Destilação Fracionada
O processo de obtenção dos produtos do petróleo.
Para obtermos os derivados do petróleo e os torná-los utilizáveis, o
óleo cru, passa por uma série de processos até atingir seu estado
final, e será, então, consumido.
O que é destilação fracionada?
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 refino:
1- Retirada do sal e da água, que se misturaram ao petróleo.
2 - Aquecimento do óleo em fogo direto a 320ºC e então, começa a se
separar.
3 - Na coluna atmosférica, o petróleo é aquecido junto com vapor de água,
para facilitar a destilação.
4 - Saída dos produtos, já separados..
5 - Produtos consumíveis.
Os pontos de ebulição dos subprodutos do petróleo
FRAÇÃO
INTERVALO DE
TEMPERATURA
PRINCIPAIS
COMPONENTES
GLP
-165º a 30ºC
CH4 C2H6 C3H8 C4H10
Éter do petróleo
30º a 90ºC
C5H12 C6 H14 C7H16
C8H18 C9H20 C10H22
Gasolina
30º a 200ºC
C10H22 C11H24 C12H26
C13H28 C14H30 C15H32
Querosene
175º a 275ºC
Moléculas maiores
Óleos Lubrificantes
175º a 400ºC
Moléculas maiores
Parafina
350ºC
Moléculas maiores
Alcatrão
resíduo
Moléculas maiores
Por essa tabela, podemos perceber que os gases são os primeiros
produtos a se separar do óleo bruto.
DESTILAÇÃO FRACIONADA
INTRODUÇÃO
A destilação fracionada é o método utilizado para separar misturas
homogêneas , do tipo líquido – líquido . Exemplo de mistura deste tipo é o
petróleo , ou uma simples mistura de água e álcool , que será demonstrada a
seguir . Na destilação fracionada os líquidos são separados através de seus
pontos de ebulição , desde que eles não sejam muito próximos . Durante o
aquecimento da mistura , é separado , primeiramente o líquido de menor P.E (
ponto de ebulição ) , depois o líquido de P.E intermediário e sucessivamente
até o líquido de P.E maior .
QUESTÃO DESENCADEADORA
Como separar duas substâncias de uma mistura homogênea , como exemplo ,
água e álcool misturados ?
PREVISÃO DAS HIPÓTESES
Filtração : Pelo próprio nome, você já pode imaginar como se efetua o
processo de filtração: através de um filtro, que retém a parte sólida e deixa
passar a parte líquida. Existem vários tipos de filtros: de algodão, de papel, de
porcelana, etc.
Decantação : Há misturas que, se deixadas por um tempo em repouso, têm
sua parte sólida depositada no fundo do recipiente. Isso pode ser percebido
numa mistura de água com areia ou barro, por exemplo. Você mesmo pode
fazer essa experiência, sem dificuldade. Depois que a parte sólida se depositou
no fundo do recipiente, podemos despejar a parte líquida em um outro
recipiente separando-as.
Evaporação : Nesse caso, trata-se de dois sólidos. Se adicionarmos água a
essa mistura, o sal irá se dissolver. E, então, ao retirarmos a água salgada,
estaremos separando a areia do sal. Se ainda aquecermos a mistura, a água irá
se evaporar, ficando apenas o sal no estado sólido separado da areia .
Destilação : é o processo de separação de uma mistura homogênea,
constítuida por sólido e líquido ou por 2 ou mais líquidos com diferentes
pontos de ebulição.
PROPOSTA DE EXPERIMENTO
Aquecer com manta elétrica o equipamento de destilação até a temperatura de
ebulição do álcool que é em torno de ( 72 ° C a 78 ° C ) .
