Destilação simples e fracionada

...

Segundo Brasil (2011), a destilação é o processo básico de separação do petróleo. Consiste na vaporização e posterior condensação devido à ação de temperatura e pressão sobre os componentes do óleo cru (petróleo), baseado na diferença de seus pontos de ebulição.

Extremamente versátil, ela é usada em larga escala no refino. A destilação pode ser feita em várias etapas, e em diferentes níveis de pressões, conforme o objetivo que se deseje. Assim, podemos ter a destilação atmosférica e a destilação a vácuo, quando se trata de uma unidade de destilação de petróleo bruto. A figura 1 mostra uma torre de destilação atmosférica e outra de destilação à vácuo de uma refinaria.

[pic 1]

Figura 1 – Unidade de destilação de petróleo (PETROBRAS).

A unidade de destilação de petróleo existe, independente de qual seja o esquema de refino existente. É o principal processo, a partir do qual os demais são alimentados. De forma geral, tem como produtos principais o gás combustível, o GLP, a nafta/gasolina, o querosene, o diesel, o gasóleo e o resíduo a vácuo.

A destilação fracionada é o método utilizado para separar misturas homogêneas, do tipo líquido-líquido. Exemplo de mistura deste tipo é o petróleo, ou uma simples mistura de água e álcool. Na destilação fracionada os líquidos são separados através de seus pontos de ebulição, desde que eles não sejam muito próximos. Durante o aquecimento da mistura, é separado, primeiramente o líquido de menor ponto de ebulição, depois o líquido de ponto de ebulição intermediário e sucessivamente até o líquido de ponto de ebulição maior.

Existem diferentes tipos de destilação, vulgarmente utilizados de acordo com as características da mistura cujos componentes se pretendem separar. Os mais conhecidos são: a) destilação simples e b) destilação fracionada. Contudo, existem muitos outros tipos de destilação, alguns exemplos são: c) a destilação a pressão reduzida, d) a destilação por arrastamento de vapor e a e) destilação azeotrópica. Todavia, qualquer tipo de destilação comporta, genericamente, três etapas fundamentais: 1) vaporização das substâncias voláteis, 2) condensação dos vapores formados e 3) arrefecimento do destilado.

Na destilação simples de uma mistura de dois ou mais líquidos com pontos de ebulição diferentes, o primeiro líquido recolhido será mais rico no componente que apresenta menor ponto de ebulição (ou seja, o mais volátil). Este é arrefecido no condensador, que é percorrido externamente por água, condensando. No entanto, o vapor irá conter certa quantidade dos restantes componentes da mistura. O líquido recolhido pode ser novamente destilado caso se pretenda, obtendo-se nesse caso um líquido mais enriquecido no componente mais volátil (IBID, 1997). Vale ressaltar que para a destilação simples os pontos de ebulição dos componentes são bem definidos e tem-seuma grande diferença entre eles, com base neste conhecimento é possível separar e caracterizar determinados componentes de uma mistura, que apresentem diferentes volatilidades.

A destilação fracionada é um processo de aquecimento, separação e esfriamento dos produtos e é empregada quando a diferença entre os pontos de ebulição dos componentes da mistura é muito pequena, utilizando uma coluna de fracionamento é possível realizar a separação de diferentes componentes que apresentam diferentes pontos de ebulição.

Quando os componentes da mistura apresentam pontos de ebulição muito próximos, o mais leve excesso de aquecimento é suficiente para evaporá-los juntos. Recorre-se então, à destilação fracionada: nesse caso, o tubo de vidro é substituído por uma coluna de fracionamento. Seu princípio básico é fazer com que os vapores percorram o trajeto mais difícil e longo possível. Dessa maneira, o vapor do líquido menos volátil condensa-se com maior facilidade em contato com as paredes frias da coluna, retornando ao balão. Enquanto isso, o líquido mais volátil é completamente destilado.

É de fundamental importância a execução dessa prática, pois visa aperfeiçoar o nosso conhecimento na pratica da destilação simples e fracionada, aprimorando o manuseio de como é feito a destilação, além de deixar claras as determinações das temperaturas de ebulição dos compostos desejados.

2. OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GERAL

- Estudar a destilação fracionada de uma mistura e a eficácia de uma coluna de fracionamento.

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

- Mostrar por meio de dados coletados no experimento realizado o volume do destilado em função da temperatura e a eficiência do procedimento.

3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

A destilação é um processo físico que separa os constituintes do petróleo de acordo com as suas volatilidades e, além disso, as propriedades físicas dos componentes não são modificadas, pois não há reações químicas, embora, indesejavelmente possa ocorrer craqueamento térmico das frações mais pesadas, devido às elevadas temperaturas de operação. Por ser extremamente versátil, a destilação é usada em larga escala em toda a indústria química. Na refinaria, a unidade de destilação é a primeira etapa do processamento do petróleo bruto, o qual é separado em “cortes” ou “frações”, misturas complexas de componentes (BRASIL et. al., 2011).

A destilação pode ser realizada através de dois métodos principais. O primeiro método é baseado na produção de vapor pela ebulição da mistura líquida a ser separada e da condensação dos vapores sem permitir que nenhum líquido retorne para a coluna, assim não há refluxo. O segundo método é baseado no retorno de parte do condensado para a coluna, sob tais condições que este retorno líquido é mantido em contato íntimo com os vapores em seu caminho para o condensador. Cada um destes métodos podem ser conduzidos como um processo contínuo ou batelada (McCabeet. al., 2005).

Geankoplis (1998) diz que, durante a destilação duas fases se fazem presentes, uma fase de vapor, que é bastante volátil, portanto, tende a percorrer a coluna de destilação em sentido ascendente, e uma fase líquida que será vaporizada posteriormente. Na separação de etanol e água, o vapor contém uma grande concentração de etanol, enquanto que no líquido essa concentração é consideravelmente