Penyulingan reaktif

Penyulingan reaktif atau distilasi reaktif adalah suatu proses di mana reaktor kimia sekaligus berfungsi sebagai penyuling. Pemisahan produk dari campuran reaksi tidak memerlukan tahap penyulingan terpisah, sehingga dapat menghemat energi (untuk pemanasan) dan penggunaan bahan. Teknik ini sangat berguna untuk reaksi yang dibatasi oleh kesetimbangan, seperti reaksi esterifikasi dan hidrolisis ester. Konversi reaksi dapat ditingkatkan melebihi nilai yang diperkirakan berdasarkan kesetimbangan karena produk reaksi terus-menerus dipisahkan dari zona reaksi. Pendekatan ini juga dapat mengurangi biaya modal dan investasi.^[1]

Namun, kondisi operasi di dalam kolom reaktif tidak sepenuhnya optimal baik sebagai reaktor kimia maupun sebagai kolom penyulingan, karena kedua fungsi tersebut digabungkan dalam satu peralatan. Penerapan proses pemisahan in situ di dalam zona reaksi, atau sebaliknya, menyebabkan interaksi yang kompleks antara kesetimbangan uap–cair, laju perpindahan massa, difusi, dan kinetika reaksi kimia. Hal ini menjadi tantangan besar dalam perancangan dan pengembangan sistem tersebut. Untuk beberapa jenis reaksi, penggunaan reaktor samping, di mana kolom penyulingan dan reaktor dipisahkan tetapi saling terhubung, lebih sesuai apabila kondisi optimum untuk penyulingan dan reaksi berbeda secara signifikan.

Penyulingan reaktif dapat digunakan pada berbagai jenis reaksi kimia, antara lain:

• Alkilasi
• Aminasi
• Asetilasi
• Dehidrasi
• Esterifikasi
• Eterifikasi
• Hidrodesulfurisasi fraksi minyak ringan
• Hidrolisis
• Isomerisasi
• Kondensasi aldol
• Netralisasi
• Oligomerisasi
• Transesterifikasi

Salah satu contoh penerapan penyulingan reaktif adalah reaksi esterifikasi asam asetat dengan berbagai alkohol, seperti metanol,^[2] n-butanol, etanol, isobutanol, dan amil alkohol.

Karakteristik menarik dari sistem ini adalah terbentuknya azeotrop terner bertitik didih minimum yang terdiri atas ester, alkohol, dan air, yang bersifat heterogen. Oleh karena itu, pada kolom penyulingan reaktif yang memiliki zona reaktif dan zona nonreaktif, azeotrop heterogen tersebut atau komposisi yang mendekati azeotrop biasanya diperoleh sebagai produk distilat. Selain itu, fase air yang terbentuk setelah uap dikondensasikan hampir merupakan air murni. Bergantung pada kebutuhan proses, salah satu fase dapat diambil sebagai produk, sedangkan fase lainnya dikembalikan ke kolom sebagai refluks. Ester murni, yaitu butil asetat, yang merupakan komponen dengan volatilitas paling rendah dalam sistem, diperoleh sebagai produk dasar kolom.

Contoh lain yang lebih sederhana adalah penghilangan asam organik dari alkohol berair (misalnya etanol atau isopropanol) pada kolom pengering. Pada proses ini, larutan basa seperti natrium atau kalium hidroksida ditambahkan ke bagian atas kolom. Reaksi asam–basa berlangsung di dalam kolom, kemudian garam organik yang terbentuk bersama kelebihan basa keluar melalui bagian bawah kolom bersama air yang telah dipisahkan.