La destilación reactiva es un proceso en el que el reactor químico también es el alambique . La separación del producto de la mezcla de reacción no necesita una etapa de destilación separada que ahorra energía (para calentar) y materiales. Esta técnica puede ser útil para reacciones de equilibrio limitado tales como reacciones de esterificación e hidrólisis de ésteres . La conversión puede incrementarse más allá de lo esperado 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 inversión y de capital. [1]
Las condiciones en la columna reactiva son subóptimas tanto como reactor químico como 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 , velocidades de transferencia de masa, difusión y cinética química, lo que plantea un gran desafío para el diseño y 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.
Procesos aplicables
La destilación reactiva se puede utilizar con una amplia variedad de químicas, incluidas las siguientes:
- Acetilación
- Condensación de aldol
- Alquilación
- Aminación
- Deshidración
- Esterificación
- Eterificación
- Hidrólisis
- Isomerización
- Neutralización
- Oligomerización
- Transesterificación
- Hidrodesulfuración de fracciones de aceite ligero
Ejemplos de
La esterificación de 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 mínima ebullición de éster, alcohol y agua, que es de naturaleza heterogénea . Por tanto, en una columna de destilación reactiva típica que consta de zonas tanto reactivas como no reactivas, se puede obtener el azeótropo heterogéneo o una composición cercana al azeótropo como producto destilado. Además, la fase acuosa que se forma después de la condensación del vapor es agua casi pura. Dependiendo de los requisitos, cualquiera de las fases puede retirarse como producto y la otra fase puede reciclarse como reflujo. El éster puro, es decir, el acetato de butilo, que es el componente menos volátil del sistema, se realiza como producto de cola.
La eliminación de ácidos orgánicos en columnas de deshidratación de alcohol (etanol, isopropanol) es un ejemplo sencillo. Se añade una base acuosa (NaOH, KOH) a la parte superior de la columna, se produce la reacción 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.
Referencias
- ^ Fogler, H. Scott (2002). "4". Elementos de la ingeniería de reacción química (Tercera ed.). India: Prentice-Hall India. págs. 197–200. ISBN 81-203-2234-7.
- ^ Scott D. Barnicki "Sustancias químicas orgánicas sintéticas" en el Manual de química industrial y biotecnología editado por James A. Kent, Nueva York: Springer, 2012. 12ª ed. ISBN 978-1-4614-4259-2 .