Curso de Farmácia
Operações Unitárias em Indústria
Prof.a: Msd Érica Muniz
6°/7° Período
DESTILAÇÃO
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Introdução
• A destilação como opção de um processo
unitário de separação, vem sendo utilizado pela
humanidade desde o período que passa pela
era dos antigos alquimistas.
• O que, como, quando e porque podemos
utilizar esta operação é objeto de intenso
estudo.
• O enfoque atual do processo de destilação é
centrado na busca pela eficiência e
consequentemente redução de energia.
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Principais Definições
• Temperatura de ebulição: temperatura na qual, a uma
determinada pressão, uma substância experimenta
uma mudança do estado líquido para o estado vapor.
• Temperatura de ponto de bolha: temperatura na qual
uma determinada mistura líquida apresenta a
formação da 1ª bolha de vapor.
• Temperatura de ponto orvalho: temperatura na qual
uma determinada mistura gasosa apresenta a
formação da 1ª gota de líquido.
* Obs: no caso de componentes puros o ponto de bolha
coincide com o ponto de ebulição e o ponto de orvalho
com o ponto de condensação.
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Principais Definições
• Pressão Parcial: a pressão parcial de um gás num
recipiente contendo uma mistura gasosa é definida
como a pressão que esse gás exerceria se estivesse
sozinho no recipiente.
• Pressão de vapor: suponha um líquido num recipiente
fechado. As moléculas do líquido estão em constante
agitação e aquelas que se encontrarem na superfície
livre tem um tendência natural de escaparem da fase
líquida, formando uma fase vapor. Quando este
fenômeno ocorre, um estado de equilíbrio é atingido, e,
a pressão exercida pelo vapor formado é chamada de
pressão de vapor do líquido a temperatura T, desde que
a temperatura seja mantida constante.
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Principais Definições
• Vácuo: ocorre quando a pressão de um
determinado meio é menor que a pressão
externa a ele. (geralmente essa pressão
externa é a atmosférica, ou seja 1 atm).
• Calor: é a energia térmica em trânsito, que é
transferida entre os corpos, a diferentes
temperaturas.
Principais Definições
• Calor latente: é o calor envolvido na mudança de
estado físico numa dada pressão sem alterar a
temperatura de uma unidade do fluido.
• Calor sensível: é o calor responsável pelo
aquecimento ou resfriamento de uma dada massa
de fluido.
• Estado gasoso: observado quando existe uma baixa
atração intermolecular, permitindo movimentação
rápida e independente entre as moléculas.
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Mudança de Fase
Principais Definições
• Estado líquido:caracterizado por possuir um estado
intermediário de interação molecular, entre o gás e
um sólido.
• Estado sólido: alta interação entre suas moléculas e
forma definida.
• Vapor saturado: é o vapor que em determinadas
condições de temperatura e pressão se encontra com
sua fase líquida, o chamando equilíbrio líquido-vapor.
• Vapor superaquecido: é o vapor saturado seco fora da
fase de equilíbrio, estando numa temperatura superior
a temperatura de saturação (ebulição).
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Principais Definições
• Líquido saturado: é o líquido que em certas condições de pressão
e temperatura se encontra em equilíbrio com a sua fase vapor.
• Líquido subresfriado: é o líquido que sob certas condições de
pressão se encontra fora da fase de equilíbrio estando numa
temperatura de saturação.
• Equilíbrio líquido-vapor (ELV): uma mistura líquida está em
equilíbrio com seu vapor quando o nº de moléculas do estado
líquido que passa para o vapor é igual ao nº de moléculas do
estado vapor que passa para o líquido.
• Entalpia: é o calor absorvido ou liberado a pressão constante.
Como entalpia é uma função de estado, seu valor depende
somente do conteúdo de calor dos estado inicial e final.
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Destilação
• Conceito: é uma operação que visa separar os
componente de uma fase líquida através de sua
vaporização parcial. Os vapores são mais ricos
nos componentes mais voláteis do que no
liquido, o que possibilita a separação de frações
enriquecidas nos componentes desejados.
• Este processo de separa de líquidos é uma das
operações básicas mais importantes da
indústria , que possibilita separa os
componentes de uma mistura líquida na forma
de substâncias puras.
