Destilación reactiva

Destilación
Ramas
Ley de Raoult / Ley de Dalton / Reflujo / Ecuación de Fenske / Método de McCabe-Thiele / Plato teórico / Presión parcial / Equilibrio vapor-líquido
Procesos industriales
Destilación batch Destilación continua Columna de fraccionamiento Conos rotatorios
Métodos de laboratorio
Alambique Kugelrohr / Recorrido corto Evaporador rotativo Con banda giratoria Destilador
Técnicas
Azeotrópica Catalítica Destructiva Seca Extractiva Fraccional Reactiva Efecto salino Arrastre de vapor Al vacío

La destilación reactiva es un proceso donde el reactor químico es también el alambique. La separación del producto de la mezcla de reacción no necesita una etapa de destilación separada, lo que ahorra energía (para el calentamiento) y materiales. Esta técnica puede ser útil para reacciones de equilibrio limitado, como las reacciones de esterificación e hidrólisis de ésteres. La conversión puede incrementarse más allá de lo que se espera por el equilibrio debido a la eliminación continua de los productos de reacción de la zona reactiva. Este enfoque también puede reducir los costos de capital e inversión.^[1]​ Típicamente, el equipo de destilación reactiva comprende una columna reactiva, con la entrada de alimentación, con columnas de extracción y enriquecimiento directamente conectadas con las salidas.

Las condiciones en la columna reactiva son subóptimas tanto como reactor químico como columna de destilación , ya que la columna reactiva las combina. La introducción de un proceso de separación in situ en la zona de reacción o viceversa conduce a complejas interacciones entre el equilibrio vapor-líquido , las tasas de transferencia de masa, la difusión y la cinética química, lo que plantea un gran desafío para el diseño y la síntesis de estos sistemas. Los reactores laterales, donde una columna separada alimenta un reactor y viceversa, son mejores para algunas reacciones, si las condiciones óptimas de destilación y reacción difieren demasiado.

Procesos aplicables

La destilación reactiva se puede usar con una amplia variedad de productos químicos, incluidos los siguientes:

• Acetilación
• Condensación aldólica
• Alquilación
• Aminación
• Deshidración
• Esterificacion
• Eterificación
• Hidrólisis
• Isomerización
• Oligomerización
• Transesterificación

Ejemplos

La esterificación del ácido acético con alcoholes que incluyen metanol,^[2]​ n-butanol, etanol, isobutanol y alcohol amílico .

Otro rasgo interesante de este sistema es que está asociado con la formación de un azeótropo ternario de éster, alcohol y agua de mínimo ebullición, que es de naturaleza heterogénea. Por lo tanto, en una columna de destilación reactiva típica que consta de zonas reactivas y no reactivas, el azeótropo heterogéneo o una composición cercana al azeótropo se puede obtener como producto destilado. Además, la fase acuosa que se forma después de la condensación del vapor es agua casi pura.

Dependiendo del requisito, cualquiera de las fases puede retirarse como producto y la otra fase puede reciclarse como reflujo. El éster puro, es decir, acetato de butilo, que es el componente menos volátil en el sistema, se realiza como un producto de fondo.

Referencias

1. Fogler, H. Scott (2002). «4». Elements of Chemical Reaction Engineering (Third edición). India: Prentice-Hall India. pp. 197-200. ISBN 81-203-2234-7. 
2. Scott D. Barnicki "Synthetic Organic Chemicals" in Handbook of Industrial Chemistry and Biotechnology edited by James A. Kent, New York : Springer, 2012. 12th ed. ISBN 978-1-4614-4259-2.