A Destilação

Centro Universitário UNA

DESTILAÇÃO

Daniel Oliveira, Dayana Flávia, Joice Chaves, Josiane Assis, Marcos Filipe, Paulo Henrique e Vinicius Gomes

Professor: Roberto Fernando de Souza Freitas

Belo Horizonte

2015

1. INTRODUÇÃO

Trata-se de uma Operação Unitária integrada no conjunto das operações baseadas na Transferência de Massa. O mecanismo que rege esta operação de separação é o equilíbrio líquido/vapor. É um processo caracterizado pela mudança de estado físico, em que uma substância, inicialmente no estado líquido, é aquecida até atingir a temperatura de ebulição, transformando-se em vapor, e novamente resfriada até que toda a massa retorne ao estado líquido. (LINDEMANN & SCHMIDT, 2010).

Destilação é a tecnologia dominante nos processos químicos industriais. Em todo o Mundo, cerca de 95% das separações são feitas dessa forma. Os processos de destilação têm várias aplicações na indústria sendo a mais conhecida a da separação de misturas de hidrocarbonetos na indústria petroquímica, em particular, na refinação do petróleo. Também é de suma importância na produção de álcool e bebidas alcoólicas.

O emprego da destilação como método de separação espalhou-se pela indústria química moderna. Em quase todos os processos químicos industriais em fase líquida onde se faz necessário uma purificação depara-se com a utilização deste método.

Dentre as vantagens do uso do processo de destilação pode-se citar a facilidade de instrumentação e controle automático, não necessita de substância solvente para efetuar a separação, baixo custo de mão de obra e possui equipamentos padrões. Entretanto, a destilação não pode ser utilizada em produtos termolábeis, além da necessidade de condições extremas de temperatura e pressão, e em produtos com volatilidades muito próximas.

1. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

O princípio da destilação consta do fenômeno de fracionamento dos líquidos, onde os mais voláteis, com pontos de ebulição mais baixos separam-se em primeiro lugar, seguidos pelos outros componentes em sequência correspondente às suas respectivas volatilidades (RASOVSKY, 1973).

Este processo tem como objetivo colocar duas fases em contato. Quando as fases não estão em equilíbrio, ocorre transferência de massa entre as fases sendo que a taxa de transferência de cada espécie depende do afastamento do equilíbrio do sistema. Geralmente, as fases coexistentes neste processo são a fase vapor e a fase líquida. O equilíbrio é uma condição estática na qual não ocorrem variações nas propriedades macroscópicas de um sistema com o tempo (LINDEMANN & SCHMIDT, 2010).

1. MÉTODOS DE DESTILAÇÃO

Uma destilação pode ser conduzida através de diversos modos. Em geral os seguintes métodos podem ser considerados fundamentais (PERRY, 1973):

• Destilação diferencial;
• Destilação de equilíbrio;
• Destilação por arraste;
• Destilação fracionada.

1. DESTILAÇÃO DIFERENCIAL

É também conhecida como destilação simples, destilação em batelada ou destilação Rayleigh. Este tipo de destilação consiste em apenas uma etapa de vaporização e condensação. Utiliza-se quatro equipamentos aqui: um refervedor, um condensador, um receptor e um termômetro. A vaporização se dá pelo aumento rápido da temperatura ou pela redução de pressão no refervedor, onde a mistura a ser purificada está inicialmente. O vapor gerado no refervedor é imediatamente resfriado no condensador. O líquido condensado, também chamado de destilado, é armazenado por fim no receptor (LINDEMANN & SCHMIDT, 2010).

A primeira porção do destilado será a mais rica em componentes mais voláteis. A medida que prossegue a vaporização, o produto vaporizado torna-se mais volátil e o líquido residual torna-se menos volátil, pois o percentual de componentes leves no líquido residual vai sendo esgotado. O destilado, que é o vapor condensado, poderá ser coletado em porções separadas denominadas de cortes. Estes podem produzir uma série de produtos destilados com vários graus de pureza (ROITMAN, 2002).

Uma aplicação importante da destilação simples é a separação dos sais dissolvidos em água (dessalinização) em regiões áridas. Trata-se de um método antigo que, muitas vezes, é a forma mais econômica de se obter água potável nesses locais. O procedimento é o seguinte: a água salgada é aquecida e, na medida em que vai atingindo o equilíbrio líquido – vapor a uma dada pressão (no caso de líquido puro e pressão de 1 atm, a temperatura no equilíbrio é o ponto de ebulição do solvente), o vapor gerado é resfriado no condensador pela passagem de líquido em temperatura geralmente ambiente, deixando um resíduo de sais no frasco no qual essa mistura foi aquecida e recolhendo-se a água líquida em outro frasco. Dessa forma, tem-se água praticamente isenta de sais (MASTERTON E SLOWINSKI, 1978).

Na figura 1 é possível ver o esquema deste tipo de destilação:

[pic 1]

Figura 1:Esquema de Destilção Diferencial em Bancada de Laboratório. Fonte: (Lindemann & Schmidt, 2010).

1. DESTILAÇÃO DE EQUÍLIBRIO

A destilação de equilíbrio, ou flash, de acordo com Oliveira (2009) pode operar em batelada ou contínuo. Normalmente, a corrente de alimentação (líquido) é aquecida num permutador de calor, passando depois por um “flash” adiabático que dá origem a duas correntes saturadas, uma de líquido e outra de vapor, em equilíbrio. O tanque “flash” permite facilmente a separação e remoção das duas fases. A destilação “Flash” só permite um grau de separação razoável se a diferença de volatilidade entre os dois compostos a separar (A e B) for elevada.

        [pic 2][pic 3]

1. DESTILAÇÃO POR ARRASTE

No trabalho de Lindemann & Schmidt (2010) a destilação por arraste é citado como sendo um método variante de destilação simples que consiste em injetar vapor vivo no refervedor em vez de realizar o aquecimento através de um trocador de calor. Este processo é utilizado para purificar substâncias que se decompõem a temperaturas elevadas, para separar compostos voláteis de uma mistura de outros não voláteis e para separar misturas imiscíveis de compostos orgânicos e água (vapor). A substância a ser separada por esse processo deve ser insolúvel em água, porque os vapores d’água é que vão conduzir essa substância.