Destilação Fracionada – Laboratório e Indústria

POR Pedro Coelho

Publicado: quinta-feira, 8 de junho de 2017

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A destilação é o tipo de operação que visa separar os constituintes de uma mistura líquida através da diferença de volatilidade ("princípio de separação") empregando o calor como agente de separação.

Coluna de Destilação Fracionada

A separação dos compostos ocorre em função de vários fatores dentre eles a temperatura, pressão e concentração da mistura. Na destilação fracionada, ao invés de ocorrer a separação de apenas dois compostos, ocorre a separação de misturas com mais de dois compostos.

Nas colunas de destilação fracionada, o vapor que entra se divide, de modo que os compostos mais voláteis vão para os pratos da parte de cima da coluna e os menos voláteis vão para os pratos da parte de baixo da coluna. Essas colunas operam em um processo com vaporizações e condensações sucessivas ("processo multiestágio"), que são conhecidas como colunas de fracionamento.

O líquido de um dado estágio flui para o estágio abaixo e o vapor flui para um estágio acima, assim, cada estágio de vapor e de líquido são misturados e deixam o estágio em equilíbrio.

Destilação Fracionada em Laboratório

Em laboratório, usa-se um balão de destilação, uma coluna de Vigreux, um condensador e um receptor. A mistura a ser purificada é colocada no balão de destilação, que é aquecido. Surge então um vapor quente. Ele sobe pela coluna, mas vai se resfriando ao longo dela e acaba condensando. Com a condensação, forma-se um líquido, que escorre para baixo pela coluna, em direção à fonte de calor.

Coluna de Vigreux

Os vapores sobem continuamente pela coluna e acabam por se encontrar com o líquido. Parte desse líquido rouba o calor do vapor ascendente e torna a se vaporizar. A certa altura, um pouco acima da condensação anterior, o vapor torna a se condensar e escorrer para baixo. Este ciclo de vaporização e condensação ocorre repetidas vezes ao longo de todo o comprimento da coluna.

Os vários obstáculos instalados na coluna forçam o contato entre o vapor quente ascendente e o líquido condensado descendente. A intenção desses obstáculos é promover várias etapas de vaporização e condensação da matéria. Isto nada mais é do que uma simulação de sucessivas destilações flash. Quanto maior a quantidade de estágios de vaporização-condensação e quanto maior a área de contato entre o líquido e o vapor no interior da coluna, mais completa é a separação e mais purificada é a matéria final.

Esquema de aparelho de Destilação Fracionada em Laboratório

Destilação Fracionada na Indústria

Esse tipo de destilação na indústria é uma operação contínua, em que a alimentação é introduzida num ponto intermediário de uma coluna de pratos (ou de recheio), onde os produtos são retirados continuamente.

A seção acima da alimentação é denominada de seção de enriquecimento e a seção abaixo da alimentação é chamada de Stripping (empobrecimento).

O escoamento das fases é em contracorrente. O líquido está no respectivo ponto de ebulição em cada prato, havendo uma pequena diferença de temperatura de prato para prato. Assim, o calor necessário para vaporizar o componente A, vem, principalmente, do calor liberado na condensação do componente B.

O processo de destilação fracionada é muito comum em refinarias de petróleo, para extrair diversos tipos de compostos derivados do petróleo, como o asfalto, gasolina, gás de cozinha, entre outros. Nestas separações são empregadas colunas de aço de grande diâmetro, compostas de pratos ou de seções recheadas

Os internos dessas colunas - sejam elas de pratos, chicanas ou recheios - têm como função colocar as fases vapor e líquido em contato, de modo que ocorra a transferência de massa entre elas. Ao longo da coluna, a fase vapor vai se enriquecendo com os compostos mais voláteis, enquanto a fase líquida se concentra com os compostos mais pesados de maior ponto de ebulição.

Esquema da destilação fracionada do petróleo mostrando os compostos obtidos através desse processo, seguido por uma torre de destilação a vácuo onde ocorre a separação dos óleos lubrificantes.

Referências

• Júnior, A. J. S; Sobral, C.; Santos, D. T.; Destilação Fracionada, UNISANTA, Santos, São Paulo, 2011.
• Fraza, A.C.; Senna, D.; Andrade, F.; Camblor, F.; Destilação Fracionada, UNISANTA, Santos, São Paulo, 2010.
• Química Geral, Química Orgânica, Volume 3, 6º edição, Ricardo Feltre, Editora moderna, 2004.
• Canton, P. R.; Notas de aula de transferência de massa, UNISANTA, Santos, São Paulo, 2011.

Sobre o autor

Olá meu nome é Pedro Coelho, eu sou engenheiro químico, engenheiro de segurança do trabalho e Green Belt em Lean Six Sigma. Além disso, também sou estudante de engenharia civil, e em parte de minhas horas vagas me dedico a escrever artigos aqui no ENGQUIMICASANTOSSP, para ajudar estudantes de Engenharia Química e de áreas correlatas. Se você está curtindo essa postagem, siga-nos através de nossas paginas nas redes sociais e compartilhe com seus amigos para eles curtirem também :)