ORIENTAÇÃO SOBRE A ELABORAÇÃO DO ROTEIRO
Para esse experimento utilizaremos os seguintes materiais :
Manta elétrica , condensador , mangueira , béquer ou erlenmeyer , balão de
destilação , mistura de álcool e água , termômetro . Exemplo de aparelhagem
para destilação fracionada :
O funcionamento da aparelhagem para destilação fracionada é o seguinte :
Utilizando uma coluna de fracionamento como a da figura acima , é
necessário levar alguns fatores em em consideração . Nesta aparelhagem só há
uma passagem para o vapor passar , quando ele é formado no balão
volumétrico , ele passa pelo condensador reto onde é resfriado pela passagem
de água corrente que está com temperatura inferior , se condensa
transformando em líquido que é recolhido no béquer ou erlenmeyer . Serão
montados os equipamentos com o objetivo de compor um sistema de
destilação . Em seguida , inicia-se o aquecimento da manta , e deve –se
atentar à indicação do termômetro que até 78,85 °C o líquido que deverá estar
completamente evaporado é o álcool por ser mais volátil , ou seja por ter um
P.E menor evapora-se mais facilmente do que a água . A partir dessa
temperatura o béquer ou erlenmeyer deve ser trocado , pois à temperatura de
96 ° C a água entra em ebulição . Portanto as duas misturas homogêneas
estarão separadas .
DISCUSSÃO
Não deve – se utilizar o bico de bunsen para o aquecimento , porque o vapor
de álcool pode escapar do sistema e provocar um incêndio . Por isso a manta
elétrica é a mais indicada para evitar possíveis acidentes .
Obs : Devemos adicionar etileno glicol na mistura , pois o mesmo aumentará
o ponto de ebulição da água aumentando a eficiência do experimento . O
elileno glicol deve ser adicionado de 5 a 10% do volume de água .
Deve-se observar que o álcool após destilado não contém água , porque os
pontos de ebulição da água e do álcool são diferentes e há uma diferença de
aproximadamente 20 ° C .
CONCLUSÕES POSSÍVEIS
Os alunos podem concluir que não está havendo uma separação , ou seja , a
mistura que está sendo aquecida está somente transferindo-se de recipiente .
Outros podem confundir-se com relação ao líquido que está evaporando
primeiro , ou seja , podem ficar em dúvida se é a água ou o álcool . E a última
conclusão possível é a correta , ou seja , o líquido de menor P.E o álcool
evapora-se antes da água que tem maior P.E . Para demonstrarmos que houve
separação das misturas água e álcool , podemos molhar um pequeno chumaço
de algodão no recipiente que está a água e outro chumaço no recipiente que
está o álcool puro . Em seguida , com o cuidado de manter os alunos bem
distantes , tentamos colocar fogo no algodão imerso em água , e
posteriormente no algodão imerso em álcool desidratado . O resultado
previsto é que o algodão imerso em água deve não pegar fogo , ou se pegar ,
será com maior dificuldade . No caso do álcool a combustão será com maior
facilidade e a partir dessas observações poderemos argumentar para os alunos
, que realmente houve uma separação das substâncias .
CONCLUSÃO
Após termos posto a " mão na massa " tivemos a seguinte conclusão : Dada a
dificuldade do experimento podemos mostrar ao aluno uma destilação simples
utilizando tinta de carimbo e água , mostrar aos alunos o processo e depois
pedir a eles uma solução para separar água e álcool e como provar que o
álcool e a água estão separados após o experimento .
Temos que explicar com detalhes sobre a função do comprimento do tubo ,
cuja função é separar o vapor de água do vapor de álcool , que possivelmente
possam estar misturados durante a evaporação no tubo .
Contudo , além das observações descritas anteriormente neste reste relatório ,
agora também o aluno teria que observar as seguintes questões ?
. Por que o tubo de fracionamento tem que ser comprido ?
. Qual a diferença entre a destilação fracionada e a destilação simples , feita
com água e anilina ou tinta de carimbo solúvel em água .
Introdução
Vários filmes - como "Assim Caminha a
Humanidade", "Armageddon" e "A Família Buscapé" mostram imagens do petróleo como um
líquido espesso e escuro jorrando para o alto ou fluindo de uma plataforma de perfuração.
