La distillazione frazionata, comunemente chiamata distillazione o distillazione semplice, è un metodo comune per separare i composti volatili in base ai punti di ebollizione (BP). Alcune miscele non sono separabili per distillazione. In molti di questi casi, viene impiegata la distillazione estrattiva. In questo processo, un solvente altobollente viene aggiunto al mangime, modificando le volatilità relative dei composti della miscela di mangime. Il solvente viene quindi recuperato in una colonna di distillazione separata e riciclato.
La volatilità, o la facilità di convertire un liquido in un gas, è una funzione del punto di ebollizione. Se una sostanza bolle a una temperatura più alta di un’altra, la sostanza con punto di ebollizione più basso tenderà a vaporizzare per prima e a condensare in un punto più alto della colonna. La distillazione frazionata non separerà miscele i cui composti hanno BP simili, in particolare se le loro strutture chimiche sono simili.
Alcuni composti liquidi formano una miscela speciale chiamata azeotropo quando sono presenti in determinati rapporti. Gli azeotropi sono miscele di solitamente due, ma a volte tre, composti separati che si comportano come se fossero un singolo composto con un unico punto di ebollizione. Gli azeotropi non possono essere separati nei loro costituenti mediante distillazione frazionata.
In caso di volatilità simili di composti o miscele azeotropiche, la distillazione estrattiva diventa spesso una scelta di processo economica ed efficace. In una distillazione estrattiva, un solvente entra nella colonna di distillazione sopra il punto di alimentazione. Il solvente utilizzato è meno volatile dell’uno o dell’altro dei composti da separare.
La progettazione di una colonna di distillazione estrattiva è spesso semplice. Il solvente deve avere un punto di ebollizione più alto della sostanza meno volatile. La concentrazione del solvente in tutta la colonna deve essere sufficientemente elevata da avere volatilità ampiamente separate ma sufficientemente bassa da non formare due fasi. Due fasi danno luogo a due strati di liquidi, come olio e acqua, che non si dissolvono l’uno nell’altro. Il solvente può essere introdotto nella colonna sotto forma di vapore per evitare un improvviso cambiamento di concentrazione del solvente nel punto di alimentazione.
Esempi di distillazione estrattiva includono la separazione del toluene (BP 110.8oC) dall’iso-ottano (BP 99.3oC) usando fenolo (BP 181.4oC) come solvente. Il vapore dalla sommità della colonna si condensa come isoottano relativamente puro. La miscela toluene-fenolo dal fondo della colonna si separa per semplice distillazione; il fenolo ritorna alla prima colonna e il toluene viene raccolto come prodotto. Il fenolo, essendo meno volatile, aumentava la volatilità dell’iso-ottano.