Destilação Fracionada

O que é

A destilação fracionada é a separação de uma mistura nas suas partes componentes, ou frações, a separação dos compostos químicos por seu ponto de ebulição por aquecimento a uma temperatura à qual uma ou mais frações do composto irá vaporizar. Ele usa a destilação para fracionar.

Geralmente, os componentes têm pontos de ebulição que diferem em menos de 25 ° C a partir de um ao outro, sob uma pressão de uma atmosfera. Se a diferença de pontos de ebulição é superior a 25 ° C, uma destilação simples é tipicamente utilizado.

A destilação fracionada

A destilação fracionada difere da destilação apenas pelo facto de separar uma mistura em várias partes diferentes, denominadas frações. Uma alta coluna é montada acima da mistura, com vários condensadores saindo em diferentes alturas. A coluna está quente na parte inferior e esfria na parte superior. As substâncias com pontos de ebulição elevados condensam-se no fundo e as substâncias com pontos de ebulição baixos condensam-se no topo.

Como a destilação, a destilação fracionada funciona porque as diferentes substâncias na mistura têm diferentes pontos de ebulição.

Características

A destilação fracionada apresenta algumas características diferentes da destilação simples, sendo muito utilizada na indústria química.

A destilação fracionada é um processo de separação onde se utiliza uma coluna de fracionamento na qual é possível realizar a separação de diferentes componentes que apresentam diferentes pontos de ebulição, presentes em uma mistura.

Na destilação simples, a diferença entre pontos de ebulição tem de ser de pelo menos cerca de 10ºC, no entanto, numa destilação fracionada estes podem ser mais próximos).

Trata-se de um processo de rejuvenescimento, separação e loteamento dos produtos da mistura e é empregada quando os pontos de ebulição dos componentes de uma mistura são próximos e não é possível realizar uma destilação simples. A coluna de fracionamento torna esta destilação um pouco mais complexa, exigindo mais tempo e mais energia para a separação.

Neste processo existe uma coluna de fracionamento que cria várias regiões de equilíbrio líquido-vapor, levando a uma série de micro destilações simples sucessivas, enriquecendo a fração do componente mais volátil da mistura na fase de vaporização.

Na destilação simples, notamos que nas primeiras frações do destilado, temos uma composição mais rica do componente mais volátil. Conforme o processo se mantém, temos o surgimento gradual do componente menos volátil, que impurifica o anterior. Quando a diferença dos pontos de ebulição dos compostos é alta, podemos, no entanto, prever esta etapa. Mas, em misturas de compostos onde ambos apresentam pontos de ebulição próximos, necessitaríamos de realizar inúmeras vezes este processo. Assim, torna-se uma vantagem a utilização de uma coluna de fracionamento, realizando a destilação fracionada.

Neste método, usa-se um balão de destilação, uma coluna de destilação, um condensador e um recipiente para recolher o destilado. 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 arrefecendo ao longo da mesma, acabando por condensar. Com a condensação, o composto volta à forma líquida, que retorna à fonte de calor. Vapores sobem continuamente pela coluna e acabam por encontrar-se com o líquido. Parte deste rouba o calor do vapor ascendente e torna a vaporizar-se. Este ciclo 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, gerando sucessivas destilações simples. 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.

A atenção à temperatura é importante. A cada salto de temperatura no termómetro, devem-se recolher os destilados correspondentes.

Este método de separação é muito comum em refinarias de petróleo, para extrair diversos componentes que diferem muito pouco no seu ponto de ebulição, tais como o asfalto, gasolina, gás de cozinha (propano, butano), entre outros. Nestas separações são empregues colunas de aço de grande diâmetro, compostas de pratos ou de seções recheadas. Os internos, sejam pratos, chicanas ou recheios, tem como função colocar as fases vapor e líquido em contato, de modo a 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.

Processo

A destilação fracionária é o processo de tomar uma mistura química e de usar o calor separar para fora os vários componentes nessa mistura. Quando você pensa neste processo, a primeira palavra que deve vir à mente é a separação. Em outras palavras, como um químico no laboratório, você usaria este processo quando você está interessado em isolar um ou mais compostos presentes em uma amostra mista contendo apenas dois e até uma infinita quantidade de compostos.

Como o calor é utilizado nesta técnica de separação, os pontos de ebulição desempenham um papel muito importante na destilação fracionada. Essencialmente, você é capaz de determinar qual dado componente é separado da mistura por seu ponto de ebulição. Lembre-se que o ponto de ebulição é uma propriedade física. Especificamente, é a temperatura à qual ocorre uma mudança de fase de líquido para vapor

Em síntese: para separarmos uma mistura de produtos, utilizamos de uma propriedade físico-química: o ponto de ebulição, ou seja, a certa temperatura o produto irá evaporar. A destilação fracionada é um processo de aquecimento, separação e esfriamento dos produtos.

O Processo de Destilação Fracionária

Quando a substância com o ponto de ebulição mais baixo tiver sido removida, a temperatura pode ser elevada e o processo de destilação repetido com a substância com o próximo ponto de ebulição mais baixo.

O processo de obtenção de porções (ou frações), desta forma é um tipo de destilação fracionada. Um método mais eficiente de destilação fracionada envolve a colocação de um tubo vertical chamado uma coluna de fracionamento entre o balão e o condensador.

A coluna é cheia com muitos objetos nos quais o vapor pode condensar e reevaporar repetidamente à medida que se move em direção ao topo, destilando efetivamente o vapor muitas vezes. As substâncias menos voláteis no vapor tendem a correr de volta para baixo na coluna depois de se condensarem, concentrando-se perto do fundo. Os mais voláteis tendem a reevaporar e manter movendo para cima, concentrando-se perto do topo. Devido a isso a coluna pode ser aproveitada em vários níveis para extrair diferentes frações.

