Destilação Fracionada: Processo, Aplicações
A destilação fracionada é um processo físico que emula a técnica de destilação simples, baseada no ponto de ebulição da espécie e utilizada para separar misturas homogêneas de várias substâncias que estão em fase líquida ou misturas heterogêneas de tipo sólido-líquido. não volátil
Nesse sentido, o método de destilação fracionada envolve a evaporação de espécies líquidas, a condensação das espécies mais voláteis em ordem crescente de seu ponto de ebulição e a subsequente coleta da substância que inicialmente se desejava obter.
É um método usado há séculos nas civilizações humanas de forma rudimentar. A eficiência da destilação permite que continue a ser utilizada hoje tanto no campo industrial como nos laboratórios.
O princípio desta técnica é usado em um grande número de aplicações em diferentes campos da ciência ou da indústria.
Processo
Como indicado acima, a destilação fracionária consiste na separação de uma solução em seus constituintes que estão no estado líquido, com base na diferença entre seus pontos de ebulição e sendo aplicada quando essa diferença é menor que cerca de 25 ° C.
Desta forma, quando uma mistura é colocada em aquecimento, cujos pontos de ebulição diferem consideravelmente, ao atingir a temperatura de ebulição do componente mais volátil, será formada uma fase de vapor, que conterá principalmente esta substância no início.
Então, conforme a temperatura continua a subir e com o passar do tempo, múltiplos ciclos de evaporação e condensação ocorrem continuamente (cada ciclo é conhecido como "placa teórica"), até que o constituinte com o menor ponto de ebulição emerge primeiro.
Em cada ciclo, a constituição da fase de vapor encontrada na coluna acumula uma quantidade maior do componente de maior volatilidade, pelo que esta substância está essencialmente no seu estado puro quando atinge o topo da coluna de fraccionamento.
Equipamento de destilação fracionada
Nos laboratórios, utiliza-se um dispositivo, que consiste primeiro de um frasco ou esfera de destilação de vidro, no qual a solução colocada diretamente em aquecimento é colocada. Dentro deste balão, algumas pedras ferventes são colocadas para controlar este processo.
Esse frasco é acoplado a uma coluna de fracionamento por meio de um conector de três vias, onde o comprimento da coluna determina a conclusão da destilação.
Ou seja, quanto mais longa a coluna, mais eficaz será a separação. Além disso, um termômetro é necessário para registrar a temperatura enquanto o tempo está passando, para que seja possível controlar o processo de destilação.
Além disso, a estrutura interna da coluna é projetada para simular várias destilações sucessivas simples, o que acontece porque o vapor sobe gradualmente através da coluna, condensa-se temporariamente na parte superior e sobe novamente de forma repetida.
Em seguida, a saída dessa coluna é conectada a um condensador que causa o resfriamento do vapor da substância separada e purificada.
Este é armazenado em um recipiente específico para coletá-lo, aumentando a temperatura novamente até atingir o ponto de ebulição do próximo componente, o segundo mais volátil, repetindo o processo descrito, no qual cada componente é armazenado em um recipiente específico para ele.
Aplicações
Sendo um dos métodos mais importantes e mais utilizados na separação de misturas líquidas, esta técnica de separação física tem muitos benefícios que são observados no grande número de aplicações que foram dadas tanto na indústria como no laboratório.
- Começando com os usos em escala industrial de destilação fracionada, nas instalações de refino de petróleo é utilizado na separação do petróleo bruto nas frações que o compõem.
Nesse sentido, é utilizado para obter e processar o gás natural extraído nesses processos industriais. Além disso, é utilizado em plantas químicas e processos petroquímicos para o processamento de substâncias como o fenol ou o formaldeído.
- É usado em plantas de separação de ar criogênico para decompor o ar da atmosfera em seus constituintes principais.
- A destilação fracionada é usada para a dessalinização da água do mar.
- Em escala laboratorial, é utilizado na purificação de reagentes e produtos, como na produção de ciclopentadieno através da destilação de diciclopentadieno comercial.
- É usado para reciclar solventes que já foram utilizados, através de purificação através desta técnica.
Destilação fracionada de petróleo
No caso do petróleo, a destilação fracionada é realizada em equipamentos enormes, chamados de torres de destilação, que emulam as colunas de fracionamento e são projetados especificamente para a separação do petróleo bruto em diferentes cortes ou correntes de acordo com sua faixa. de ferver.
Esta faixa de ebulição refere-se à faixa dos pontos de ebulição de cada fração separada, pois são misturas de hidrocarbonetos com diferentes componentes e, portanto, possuem diferentes pontos de ebulição.
Antes de entrar na torre de destilação, o óleo cru é aquecido a uma temperatura de aproximadamente 400 ° C, para vaporizar esta substância e para ser separado na coluna em ordem crescente de sua faixa de ebulição.
Desta forma, os cortes mais voláteis, como gases (propano, butano ...), gasolina e nafta, estão na parte superior da coluna e, à medida que você desce, encontrará as correntes mais "pesadas", como lubrificantes ou componentes residuais.
Algumas frações extraídas da torre (como a gasolina) são adicionadas e melhoradas para posterior comercialização; outros cortes, como o diesel, são usados como combustível ou ração para outros processos dentro da indústria.
Outras correntes, como substâncias residuais, são introduzidas em outros processos que as re-separam em seus constituintes e lhes dão outros usos, ou aumentam seu valor comercial.