Mas quando você coloca gasolina no carro, já deve ter percebido que ela é clara. Além
disso, há muitos outros produtos que derivam do petróleo, incluindo giz de cera, plásticos,
óleo para aquecimento, combustível de jato, querosene, fibras sintéticas e pneus. Como é
possível obter gasolina e todos esses outros produtos a partir do petróleo bruto?
Foto cedida pela Phillips Petroleum Company
Neste artigo, vamos examinar a química e a tecnologia envolvidas no refino de petróleo
bruto para produzir todas essas diferentes coisas.
Petróleo bruto
Em média, o petróleo
bruto contém os seguintes
elementos ou compostos:
 carbono - 84%
 hidrogênio - 14%
 enxofre - de 1 a 3%
(sulfeto de hidrogênio,
sulfetos, dissulfetos,
Petróleo bruto é o termo para o óleo não processado. Ele
também é conhecido apenas como petróleo. O petróleo
bruto é um combustível fóssil, o que significa que ele é
formado pelo processo de decomposição de matéria
orgânica, restos vegetais, algas, alguns tipos de plâncton e
restos de animais marinhos - ocorrido durante centenas de
milhões de anos na história geológica da Terra. Os tipos
de petróleo bruto podem apresentar cores diferentes,
de claros a negro, assim como viscosidades diferentes,
que podem ser semelhantes à água ou quase sólidas.
O petróleo bruto é o ponto de partida para muitas
substâncias diferentes porque contém hidrocarbonetos.
Os hidrocarbonetos são moléculas que contém hidrogênio
e carbono e existem em diferentes tamanhos e
estruturas, com cadeias ramificadas e não ramificadas e
anéis.
Duas características são importantes nos hidrocarbonetos:






enxofre elementar)
nitrogênio - menos
de 1% (compostos
básicos com grupos
amina)
oxigênio - menos de
1% (encontrado em
compostos orgânicos
como o dióxido de
carbono, fenóis,
cetonas e ácidos
carboxílicos)
metais - menos de
1% (níquel, ferro,
vanádio, cobre,
arsênio)
sais - menos de 1%
(cloreto de sódio,
cloreto de magnésio,
cloreto de cálcio)
eles contêm muita energia. Muitos dos produtos
derivados de petróleo bruto como a gasolina, óleo
diesel, parafina sólida e assim por diante são úteis graça a essa energia;
eles podem ter formas diferentes. O menor hidrocarboneto é o metano
(CH4), um gás mais leve do que o ar. Cadeias mais longas contêm cinco
carbonos ou mais e são líquidos; já nas cadeias muito longas há
hidrocarbonetos sólidos, como a cera. Ao ligar quimicamente cadeias de
hidrocarbonetos artificialmente, obtemos vários produtos, que vão da borracha
sintética até o náilon e o plástico de potes para alimentos.
As principais classes de hidrocarbonetos em petróleo bruto incluem:




Parafinas
 fórmula geral: CnH2n+2 (n é um número inteiro, geralmente de 1 a 20)
 as moléculas são cadeias ramificadas ou não
 em temperatura ambiente podem ser gases ou líquidos, dependendo
da molécula
 exemplos: metano, etano, propano, butano, isobutano, pentano,
hexano
Aromáticos
 fórmula geral: C6H5 - Y (Y é uma molécula mais longa e não
ramificada que se conecta a anéis benzênicos)
 estruturas em anel, com um ou mais anéis
 os anéis contêm seis átomos de carbono, com ligações duplas e
simples alternando-se entre os carbonos
 gralmente são líquidos
 exemplos: benzeno, naftaleno
Naftenos ou cicloalcanos
 fórmula geral: CnH2n (n é um número inteiro, geralmente de 1 a 20)
 estruturas em anel, com um ou mais anéis
 os anéis contêm apenas ligações simples entre os átomos de carbono
 em temperatura ambiente, geralmente são líquidos
 exemplos: ciclohexano, metilciclopentano
Outros hidrocarbonetos
 Alcenos
 fórmula geral: CnH2n (n é um número inteiro, geralmente de 1
a 20)
 moléculas de cadeias ramificadas ou não que contêm uma
ligação dupla carbono-carbono

 podem apresentar-se nos estados líquido ou gasoso
 exemplos: etileno, buteno, isobuteno
Dienos e Alcinos
 fórmula geral: CnH2n-2 (n é um número inteiro, geralmente de
1 a 20)
 moléculas de cadeias ramificadas ou não que contêm duas
ligações duplas carbono-carbono
 podem apresentar-se nos estados líquido ou gasoso
 exemplos: acetileno, butadieno
Agora que sabemos os componentes principais do petróleo bruto, vamos ver o que
podemos fazer com ele.
