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Este trabajo aborda el diseño óptimo de un proceso de producción de etanol anhidro mediante destilación extractiva utilizando etilenglicol como solvente. El proceso cuenta con dos torres de destilación, una extractiva donde se separa el etanol y otra de recuperación a partir de la cual se recircula el solvente. Se propone un modelo matemático de optimización mixto entero no lineal (MINLP) basado en una superestructura que embebe todas las configuraciones atractivas y factibles tecnológicamente. El modelo propuesto permite determinar el número óptimo de etapas de equilibrio, la ubicación de la alimentación y las condiciones óptimas de operación de ambas torres en simultáneo. El modelo se implementó en GAMS, y los resultados obtenidos fueron validados satisfactoriamente con aquéllos arrojados por simuladores comerciales (HYSYS). Un caso de aplicación es presentado para mostrar la capacidad del modelo y discutir los resultados.