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Destilação

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  • *IntroduoA destilao como opo de um processo unitrio de separao, vem sendo utilizado pela humanidade desde o perodo que passa pela era dos antigos alquimistas.O que, como, quando e porque podemos utilizar esta operao objeto de intenso estudo.O enfoque atual do processo de destilao centrado na busca pela eficincia e consequentemente reduo de energia. objetivo desta parte da disciplina, capacitar estudantes do curso de qumica, nos processos produtivos de unidades purificadoras, atravs do melhor entendimento dos fenmenos observados.

  • *Principais DefiniesTemperatura de ebulio: temperatura na qual, a uma determinada presso, uma substncia experimenta uma mudana do estado lquido para o estado vapor.Temperatura de ponto de bolha: temperatura na qual uma determinada mistura lquida apresenta a formao da 1 bolha de vapor.Temperatura de ponto orvalho: temperatura na qual uma determinada mistura gasosa apresenta a formao da 1 gota de lquido.* Obs: no caso de componentes puros o ponto de bolha coincide com o ponto de ebulio e o ponto de orvalho com o ponto de condensao.

  • *Principais DefiniesPresso Parcial: a presso parcial de um gs num recipiente contendo uma mistura gasosa definida como a presso que esse gs exerceria se estivesse sozinho no recipiente.Presso de vapor: suponha um lquido num recipiente fechado. As molculas do lquido esto em constante agitao e aquelas que se encontrarem na superfcie livre tem um tendncia natural de escaparem da fase lquida, formando uma fase vapor. Quando este fenmeno ocorre, um estado de equilbrio atingido, e, a presso exercida pelo vapor formado chamada de presso de vapor do lquido a temperatura T, desde que a temperatura seja mantida constante.Vcuo: ocorre quando a presso de um determinado meio menor que a presso externa a ele. (geralmente essa presso externa a atmosfrica, ou seja 1 atm).

  • *Principais DefiniesCalor: a energia trmica em trnsito, que transferida entre os corpos, a diferentes temperaturas.Calor latente: o calor envolvido na mudana de estado fsico numa dada presso sem alterar a temperatura de uma unidade do fluido.Calor sensvel: o calor responsvel pelo aquecimento ou resfriamento de uma dada massa de fluido.Estado gasoso: observado quando existe uma baixa atrao intermolecular, permitindo movimentao rpida e independente entre as molculas.

  • *Principais DefiniesEstado lquido:caracterizado por possuir um estado intermedirio de interao molecular, entre o gs e um slido.Estado slido: alta interao entre suas molculas e forma definida.Vapor saturado: o vapor que em determinadas condies de temperatura e presso se encontra com sua fase lquida, o chamando equilbrio lquido-vapor.Vapor superaquecido: o vapor saturado seco fora da fase de equilbrio, estando numa temperatura superior a temperatura de saturao (ebulio).

  • *Principais DefiniesLquido saturado: o lquido que em certas condies de presso e temperatura se encontra em equilbrio com a sua fase vapor.Lquido subresfriado: o lquido que sob certas condies de presso se encontra fora da fase de equilbrio estando numa temperatura de saturao.Equilbrio lquido-vapor (ELV): uma mistura lquida est em equilbrio com seu vapor quando o n de molculas do estado lquido que passa para o vapor igual ao n de molculas do estado vapor que passa para o lquido.Entalpia: o calor absorvido ou liberado a presso constante. Como entalpia uma funo de estado, seu valor depende somente do contedo de calor dos estado inicial e final.

  • *DestilaoConceito: uma operao que visa separar os componente de uma fase lquida atravs de sua vaporizao parcial. Os vapores so mais ricos nos componentes mais volteis do que no liquido, o que possibilita a separao de fraes enriquecidas nos componentes desejados.Este processo de separa de lquidos uma das operaes bsicas mais importantes da indstria , que possibilita separa os componentes de uma mistura lquida na forma de substncias puras.Processo: as operaes de destilao realizam-se em estgios nos quais duas correntes (um lquido e um vapor) entram em contato para produzir duas outras corrente cujas composies diferem das originais.De um modo geral, o vapor que sai de um estgio acha-se enriquecido nos componente mais volteis. O lquido por sua vez, sai com menor quantidade de volteis do que o lquido alimentado.

  • *Curvas de EquilbrioOs clculos de destilao ficam mais simples quando os dados de equilbrio so postos numa curva y vs x, denominada curva de equilbrio, onde y a frao molar na fase vapor e x e a frao molar na fase lquida.Podemos tambm utilizar a curva de equilbrio no processo de destilao para determinar as condies de equilbrio para cada prato.Um dos mtodos para calcular o n de pratos tericos necessrios para realizar a separao, o de McCabe-Thile.

