A DESTILAÇÃO DIFERENCIAL TIPO RAYLEIGH

Universidade Federal de São Carlos Centro de Ciências Exatas e Tecnologia Departamento de Engenharia Química Laboratório de Operações Unitárias Professor Thiago Pádua[pic 1]

RELATÓRIO – EXPERIMENTO 03

DESTILAÇÃO DIFERENCIAL TIPO RAYLEIGH

Francine Zanarotti - RA: 769654 Juliana Lucca Francisco - RA: 772108 Marina de Brito Pimenta - RA: 772093

Victor Hugo Castanheiro dos Santos - RA: 769874

São Carlos 2022

SUMÁRIO

Resumo        3

Revisão Bibliográfica        4

Materiais e Métodos        5

Materiais        5

Métodos        5

Resultados e discussões        7

Conclusões        15

Referências bibliográficas        16

1. Resumo

Para o experimento de destilação diferencial (tipo Rayleigh), utilizou-se uma solução etanol-água de 250 mL, com fração mássica de 50% para o etanol, preparada previamente, que foi adicionada ao aparato experimental.

A partir do aquecimento com auxílio de uma manta térmica, deu-se início ao processo de destilação e, após a solução entrar em ebulição, foram retiradas amostras do líquido na retorta em intervalos de tempo pré-definidos, a fim de estimar a composição da solução restante na retorta em função do tempo. Ademais, construiu-se uma curva de calibração para a mistura binária a fim de analisar a relação do índice de refração com a composição mássica da solução.

Por meio do experimento realizado, também têm-se o intuito de analisar se os valores de temperatura e composição na retorta são coerentes com o esperado, se a mistura estudada possui azeótropo e por fim observar se a massa final obtida na retorta e a massa do destilado estão coerentes com os valores calculados previamente.[pic 2]

Figura 1. Aparato experimental de uma destilação batelada

1. Revisão Bibliográfica

A destilação é uma operação unitária que tem como principais objetivos a separação e purificação de produtos químicos, cujo seu princípio de funcionamento parte da diferença de volatilidade entre os componentes da mistura, destacando-se que quanto maior a diferença entre os compostos, mais fácil será o processo de separação.

Em relação à destilação em batelada, trata-se de um processo amplamente utilizado na indústria, havendo a possibilidade de utilizar no processo uma taxa de refluxo variável e composição constante ou o seu inverso.

A destilação diferencial tipo Rayleigh, ocorre pela introdução de uma determinada mistura binária no refervedor a fim da mesma ser aquecida e vaporizada, no decorrer do processo, forma-se um vapor rico no componente mais volátil da mistura, ou seja aquele que possui maior volatilidade, que posteriormente é condensado de forma que possa ser recolhido como o produto destilado. Em relação ao líquido restante no refervedor, que possui como composição mássica principalmente o componente menos volátil, é classificado como resíduo caso a indústria em questão não possua uma finalidade para o mesmo.

A fim de se descrever o processo analisado, utiliza-se a equação de Rayleigh, descrita pela equação 1 apresentada a seguir:

  𝑊𝑓

---

𝑥

𝑊𝐹

---

𝑑𝑥

𝑙𝑛

---

=        ∫        𝑤

---

Equação 1

𝐹        𝑦

𝑥        𝐷

𝐹

---

− 𝑥

𝑊

No experimento, para analisar a composição da retorta ao longo do tempo foram utilizadas medições do índice de refração das alíquotas retiradas, com auxílio de um refratômetro, uma vez que trata-se de uma propriedade física útil na caracterização e identificação de líquidos, já que cada líquido puro apresenta um determinado índice de refração.

1. Materiais e Métodos

1. Materiais

A fim de se realizar o experimento proposto de destilação diferencial do tipo Rayleigh foram utilizados os determinados materiais no laboratório:

• Cronômetro;
• Seringa e mangueira para coleta do líquido na retorta;
• Manta aquecedora (de tamanho apropriado à retorta);
• Retorta de 500mL;
• Termômetro tipo espeto;
• Condensador(es) de 30 cm;
• Kitassato;
• Alonga de borracha;
• Mangueira para conexão retorta-kitassato;
• Banho termostatizado com possibilidade de resfriamento e circulação externa;
• Mangueiras para conexão banho-condensador(es);
• Balança semi-analítica;
• Refratômetro analógico;
• Apoio de suportes universais e presilhas para fixação de condensador(es) e kitassato;
• Béquer de 500mL para diluição de massa inicial de solução;
• Álcool anidro;
• Água destilada;
• Frascos eppendorf;
• Pipetas Pasteur;
• Funil para lidar com soluções líquidas.

1. Métodos

Inicialmente determinou-se que o grupo seria o responsável pela destilação da mistura binária etanol-água com uma fração mássica correspondente a 50%, assim após a realização dos cálculos, preparou-se a mistura com o auxílio de uma balança semi-analítica, em que pesou-se inicialmente 110,225 g de água destilada e 110,208 g de etanol, realizando-se a homogeneização da mistura antes de se transferir a mesma com o auxílio de um funil para a retorta.