A destilação é um método para separar componentes de uma mistura líquida, aproveitando as diferenças de ponto de ebulição. É uma separação líquido-gás e envolve a vaporização e a subseqüente condensação de cada líquido. Existem alguns benefícios da destilação fracionada em relação à destilação simples.
Os tipos comuns de destilação são a destilação simples, a destilação fracionada, a destilação a vácuo e a destilação a vapor. Eles diferem principalmente na configuração do aparelho e em suas aplicações.
A destilação fracionada é mais eficiente do que a destilação simples em separação devido a um grande número de pratos teóricos. É um processo importante na química, na indústria e na ciência alimentar. Os usos da destilação fracionada incluem processos como dessalinização, refino de petróleo bruto e purificação química.
Tipos de destilação
A destilação simples é eficaz apenas para líquidos cujos pontos de ebulição diferem em mais de 30 ° C. Pelo contrário, a destilação fracionada é adequada para separações mais desafiadoras, onde a diferença do ponto de ebulição é inferior a 30 ° C.
Teoria da destilação fracionada
Para entender como funciona a destilação fracionada, é preciso saber Lei de Raoult, que afirma que a pressão de vapor de uma solução depende da pressão de vapor de cada componente e da fração molar do componente na solução. Enquanto mantém a pressão constante, pode-se gerar um diagrama de composição de temperatura.
•••Modificado de Laboratory Technique in Organic Chemistry (Quarta Edição, 2014): páginas 173-206
Para uma mistura de pentano-hexano a uma pressão atmosférica, uma mistura líquida inicial (L1) de hexano (bp = 69 ° C) e pentano (bp = 36 ° C) ferve a 48 ° C para produzir vapor V1, que se condensa para formar L2. Após o primeiro ciclo de vaporização-condensação, a porcentagem de pentano aumentou de 48% para 73%.
eu2 então vaporiza em V2, resultando em um enriquecimento adicional em pentano. eu5, que é o líquido obtido após quatro ciclos, é pentano quase puro. Cada ciclo de vaporização-condensação, também chamado prato teórico, produz uma solução mais pura do componente mais volátil.
Vantagens da destilação fracionada em relação à destilação simples
Em uma configuração de destilação fracionada, uma coluna de fracionamento é normalmente colocada entre o frasco de destilação e a cabeça para aumentar a separação de líquidos da mistura. Essas colunas têm uma área de superfície maior na qual o equilíbrio líquido-vapor pode ocorrer e, portanto, mais pratos teóricos. Exemplos de colunas de fracionamento são Vigreux e colunas de contas de vidro, que possuem de seis a oito pratos teóricos.
Em uma destilação simples, uma coluna de fracionamento não é usada, e o vapor do frasco de destilação vai direto para a condensação. Possui apenas uma ou duas placas teóricas, portanto não seria eficaz para a separação de misturas como L1, que requer mais de quatro ciclos de vaporização-condensação para purificar.
Usos da destilação fracionada
A destilação fracionada é usada em refinarias de petróleo para separar o petróleo bruto em hidrocarbonetos, que têm diferentes números de carbono, pontos de ebulição e aplicações. Alguns dos produtos isolados incluem gasolina, diesel, óleos e ceras. Este método também é usado em fábricas de produtos químicos, processamento de gás natural e fábricas de separação criogênica de ar.
A destilação fracionada também é um técnica comum em laboratórios de química orgânica. Por exemplo, o ciclopentadieno é geralmente vendido como diciclopentadieno porque o ciclopentadieno pode dimerizar espontaneamente para formar diciclopentadieno. A destilação fracionada é freqüentemente usada para reverter o diciclopentadieno para ciclopentadieno.
Impacto Ambiental da Destilação Fracionada
A destilação fracionada por si só não é prejudicial ao meio ambiente. Na verdade, a destilação fracionada converte o petróleo bruto, caso contrário inutilizável, em produtos mais valiosos. No entanto, as refinarias de petróleo, onde a destilação fracionada do petróleo bruto é realizada, podem ser uma fonte de poluição se os produtos colaterais não forem tratados adequadamente de acordo com os regulamentos.
As refinarias são uma importante fonte de poluentes atmosféricos, como partículas, óxidos de nitrogênio e monóxido de carbono. As águas residuais das refinarias também causam poluição da água e do solo ao se depositarem nos aquíferos, solo e lençóis freáticos.