  • *DefiniesAzeotropia: propriedade na qual o lquido em ebulio de uma mistura, forma um vapor que tem exatamente a mesma composio, portanto no podendo separa os componentes desta mistura como o ponto de ebulio determinado:azetropo de mnimo ponto de ebulio : ocorre quando o azetropo formado tem um ponto de ebulio menor que os dos componentes separadamente.azetropo de mximo ponto de ebulio : ocorre quando o azetropo formado tem um ponto de ebulio maior que os dos componentes separadamente.Volatilidade: um parmetro que indica a maior ou menor tendncia de uma substncia passar do estado lquido para o vapor. Portanto, quanto maios a presso de vapor de uma substncia maior sua volatilidade, pois maior ser a tendncia de sua molculas passarem do estado lquido para o estado vapor.volatilidade relativa : definida como a razo da volatilidade entre dois componentes.

  • *Tipos de DestilaoUma destilao pode ser conduzida de uma variedade de modos, cada um dos quais apresenta vantagem e desvantagens numa determinada situao particular. Observa-se, todavia, que os diversos modos de operar so modificaes dos seguintes mtodos que podem ser considerados fundamentais:diferencialde equilbrio (FLASH)por arraste de vaporfracionada extrativaazeotrpica

  • *Destilao DiferencialEsta operao tambm conhecida como destilao Rayleigh ou simples, descontnua. A carga colocada no fervedor e aquecida at sua temperatura de ebulio. Imediatamente depois vapor formado atravs de um condensador. Tanto o vapor, que se encontra enriquecido no componente mais , como o lquido do fervedor podem ser o produto da operao podem ser o produto da operao.A aparelhagem utilizada consta de um fervedor que vai vaporizando a carga, e de um condensador. No laboratrio esta operao realizada num balo de vidro de pescoo curto no qual adaptado o condensador.

  • *Destilao de Equilbrio tambm chamada de destilao FLASH, podendo ser realizada em batelada ou em operao contnua. Este segundo modo de operar mais freqente.A alimentao lquida preaquecida alimentada num tanque de expanso, no qual uma parte do lquido vaporiza. O vapor produzido e o lquido no vaporizado so retirado continuamente do tanque logo que se forma.Vrias unidades do tipo descrito podero ser utilizadas em srie, de modo a ser realizada operao multiestgio a fim de aumentar a flexibilidade deste tipo de operao.

  • *Destilao por arraste um mtodo variante de destilao simples, consiste em injetar vapor vivo no fervedor em vez de realizar o aquecimento atravs de um trocador.O vapor que sai da mistura arrasta preferencialmente o componente mais voltil.Este mtodo bastante comum, sendo conhecido tambm pelo nome de destilao com vapor.Seu maior emprego a vaporizao de misturas com caractersticas desfavorveis de transferncia da calor ou de lquidos que se decompem quando destilados normalmente presso atmosfrica. utilizada para misturas lquidas insolveis no solvente.

  • *Destilao FracionadaAs operaes at agora descritas propiciam pouco enriquecimento do vapor produzido.Na destilao fracionada opera-se com vaporizaes e condensaes sucessivas num equipamento de menor custo, conhecido como coluna de fracionamento.S poder ser utilizada quando os componentes da mistura tiver pontos de ebulio bem diferentes.As colunas de fracionamento podem ser:partosrecheioEste tipo de destilao pode ser efetuada em batelada ou continuamente.

  • *Torres de PratosO contato lquido-vapor feito em estgios, isto , o vapor entra em contato com o lquido a intervalos determinados.Tipos de Pratos:perfuradosvalvuladosZonas de uma coluna:zona de stripping ou esgotamento : so estgios nos quais a concentrao de componentes menos volteis esto na corrente lquida, de maneira geral, a zona de stripping encontra-se abaixo do ponto de alimentao.Zona de retificao ou enriquecimento : so estgios nos quais a concentrao dos componentes mais volteis esto na fase vapor, normalmente esta zona encontra-se acima do prato de alimentao.

  • *Tipos de Fluxo em uma BandejaO fluxo em uma bandeja admite dos regimes diferentes: regime com formao de spray e formao de espuma.Do ponto de vista do fluxo sob a bandeja, podemos ter:fluxo cruzado : o lquido entra por um dos lados do prato, percorre- e desce para o prato inferior pelo outro lado.fluxo dividido : usado em torres de grande dimetro, o lquido entra no centro e flui para extremidades, de onde cai para o prato inferior, onde o fluxo ser das extremidades para o centro.fluxo radial : proporciona boa distribuio, sendo utilizvel em torres grandes; sua desvantagem o alto custo inicialfluxo cascata : usado em torres de grande dimetro, a fim de evitar o grande gradiente de altura de lquido, que seria prejudicial ao fracionamento, constri-se o prato em degraus, evitando grandes variaes de nvel.

  • *Coluna de RecheioTorre de recheio: o contato entre o lquido-vapor contnuo, ou seja, ao longo de todo equipamento no h espao em que no haja o contato.As colunas recheadas so preferidas nas operaes em que colunas de dimetros relativamente pequenos, inferiores a 500 mm, so suficientes para operar