En química , la destilación azeotrópica [1] es cualquiera de una variedad de técnicas utilizadas para romper un azeotropo 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 bajo punto de ebullición que es heterogéneo (por ejemplo, produciendo dos fases líquidas inmiscibles), como el siguiente ejemplo con la adición de benceno al agua. y etanol.
Esta práctica de agregar un arrastrador que forma una fase separada es un subconjunto específico de métodos de destilación azeotrópica (industrial) , o una combinación de ellos. En algunos sentidos, agregar 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/agua, cambia las interacciones moleculares y elimina el azeótropo. Agregado 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. 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 agregado 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, entonces se lo denomina arrastrador. El medio de arrastre agregado debe recuperarse mediante 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 para deshidratar 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 se han utilizado más ampliamente, pero desde que se identificó el benceno como carcinógeno, se utiliza tolueno en su lugar. [ cita necesaria ]
Otro método, la destilación por cambio 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 pueden destilar, sino el punto en el que los coeficientes de actividad de los destilados se cruzan. 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 en ebullición cambiará. Por ejemplo, en una destilación de etanol y agua, el agua saldrá por ebullición del etanol restante, en lugar de que el etanol salga del agua como en concentraciones más bajas.
En general, la destilación por cambio de presión es un método muy robusto y no tan sofisticado en comparación con la destilación de múltiples componentes o los procesos de membrana, pero la demanda de energía es en general mayor. También el coste de inversión de las columnas de destilación es mayor, debido a la presión dentro de los recipientes.
Para azeótropos de bajo punto de ebullición, es posible que la destilación no permita que los componentes se separen completamente y 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 da alcohol anhidro, habiendo absorbido los tamices 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 se producen cuando se elimina el agua mediante destilación azeotrópica.
