S. 1048-1059, 1964
4. ↑ Gmehling J., Boelts R., J.Chem.Eng.Data, 41(2), S. 202-209, 1996