A destilação fracionada é vulgarmente utilizada na refinação de petróleo, sendo algumas das frações assim obtidas gasolina, benzeno, querosene, óleos combustíveis, óleos lubrificantes e parafina.

Separação

Destilação fracionada é um processo de separação de misturas homogêneas, onde se utiliza uma coluna de fracionamento na qual é possível efetuar a separação de diferentes componentes (com diferentes pontos de ebulição) presentes em uma mistura.

Esse tipo de destilação serve para realizar a separação em uma mistura de produtos, utilizando uma propriedade física que é o ponto de ebulição. Ela é um processo de aquecimento, separação e esfriamento dos produtos e é empregada quando a diferença entre os pontos de ebulição dos líquidos da mistura é menor.

Neste método de destilação, usa-se um balão de destilação, uma coluna de Vigreux (coluna de destilação, quando em indústria), um condensador e um receptor.

A mistura a ser purificada é colocada no balão de destilação, que é aquecido. O calor quente gerado sobe pela coluna, mas vai se resfriando ao longo dela e acaba por condensar-se. Com a condensação, forma-se um líquido, que escorre para baixo pela coluna, em direção à fonte de calor. Vapores sobem continuamente pela coluna e acabam por encontrar-se com o líquido. Parte desse líquido rouba o calor do vapor ascendente e torna a vaporizar-se. A uma certa altura um pouco acima da condensação anterior, o vapor torna a condensar-se e escorrer para baixo. Esta seqüência é um ciclo que ocorre repetidas vezes por 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.

A cada salto de temperatura no termômetro, devem-se recolher os destilados correspondentes.

Esse tipo de destilação é muito comum em refinarias de petróleo.

Definição

A destilação fracionada , serve para realizar a separação em uma mistura de produtos, utilizando a propriedade física ponto de ebulição.

Ela é um processo de aquecimento, separação e esfriamento dos produtos e é empregada quando a diferença entre os pontos de ebulição dos líquidos da mistura é menor. Um aparelho mais sofisticado e um pouco mais de tempo são necessários.

No aparelho de destilação fracionada existe uma coluna de fracionamento que cria várias regiões de equilíbrio líquido – vapor, enriquecendo a fração do componente mais volátil da mistura na fase de vapor.

Neste método de destilação, usa – se um balão de destilação (alambique, ou refervedor, dependendo da escala de produção), uma coluna de Vigreux (coluna de destilação, quando em indústria), 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 por condensar-se. Com a condensação, forma-se um líquido, que escorre para baixo pela coluna, em direção à fonte de calor. Vapores sobem continuamente pela coluna e acabam por encontrar-se com o líquido. Parte desse líquido rouba o calor do vapor ascendente e torna a vaporizar-se. A uma certa altura um pouco acima da condensação anterior, o vapor torna a condensar-se 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 conta to entre o líquido e o vapor no interior da coluna, mais completa é a separação e mais purificada é a matéria final.

A atenção à temperatura é importante. A cada salto de temperatura no termômetro, devem-se recolher os destilados correspondentes.

Ela é muito comum em refinarias de petróleo, para extrair diversos tipos de compostos, como o asfalto, gasolina, gás de cozinha entre outros.

Nestas separações são empregadas colunas de aço de grande diâmetro, compostas de pratos ou de seçoes recheadas. Os internos, sejam pratos, chicanas ou recheios, tem como função colocar as fases vapor e líquido em contato, de modo a que ocorra a transferência de massa entre elas. Ao longo da coluna, a fase vapor vai se enriquecendo com os com postos mais voláteis, enquanto a fase líquida se concentra com os compostos mais pesados de maior ponto de ebulição.

Aplicações industriais da destilação fracionada

É bastante utilizada empregada na refinação do petróleo. Na maioria dos casos é um processo continuo. Novas matérias-primas estão sempre a ser alimentadas na coluna de destilação e os produtos da separação estão sempre a ser removidos. A menos que o processo seja perturbado devido a mudanças nas matérias primas, calor, temperatura ambiente, ou condensação, a quantidade de matéria prima a ser adicionada e o volume de produto a ser retirado são normalmente iguais.

A destilação industrial é tipicamente realizada em grandes colunas cilíndricas verticais conhecidas como “torres de destilação ou fracionamento” ou “colunas de destilação”, com diâmetro variando entre 65 cm a até 6 metros, e altura de 6 a 60 metros ou mais. Tais torres possuem escoadouros de líquidos intervalados na coluna, os quais permitem retirar diferentes frações ou produtos que possuem diferentes pontos de ebulição. Os produtos mais leves (aqueles com pontos de ebulição mais baixo) saem do topo da coluna e os produtos mais pesados (aqueles como o ponto de ebulição mais alto) saem da parte inferior da coluna.

As torres industriais de grande escala usam o refluxo para atingir uma separação mais completa dos produtos. O refluxo refere-se a uma porção do liquido condensado de uma torre de fracionamento que retorna para a parte superior da torre.

A destilação fracionada é também usada na separação do ar, produzindo oxigênio líquido, nitrogênio (ou azoto) líquido, e árgon de elevada pureza. A destilação de clorosilano também possibilita a produção de silício de alta pureza usada como um semicondutor.

Fonte: academics.wellesley.edu/br.geocities.com/www.colegiosaofrancisco.com.br