Produtos derivados do petróleo bruto
O petróleo bruto contém centenas de diferentes tipos de hidrocarbonetos misturados e,
para separá-los, é necessário refinar o petróleo
As cadeias de hidrocarbonetos de diferentes tamanhos têm pontos de ebulição que vão
aumentando progressivamente, o que possibilita separá-las através do processo de
destilação. É isso o que acontece em uma refinaria de petróleo. Na etapa inicial do refino,
o petróleo bruto é aquecido e as diferentes cadeias são separadas de acordo com suas
temperaturas de evaporação. Cada comprimento de cadeia diferente tem uma propriedade
diferente que a torna útil de uma maneira específica.
Para entender a diversidade contida no petróleo bruto e o motivo pelo qual o seu refino é
tão importante, veja uma lista de produtos que obtemos a partir do petróleo bruto:






gás de petróleo: usado para aquecer, cozinhar, fabricar plásticos
 alcanos com cadeias curtas (de 1 a 4 átomos de carbono)
 normalmente conhecidos pelos nomes de metano, etano, propano,
butano
 faixa de ebulição: menos de 40°C
 são liquefeitos sob pressão para criar o GLP (gás liquefeito de
petróleo)
nafta: intermediário que irá passar por mais processamento para produzir
gasolina
 mistura de alcanos de 5 a 9 átomos de carbono
 faixa de ebulição: de 60 a 100°C
gasolina: combustível de motores
 líquido
 mistura de alcanos e cicloalcanos (de 5 a 12 átomos de carbono)
 faixa de ebulição: de 40 a 205°C
querosene: combustível para motores de jatos e tratores, além de ser material
inicial para a fabricação de outros produtos
 líquido
 mistura de alcanos (de 10 a 18 carbonos) e aromáticos
 faixa de ebulição: de 175 a 325°C
gasóleo ou diesel destilado: usado como diesel e óleo combustível, além de
ser um intermediário para fabricação de outros produtos
 líquido
 alcanos contendo 12 ou mais átomos de carbono
 faixa de ebulição: de 250 a 350°C
óleo lubrificante: usado para óleo de motor, graxa e outros lubrificantes
 líquido

alcanos, cicloalnos e aromáticos de cadeias longas (de 20 a 50
átomos de carbono)
 faixa de ebulição: de 300 a 370°C
 petróleo pesado ou óleo combustível: usado como combustível industrial,
também serve como intermediário na fabricação de outros produtos
 líquido
 alcanos, cicloalcanos e aromáticos de cadeia longa (de 20 a 70
átomos de carbono)
 faixa de ebulição: de 370 a 600°C
 resíduos: coque, asfalto, alcatrão, breu, ceras, além de ser material inicial para
fabricação de outros produtos
 sólido
 compostos com vários anéis com 70 átomos de carbono ou mais
 faixa de ebulição: mais de 600°C
Você pode ter notado que todos esses produtos têm tamanhos e faixas de ebulição
diferentes. Os químicos tiram vantagem dessas propriedades ao refinar o petróleo. Veja a
próxima seção para descobrir os detalhes deste processo.
O processo
Como já mencionamos, um barril de petróleo bruto é composto por diversos tipos de
hidrocarbonetos. O refino de petróleo separa tudo isso em várias substâncias úteis. Para
isso, os químicos seguem algumas etapas.
