Fraktionierte Destillation, allgemein als Destillation oder einfache Destillation bezeichnet, ist eine gängige Methode zur Trennung flüchtiger Verbindungen basierend auf Siedepunkten (BP). Einige Gemische sind durch Destillation nicht trennbar. In vielen dieser Fälle wird extraktive Destillation verwendet. Bei diesem Verfahren wird der Beschickung ein hochsiedendes Lösungsmittel zugesetzt, wodurch sich die relativen Flüchtigkeiten der Bestandteile der Beschickungsmischung ändern. Das Lösungsmittel wird dann in einer separaten Destillationskolonne zurückgewonnen und zurückgeführt.
Die Flüchtigkeit oder die Leichtigkeit, eine Flüssigkeit in ein Gas umzuwandeln, ist eine Funktion des Siedepunkts. Wenn eine Substanz bei einer höheren Temperatur siedet als eine andere, neigt die Substanz mit dem niedrigeren Siedepunkt dazu, zuerst zu verdampfen und an einem höheren Punkt in der Kolonne zu kondensieren. Fraktionierte Destillation trennt keine Gemische, deren Verbindungen ähnliche BPs aufweisen, insbesondere wenn ihre chemischen Strukturen ähnlich sind.
Einige flüssige Verbindungen bilden eine spezielle Mischung, die als Azeotrop bezeichnet wird, wenn sie in bestimmten Verhältnissen vorhanden sind. Azeotrope sind Mischungen von normalerweise zwei, manchmal aber auch drei, getrennten Verbindungen, die sich so verhalten, als ob sie eine einzelne Verbindung mit einem einzigen Siedepunkt wären. Azeotrope lassen sich durch fraktionierte Destillation nicht in ihre Bestandteile trennen.
Bei ähnlichen Flüchtigkeiten von Verbindungen oder azeotropen Gemischen wird die Extraktivdestillation oft zu einer wirtschaftlichen und effektiven Verfahrenswahl. Bei einer Extraktivdestillation tritt oberhalb der Zulaufstelle ein Lösungsmittel in die Destillationskolonne ein. Das verwendete Lösungsmittel ist weniger flüchtig als jede der abzutrennenden Verbindungen.
Der Aufbau einer Extraktivdestillationskolonne ist oft unkompliziert. Das Lösungsmittel muss einen höheren Siedepunkt haben als der am wenigsten flüchtige Stoff. Die Lösungsmittelkonzentration in der gesamten Säule muss hoch genug sein, um weit getrennte Flüchtigkeiten zu haben, aber niedrig genug, damit keine zwei Phasen gebildet werden. Zwei Phasen führen zu zwei Flüssigkeitsschichten, wie Öl und Wasser, die sich nicht ineinander auflösen. Das Lösungsmittel kann als Dampf in die Säule eingeführt werden, um eine plötzliche Änderung der Lösungsmittelkonzentration am Zufuhrpunkt zu vermeiden.
Beispiele für die extraktive Destillation umfassen die Trennung von Toluol (SP 110.8 °C) von Isooctan (SP 99.3 °C) unter Verwendung von Phenol (SP 181.4 °C) als Lösungsmittel. Der Dampf vom Kopf der Kolonne kondensiert als relativ reines Isooctan. Das Toluol-Phenol-Gemisch aus dem Sumpf der Kolonne trennt sich durch einfache Destillation; das Phenol kehrt in die erste Kolonne zurück und das Toluol wird als Produkt gesammelt. Das weniger flüchtige Phenol erhöhte die Flüchtigkeit des Isooctans.