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 calentamiento) y materiales. Esta técnica puede ser útil para reacciones de equilibrio limitado, como 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 y de inversión. [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 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 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.
La destilación reactiva se puede utilizar con una amplia variedad de químicas, incluidas las siguientes:
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 de naturaleza heterogénea . Por lo tanto, en una columna de destilación reactiva típica que consta de zonas tanto reactivas como no reactivas, se puede obtener como producto destilado el azeótropo heterogéneo o una composición cercana al azeótropo. Además, la fase acuosa que se forma tras 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, acetato de butilo, que es el componente menos volátil del sistema, se obtiene como producto de cola.
La eliminación de ácidos orgánicos de un alcohol acuoso (etanol, isopropanol) en columnas de deshidratación es un ejemplo sencillo. Se agrega 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 el fondo de la columna con el agua separada.