En química , la destilación azeotrópica [1] es cualquiera de las diversas técnicas que se utilizan para romper un azeótropo en la destilación . En ingeniería química , la destilación azeotrópica generalmente se refiere a la técnica específica de agregar otro componente para generar un nuevo azeótropo de menor punto de ebullición que sea heterogéneo (por ejemplo, produciendo dos fases líquidas inmiscibles), como el ejemplo siguiente con la adición de benceno a agua y etanol.
Esta práctica de añadir un agente de arrastre que forma una fase separada es un subconjunto específico de los métodos de destilación azeotrópica (industrial) , o una combinación de ellos. En algunos sentidos, añadir un agente de arrastre es similar a la destilación extractiva .
La adición de un agente de separación de materiales, como el benceno, a una mezcla de etanol y agua, cambia las interacciones moleculares y elimina el azeótropo. Añadido en la fase líquida, el nuevo componente puede alterar el coeficiente de actividad de varios compuestos de diferentes maneras, alterando así la volatilidad relativa de una mezcla. Las mayores desviaciones de la ley de Raoult hacen que sea más fácil lograr cambios significativos en la volatilidad relativa con la adición de otro componente. En la destilación azeotrópica, la volatilidad del componente añadido es la misma que la de la mezcla, y se forma un nuevo azeótropo con uno o más de los componentes en función de las diferencias de polaridad. [2] Si el agente de separación de materiales se selecciona para formar azeótropos con más de un componente en la alimentación, se lo denomina agente de arrastre. El agente de arrastre añadido debe recuperarse por destilación, decantación u otro método de separación y devolverse cerca de la parte superior de la columna original. [3]
Un ejemplo histórico común de destilación azeotrópica es su uso en la deshidratación de mezclas de etanol y agua . Para ello, se envía una mezcla casi azeotrópica a la columna final donde tiene lugar la destilación azeotrópica. Se pueden utilizar varios arrastradores para este proceso específico: benceno , pentano , ciclohexano , hexano , heptano , isooctano , acetona y éter dietílico son todas opciones como mezcla. [2] De estos, el benceno y el ciclohexano han sido los más utilizados, pero desde la identificación del benceno como carcinógeno, se utiliza tolueno en su lugar. [ cita requerida ]
Otro método, la destilación por oscilación de presión , se basa en el hecho de que un azeótropo depende de la presión. Un azeótropo no es un rango de concentraciones que no se puede destilar, sino el punto en el que los coeficientes de actividad de los destilados se cruzan entre sí. Si se puede "saltar" el azeótropo, la destilación puede continuar, aunque debido a que los coeficientes de actividad se han cruzado, el componente que está hirviendo cambiará. Por ejemplo, en una destilación de etanol y agua, el agua se separará del etanol restante, en lugar de que el etanol se separe del agua como en concentraciones más bajas.
En general, la destilación por oscilación de presión es un método muy robusto y no tan sofisticado en comparación con la destilación multicomponente o los procesos de membrana, pero la demanda de energía es en general mayor. También el costo de inversión de las columnas de destilación es mayor, debido a la presión dentro de los recipientes.
En el caso de azeótropos de bajo punto de ebullición, la destilación puede no permitir la separación completa de los componentes, por lo que se deben utilizar métodos de separación que no dependan de la destilación. Un enfoque común implica el uso de tamices moleculares . El tratamiento de etanol al 96 % con tamices moleculares produce alcohol anhidro, ya que los tamices han adsorbido agua de la mezcla. Los tamices se pueden regenerar posteriormente mediante deshidratación utilizando un horno de vacío .
En química orgánica, algunas reacciones de deshidratación están sujetas a equilibrios desfavorables pero rápidos. Un ejemplo es la formación de dioxolanos a partir de aldehídos: [4]
Estas reacciones desfavorables ocurren cuando se elimina el agua mediante destilación azeotrópica.
