Distillation azéotropique

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En chimie, la distillation azéotropique est un ensemble de techniques employées pour casser un azéotrope pour la distillation. En génie chimique, la distillation azéotropique consiste habituellement à ajouter un autre composant, pour produire un nouvel azéotrope hétérogène à basse température d’ébullition, comme l'exemple ci-dessous avec l'addition de benzène à un mélange d’eau et d'éthanol.

Une distillation azéotropique courante est celle de la solution eau/éthanol. Avec les méthodes de distillation habituelles, l’éthanol ne peut être purifié qu’à 96 % environ (d’où la concentration de 96 % de l'alcool disponible dans le commerce) du fait de la présence d'un azéotrope du mélange eau/éthanol à cette concentration (sous la pression atmosphérique).

Une fois arrivé à la proportion de 96 % d’éthanol/4 % d’eau, le gaz issu de l’ébullition a lui aussi une composition de 96 %/4 %. Par conséquent, la distillation n’a plus aucun effet. Certaines utilisations demandent un degré de pureté de l’alcool plus important, comme l’usage comme additif dans le gazole. L’azéotrope doit donc être « brisé » pour obtenir un meilleur raffinement.

  • Une des méthodes est l’ajout d’un agent de séparation. L’ajout de benzène à la solution change les interactions moléculaires et élimine (« brise ») l’azéotrope. L’inconvénient est qu’une autre séparation sera nécessaire pour éliminer le benzène.
  • Une autre méthode, la distillation d’oscillation de pression, s’appuie sur le fait que l’azéotropie dépend de la pression. Elle utilise aussi le fait que l’azéotropie n’est pas à une concentration au-delà de laquelle on ne peut plus distiller, mais à un point où les coefficients d’activité se croisent. Si le point azéotropique est « sauté », la distillation peut continuer, excepté qu’on extraira l’eau de l’éthanol au lieu de faire l’inverse, puisqu’on aura dépassé le point de croisement des coefficients d’activité. Pour « sauter » le point azéotropique, on peut le déplacer par une modification de pression. On peut le rendre plus proche de 100 % de concentration, par exemple 97 %. Il est alors possible de distiller l’éthanol jusqu’à 96,5 %. On envoie ensuite la solution dans une colonne de distillation de pression différente, qui fera revenir le point azéotropique à 96 %. On a maintenant dépassé l’azéotrope, on n’est donc plus bloqué dans la distillation.

Pour la distillation d’éthanol destiné à être ajouté au gazole, la méthode la plus utilisée est la pervaporation. Une fois distillé à 96 %, l’éthanol est passé à travers un filtre moléculaire qui retiendra l’eau. Une fois que la solution a dépassé les 96 % de concentration, la distillation se poursuit. Le filtre est chauffé pour en éliminer l’eau, et est réutilisé.

Voir aussi[modifier | modifier le code]