1. A maneira mais antiga e comum de separar os vários componentes (chamados de
frações) é usar as diferenças entre as temperaturas de ebulição. Isso é chamado de
destilação fracionada. Basicamente, esquenta-se o petróleo bruto deixando-o
evaporar e depois condensa-se este vapor.
2. Técnicas mais novas usam o processamento químico, térmico ou catalítico em
algumas das frações para criar outras, em um processo chamado de conversão. O
processamento químico, por exemplo, pode quebrar cadeias longas em outras
menores. Isso permite que uma refinaria transforme óleo diesel em gasolina, de
acordo com a demanda por gasolina.
3. As refinarias devem tratar as frações para remover as impurezas.
4. As refinarias combinam as várias frações (processadas e não processadas) em
misturas para fabricar os produtos desejados. Por exemplo, as diferentes misturas de
cadeias podem criar gasolinas com diferentes índices de octanagem.
Foto cedida pela Phillips Petroleum Company
Refinaria de petróleo
Os produtos são armazenados no local até que sejam entregues aos diferentes
compradores, como postos de gasolina, aeroportos e fábricas de produtos químicos. Além
de fazer produtos baseados no petróleo, as refinarias também devem tratar os dejetos
envolvidos nos processos para minimizar a poluição do ar e da água.
Na próxima seção, veremos como separar o petróleo bruto em seus diferentes
componentes.
Destilação fracionada
Os vários componentes do petróleo bruto têm tamanhos,
pesos e temperaturas de ebulição diferentes. Por isso, o
primeiro passo é separar esses componentes. E devido à
diferença de suas temperaturas de ebulição, eles podem
ser facilmente separados por um processo chamado de
destilação fracionada. Veja abaixo as etapas.
1. Aquecer a mistura de duas ou mais substâncias
(líquidos) de diferentes pontos de ebulição a alta
temperatura. O aquecimento costuma ser feito com
vapor de alta pressão para temperaturas de cerca de
Foto cedida Phillips Petroleum
Colunas de destilação em
600°C.
uma refinaria de petróleo
2. A mistura entra em ebulição formando vapor
(gases). A maior parte das substâncias passam para
a fase de vapor.
3. O vapor entra no fundo de uma coluna longa (coluna de destilação fracionada)
cheia de bandejas ou placas.
1. ela possuem muitos orifícios ou proteções para bolhas a fim de permitir a
passagem do vapor
2. as placas aumentam o tempo de contato entre o vapor e os líquidos na
coluna
3. elas ajudam a coletar os líquidos que se formam nos diferentes pontos da
coluna
4. há uma diferença de temperatura pela coluna (mais quente embaixo, mais
frio em cima)
4. O vapor sobe pela coluna.
5. Conforme o vapor sobe pelas placas da coluna, ele esfria.
6. Quando uma substância na forma de vapor atinge uma altura em que a temperatura
da coluna é igual ao ponto de ebulição da substância, ela condensa e forma um
líquido. A substância com o menor ponto de ebulição irá se condensar no ponto mais
alto da coluna. Já as substâncias com pontos de ebulição maiores condensarão em
partes inferiores da coluna.
7. As placas recolhem as diferentes frações líquidas.
8. As frações líquidas recolhidas podem:
0. passar por condensadores, onde serão resfriadas ainda mais, e depois ir
para tanques de armazenamento;
1. ir para outras áreas para passar por outros processos químicos, térmicos
ou catalíticos.
A destilação fracionada é útil para separar uma mistura de substâncias com diferenças
pequenas em seus pontos de ebulição sendo uma etapa muito importante no processo de
refino.
O processo de refino de petróleo começa em uma coluna de destilação fracionada. À
direita, podemos ver vários processadores químicos que serão descritos na próxima
seção.
Poucos compostos já saem da coluna de destilação prontos para serem comercializados.
