Destilacion reactiva

4.

4.1

DESTILACIÓN REACTIVA: GENERALIDADES
Introducción

La destilación reactiva es un proceso en el cual ocurre simultáneamente la reacción química
y la separación de productos. Esta es sin duda una de las tecnologías que más ventajas
potenciales ofrece para la síntesis química en relación con los procesos convencionales,
donde la reacción y la separación se llevan a cabosecuencialmente [182, 183].
Una de las principales ventajas de los procesos realizados por destilación reactiva es la
eliminación de equipos para la recuperación de productos y para la recirculación de
reactivos no convertidos, lo que lleva a la disminución en la inversión de capital y en costos
de operación. Como un ejemplo espectacular se tiene el caso de producción de acetato de
metilo en donde sesustituye un reactor y un tren de nueve torres de destilación por una
única columna de destilación reactiva, alcanzando el 100% de conversión de los reactivos
[184].
La destilación reactiva se caracteriza también porque puede mejorar el grado de conversión
de reactivos, la selectividad hacia productos de interés y la transferencia de masa a un punto
tal que en algunos casos puede evitar elfouling del catalizador heterogéneo [185].
Al tratarse de un proceso simultáneo reacción-separación, la destilación-reactiva es una
tecnología usada generalmente en reacciones que se ven limitadas por el equilibrio químico
[186], tales como esterificación, alquilación, reacciones de hidrólisis de ésteres, entre otras.
Debido a que la reconcentración de reactivos y el retiro constante de losproductos permite
que se alcance una conversión superior a la del equilibrio químico, semejante a lo que
ocurre en un reactor con recirculación, solo que en este caso se acopla la reacción y la
separación en un solo equipo.

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Otra de las bondades que ofrece esta tecnología es que es considerada como
ambientalmente amigable o “tecnología limpia”, porque su implementación genera un
menorimpacto ambiental en comparación con los procesos convencionales, como ha sido
mostrado por nuestro grupo en el caso de producción de acetato de n-butilo a partir del
algoritmo WAR [187], la cual es una metodología que permite determinar el potencial del
impacto ambiental de un proceso químico.
Entre los procesos simultáneos reacción-separación la destilación reactiva es la tecnología
que más hasido investigada debido a las ventajas que ofrece, principalmente en las
reacciones reversibles. Algunas ventajas que hasta el momento no han sido mencionadas es
la significativa reducción de catalizador para el mismo grado de conversión, los menores
tiempos de residencia, la conversión de los reactantes casi al 100% que junto con el
aumento en la selectividad generan una alta productividaden esta tecnología.
Las etapas de análisis y diseño de un sistema reactivo para determinar la viabilidad
operacional con el fin de realizar un proceso por destilación reactiva se muestran a
continuación:
1.

Estudio de la compatibilidad de los componentes de reacción y separación. La
reacción debe darse en la fase líquida, para cumplir con las condiciones mínimas
de la operación dedestilación.

2.

Las condiciones de temperatura y presión óptimas de la reacción deben ser
compatibles con las condiciones de alta actividad del catalizador.

3.

Análisis de la influencia del componente de separación sobre la reacción.
Termodinámica topológica y análisis de la estática (numeral 4.2).

4.
5.

Modelamiento matemático.

6.

Simulación.

7.

104

Trayectoria deoperación. Diagrama de flujo simplificado.

Experimentación física. Lo mínima posible

El problema básico en el diseño de la destilación reactiva consiste en la estimación de la
posibilidad de obtener los estados estables con máxima conversión y selectividad. La etapa
principal para el diseño de una tecnología en la producción de sustancias orgánicas es la
síntesis del diagrama de flujo...