S.E.P. S.E.S. D.G.E.S.T.

Instituto Tecnolgico de Aguascalientes

Subdireccin AcadmicaDepartamento de ingeniera Qumica y Bioqumica Unidad II : Investigacin de la Destilacin Reactiva

Nombre del maestro: Dr. Javier Gerson Zapiain Salinas

Alumno: Jessica Estephany Medina salce

Fecha de entrega: lunes 27 de Octubre 2014

Destilacin ReactivaLa destilacin reactiva es el proceso en el cual una reaccin qumica cataltica y una destilacin ocurren de manera simultnea en el mismo equipo. La destilacin reactiva pertenece a los llamados Tecnologa de intensificacin de procesos.Desde el punto de vista de la ingeniera de la reaccin, esta puede clasificarse como una reaccin cataltica con dos fases llevada a cabo en un reactor de lecho fijo a contracorriente. En la literatura esta tcnica integrada de reaccin-separacin es conocida tambin como destilacin cataltica (CD) o como reaccin con destilacin (RWD).La ventaja ms importante de la destilacin reactiva es la eliminacin de la limitante de la conversin de equilibrio por la remocin continua de los productos de la mezcla reaccionante. Es la aplicacin del principio de Le Chatelier que desplaza el equilibrio qumico incrementando la concentracin de uno de los lados de la reaccin, por ejemplo, los reactivos, y disminuyendo, por ejemplo la de los productos.La composicin de equilibrio puede ser calculada mediante la energa de Gibbs de la reaccin a la temperatura dada, las actividades deben usarse para recalcular la composicin a partir de la constante de equilibrio, por ejemplo las fracciones molares de los componentes. Usualmente, una mezcla reactiva parcialmente convertida, cercana al equilibrio qumico deja la seccin de lecho fijo del reactor-columna y entra en la seccin de fraccionamiento del reactor-columna para asegurar la separacin de los productos de los componentes de la alimentacin.La alimentacin no convertida deja la seccin de fraccionamiento y entra en la seccin cataltica para conversin adicional o total, la zona con el catalizador se instala en la parte media superior o inferior de la columna, con platos normales de destilacin arriba y abajo. Esta tecnologa tiene muchas ventajas sobre los mtodos convencionales, como un reactor de lecho fijo conectado a una columna de fraccionamiento, donde los destilados y fondos tienen que ser recirculados al reactor para alcanzar conversiones mayores.Adems del incremento de la conversin, los siguientes beneficios pueden ser obtenidos: El beneficio principal es la disminucin de la inversin de capital, ya que al llevar a cabo dos procesos en un mismo equipo lleva a disminuir el costo en bombas, tubera e instrumentacin elctrica. La selectividad del producto puede ser aumentada debido a la remocin rpida de los reactivos de la zona de la reaccin, adems la probabilidad de reacciones consecutivas, que pueden ocurrir en el modo de operacin convencional, es generalmente disminuida. Si la zona de reaccin en la columna est localizada por encima del plato de alimentacin, el envenenamiento del catalizador puede ser evitado, esto lleva a una vida ms larga del catalizador si es comparada con el modo de operacin convencional. La posibilidad de romper azetropos en el equilibrio lquido-vapor, debido a que los reactivos o productos actan como agentes de arrastre o porque los azetropos simplemente desaparecen.Sin embargo se tienen algunas restricciones que deben ser consideradas antes de utilizar la destilacin reactiva, algunas de ellas son las siguientes: La destilacin reactiva solo es posible si la ventana de temperatura del equilibrio lquido-vapor es similar a la temperatura de reaccin, cambiando la presin de operacin de la columna es posible alterar esta ventana segn las necesidades. La flexibilidad en la temperatura de operacin de la columna no solo est restringida por el hecho de que dos fases son requeridas para la destilacin, sino tambin por la estabilidad trmica del catalizador. Debido a la necesidad de pellets hmedos la reaccin qumica debe ser llevada a cabo en su totalidad en la fase lquida. Debido a lo costoso de cambiar el lecho fijo de la columna, nicamente catalizadores con un perodo largo de vida son viables para ser usados en el proceso. La destilacin reactiva es de alguna manera, difcil de modelar matemticamente, lo que complica el escalamiento de una planta piloto a una planta a nivel industrial.Aun con estas restricciones, la destilacin reactiva debe considerarse siempre que se tengan las siguientes condiciones: La reaccin qumica ocurre en la fase lquida, con la presencia o ausencia de un catalizador homogneo, o en la interfaz del lquido con un catalizador slido. La regin de temperaturas y presiones viables son las mismas para la reaccin y la destilacin, esto es, la velocidad de reaccin y destilacin son del mismo orden de magnitud. La reaccin este limitada por el equilibrio as, uno o ms de los productos pueden ser removidos por destilacin.Generalmente la destilacin reactiva no es atractiva para condiciones supercrticas, reacciones en fase gaseosa y para reacciones a altas temperaturas y presiones y/o reacciones que involucren slidos.Algunas aplicaciones comerciales de la destilacin reactiva son las siguientes: Esterificacin de cido actico con metanol para producir acetato de etilo y agua. Reaccin entre el metanol y formaldehdo para producir metilal y agua, usando un catalizador slido. Esterificacin del cido actico con metanol para producir acetato de metilo y agua, usando como catalizador al cido sulfrico. Reaccin del isobuteno con metanol para producir metil-terbutil-eter (MTBE), usando como catalizador a una resina slida y fuertemente cida.

BibliografaSeader, Henley, Roper, Separation Process Principles: Chemical and Biochemical Operations, Wiley, Tercera Edicin, USA, pp. 442-447Michael Sakuth, Dieter Reusch, Ralf Janowsky, Reactive Distillacion, Ullmans Encyclopedia of Industrial Chemistry (http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/14356007.c22_c01.pub2/pdf)