REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ACERCA DAS OPERAÇÕES UNITÁRIAS EVAPORAÇÃO E DESTILAÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ACERCA DAS OPERAÇÕES UNITÁRIAS EVAPORAÇÃO E DESTILAÇÃO

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

DESTILAÇÃO é um processo caracterizado por uma dupla 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. A destilação pode ser um método adequado para purificá-las, basta que tenham volatilidades razoavelmente diferentes entre si. Em teoria, não se pode purificar substâncias até 100% de pureza através da destilação. Para conseguir uma pureza bastante alta, é necessário fazer uma separação química do destilado posteriormente.

Além da temperatura, a pressão é outro fator importante no processo de destilação. O ponto de ebulição de um determinado líquido é função da pressão a que ele está sendo submetido. Quanto maior for a pressão exercida, maior será a temperatura de ebulição do líquido. Assim, a diminuição da pressão acarreta na diminuição da temperatura de ebulição do líquido. A conjugação desses dois parâmetros – temperatura e pressão – permite que um líquido seja separado em diversas frações.

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 nos neste processo são a fase vapor.

O equilíbrio é uma condição estática na qual não ocorrem variações nas propriedades macroscópicas de um sistema com o tempo. Já para a prática de engenharia a hipótese de equilíbrio é aceitável quando leva a resultados com precisão satisfatória.

Se um sistema contendo quantidades fixas de espécies químicas e constituídas por fases líquidas e vapor em íntimo contato estiver completamente isolado, então, ao longo do tempo, não há tendência para a ocorrência de qualquer variação no seu interior. A temperatura, a pressão e a composição das fases atingem os valores finais e então permanecem fixas. No entanto, em nível microscópico, as condições não são estáticas. Em um dado instante, as moléculas que constituem uma fase não são as mesmas que a formavam num instante.

OPERAÇÕES DE DESTILAÇÃO

Existe uma variedade de modos que a destilação pode ser executada, cada um dos quais apresenta vantagens e desvantagens numa determinada situação particular. Os tipos de existentes são: Destilação diferencial; destilação de equilíbrio;Destilação fracionada; Destilação por arraste. 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, o qual é armazenado por fim no receptor.

Observa-se atentamente o termômetro durante todo o processo. A temperatura tem a tendência de estacionar inicialmente no ponto de ebulição da substância mais volátil. Quando a temperatura voltar a aumentar, deve-se pausar o aquecimento e recolher o conteúdo do receptor: o líquido obtido é da substancia mais volátil, que se separou da mistura original. Repete-se o processo para a obtenção da segunda substância mais volátil, a terceira e assim por diante até conseguir separar cada um dos componentes da mistura.

Os destilados obtidos desta forma não estão 100% puros, apenas mais concentrados do que a mistura original. Para obter graus de pureza cada vez maiores, pode-se fazer sucessivas destilações do destilado. Como este processo é demorado e trabalhoso, utiliza-se em seu lugar a destilação fracionada.

Este tipo de destilação é bastante utilizado em bancada de laboratório. Na escala industrial este tipo de destilação é utilizando quando pequena capacidade não permite a separação com operação contínua, este tipo de processo deve ocorrer apenas ocasionalmente, que se obter um produto novo ou quando os materiais não são apropriados para um sistema de fluxo contínuo.

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

Figura 1: Esquema de Destilação Diferencial em Escala Industrial..

Destilação de Equilíbrio

É também chamada destilação flash, podendo ser realizada em batelada ou em operação contínua. Normalmente, a corrente de alimentação (líquida) é aquecida num permutador de calor, passando depois por um flash adiabático, onde ocorre uma despressurizarão rápida, é esta despressurizarão 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 continuamente. Este tipo de destilação só permite um grau de separação razoável se a diferença de volatilidade entre os dois compostos que serão separados for elevada. Pode-se ter uma ideia deste esquema na figura 2 que se encontra abaixo.

Figura 2: Esquema de Destilação Flash.

Destilação Fracionada

As operações descritas até agora propiciam pouco enriquecimento do vapor produzido, a não ser que se opere com vários estágios. Porém, neste caso o custo do equipamento viria a ser muito alto. Na destilação fracionada opera-se com vaporizações e condensações sucessivas num equipamento de menor custo, conhecido como coluna de fracionamento. Este tipo de destilação é empregado quando a diferença entre os pontos de ebulição dos líquidos da mistura é menor e quando se deseja um destilado com maior teor de pureza. A coluna de destilação fracionada cria várias regiões de equilíbrio líquido-vapor, enriquecendo a fração do componente mais volátil da mistura na fase de vapor.

Há colunas de fracionamento de pratos e de enchimento. No primeiro caso a coluna tem um casco cilíndrico vertical alongado, no interior do qual há certo número de pratos ou bandejas horizontais. A alimentação é feita num ponto intermediário, podendo