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Destilação
• Processo: as operações de destilação realizam-se
em estágios nos quais duas correntes (um líquido
e um vapor) entram em contato para produzir
duas outras corrente cujas composições diferem
das originais.
• De um modo geral, o vapor que sai de um estágio
acha-se enriquecido nos componente mais
voláteis. O líquido por sua vez, sai com menor
quantidade de voláteis do que o líquido
alimentado.
Curvas de Equilíbrio
• Os cálculos de destilação ficam mais simples
quando os dados de equilíbrio são postos numa
curva y vs x, denominada curva de equilíbrio,
onde y é a fração molar na fase vapor e x e a
fração molar na fase líquida.
• Podemos também utilizar a curva de equilíbrio no
processo de destilação para determinar as
condições de equilíbrio para cada prato.
• Um dos métodos para calcular o nº de pratos
teóricos necessários para realizar a separação, é o
de McCabe-Thile.
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Curva de Equilíbrio
Definições
• Azeotropia: propriedade na qual o líquido em ebulição
de uma mistura, forma um vapor que tem exatamente
a mesma composição, portanto não podendo separa
os componentes desta mistura como o ponto de
ebulição determinado:
– azeótropo de mínimo ponto de ebulição : ocorre quando o
azeótropo formado tem um ponto de ebulição menor que
os dos componentes separadamente.
– azeótropo de máximo ponto de ebulição : ocorre quando o
azeótropo formado tem um ponto de ebulição maior que os
dos componentes separadamente.
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Volatilidade
• Volatilidade: é um parâmetro que indica a
maior ou menor tendência de uma substância
passar do estado líquido para o vapor.
Portanto, quanto maior a pressão de vapor de
uma substância maior é sua volatilidade, pois
maior será a tendência de sua moléculas
passarem do estado líquido para o estado
vapor.
– volatilidade relativa : é definida como a razão da
volatilidade entre dois componentes.
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Tipos de Destilação
• Uma destilação pode ser conduzida de uma variedade
de modos, cada um dos quais apresenta vantagem e
desvantagens numa determinada situação particular.
Observa-se, todavia, que os diversos modos de operar
são modificações dos seguintes métodos que podem
ser considerados fundamentais:
– diferencial
– de equilíbrio (FLASH)
– por arraste de vapor
– fracionada
– extrativa
– azeotrópica
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Destilação Diferencial
• Esta operação também é conhecida como destilação Rayleigh
ou simples, é descontínua. A carga é colocada no fervedor e
aquecida até sua temperatura de ebulição. Imediatamente
depois vapor formado através de um condensador. Tanto o
vapor, que se encontra enriquecido no componente mais ,
como o líquido do fervedor podem ser o produto da
operação.
• A aparelhagem utilizada consta de um fervedor que vai
vaporizando a carga, e de um condensador. No laboratório
esta operação é realizada num balão de vidro de pescoço
curto no qual é adaptado o condensador.
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Destilação de Equilíbrio
• É também chamada de destilação FLASH, podendo
ser realizada em batelada ou em operação contínua.
Este segundo modo de operar é mais frequente.
• A alimentação líquida preaquecida é alimentada num
tanque de expansão, no qual uma parte do líquido
vaporiza. O vapor produzido e o líquido não
vaporizado são retirado continuamente do tanque
logo que se forma.
• Várias unidades do tipo descrito poderão ser
utilizadas em série, de modo a ser realizada operação
multiestágio a fim de aumentar a flexibilidade deste
tipo de operação.
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Destilação por arraste
• É um método variante de destilação simples, consiste em
injetar vapor vivo no fervedor em vez de realizar o
aquecimento através de um trocador.
• O vapor que sai da mistura arrasta preferencialmente o
componente mais volátil.
• Este método é bastante comum, sendo conhecido também
pelo nome de destilação com vapor.
• Seu maior emprego é a vaporização de misturas com
características desfavoráveis de transferência da calor ou de
líquidos que se decompõem quando destilados
normalmente à pressão atmosférica.
• É utilizada para misturas líquidas insolúveis no solvente.
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