Destilación reactiva

La destilación reactiva es un proceso en el que el reactor químico también es el destilador . La separación del producto de la mezcla de reacción no necesita un paso de destilación independiente , lo que ahorra energía (para calentar) y materiales. Esta técnica puede ser útil para reacciones limitadas por el equilibrio, como las reacciones de esterificación e hidrólisis de ésteres . La conversión puede aumentar más allá de lo esperado por el equilibrio debido a la eliminación continua de productos de reacción de la zona reactiva. Este enfoque también puede reducir los costos de capital e inversión. ^[1]

Las condiciones en la columna reactiva son subóptimas tanto como reactor químico como como columna de destilación , ya que la columna reactiva combina estos. La introducción de un proceso de separación in situ en la zona de reacción o viceversa conduce a interacciones complejas 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 secundarios, donde una columna separada alimenta un reactor y viceversa, son mejores para algunas reacciones, si las condiciones óptimas de destilación y reacción difieren demasiado.

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

• Acetilación
• Condensación aldólica
• Alquilación
• Aminación
• Deshidración
• Esterificación
• Eterificación
• Hidrólisis
• Isomerización
• Neutralización
• Oligomerización
• Transesterificación
• Hidrodesulfuración de fracciones ligeras de petróleo

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

Otra característica interesante de este sistema es que está asociado con la formación de un azeótropo ternario de punto de ebullición mínimo de éster, alcohol y agua, que es heterogéneo por naturaleza. 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 casi agua pura. Dependiendo del requisito, cualquiera de las fases se puede retirar como producto y la otra fase se puede reciclar nuevamente como reflujo. El éster puro, es decir, el acetato de butilo, que es el componente menos volátil en el sistema, se obtiene como producto de fondo.

Un ejemplo sencillo es la eliminación de ácidos orgánicos de alcoholes acuosos (etanol, isopropanol) en columnas de deshidratación. Se añade una base acuosa (NaOH, KOH) a la parte superior de la columna, se producen reacciones ácido-base en la columna y las sales orgánicas resultantes y el exceso de base salen por la parte inferior de la columna con el agua separada.