Muitos deles devem ser processados quimicamente para criar outras frações. Por
exemplo, apenas 40% do petróleo bruto destilado é gasolina. No entanto, a gasolina é um
dos principais produtos fabricados pelas empresas de petróleo. Em vez de destilar
continuamente grandes quantidades de petróleo bruto, essas empresas utilizam processos
químicos para produzir gasolina a partir de outras frações que saem da coluna de
destilação. É este processo que garante uma porção maior de gasolina em cada barril de
petróleo bruto.
Na próxima seção, veremos como funciona o processamento químico de uma fração em
outra.
Processamento químico
Pode-se transformar uma fração em outra usando um destes três métodos:
 dividindo grandes cadeias de hidrocarbonetos em pedaços menores
(craqueamento);
 combinando pedaços menores para criar outros maiores (reforma);
 rearranjando vários pedaços para fazer os hidrocarbonetos
desejados (alquilação).
Craqueamento
O craqueamento divide grandes cadeias de hidrocarbonetos em pedaços menores.
O craqueamento divide cadeias grandes em outras menores
Há vários tipos de craqueamento.

Térmico: grandes cadeias de hidrocarbonetos são aquecidas a altas
temperaturas (e algumas vezes a altas pressões também) até que elas se
quebrem (craqueiem).
 vapor: vapor de alta temperatura (816°C) é usado para craquear
etano, butano e nafta em etileno e benzeno, que são usados para
fabricar produtos químicos;
 viscorredução: os resíduos da torre de destilação são aquecidos
(482°C), resfriados com gasóleo e rapidamente colocados em uma
torre de destilação. Este processo reduz a viscosidade de óleos
pesados e produz o alcatrão;
 coqueamento: os resíduos da torre de destilação são aquecidos a
temperaturas acima de 482°C até que se quebrem em óleo pesado,
gasolina e nafta. Ao final do processo, sobra um resíduo pesado,
quase puro, de carbono (coque). O coque é limpo e vendido.

Catalítico: usa um catalisasor para
aumentar a velocidade da reação de
craqueamento. Os catalisadores incluem a
zeólita, hidrossilicato de alumínio, bauxita
e alumino-silicatos.
 craqueamento catalítico fluido
("fluid cracking catalysis", FCC):
um catalisador fluido aquecido
(538°C) craqueia gasóleo pesado
em óleo diesel e gasolina;
 hidrocraqueamento: semelhante
ao craqueamento catalítico fluído,
mas usa um catalisador diferente,
Foto cedida Phillips Petroleum Company
Catalisadores usados no
temperaturas menores, pressão
craqueamento ou reforma
maior e gás hidrogênio. Ele craqueia
catalítica
o óleo pesado em gasolina e
querosene (combustível de aviação).
Após vários hidrocarbonetos terem sido craqueados em outros menores, os produtos
passam por mais uma coluna de destilação fracionada para separá-los.
Reforma
Algumas vezes, é preciso combinar hidrocarbonetos menores para fazer outros maiores.
Este processo é chamado de reforma. O principal processo á a reforma catalítica, que
utiliza um catalisador (platina, mistura platina-rênio) para transformar nafta de baixo peso
molecular em compostos aromáticos, usados na fabricação de produtos químicos e para
misturar na gasolina. Um subproduto importante dessa reação é o gás hidrogênio, usado
para o hidrocraqueamento ou vendido.
Um reformador combina cadeias de hidrocarbonetos
Alquilação
Às vezes, as estruturas de moléculas em uma fração são rearranjadas para produzir outra.
Isso normalmente é feito por meio de um processo chamado alquilação. Na alquilação,
compostos de baixo peso molecular, como o propileno e o buteno, são misturados na
presença de um catalisador como o ácido fluorídrico ou ácido sulfúrico (um subproduto da
remoção de impureza de muitos produtos do petróleo). Os produtos da alquilação são
hidrocarbonetos ricos em octanas, usados em tipos de gasolina para reduzir o poder
de detonação (consulte O que é octano para mais detalhes).
Reorganizando cadeias
Agora que vimos como as diferentes frações são alteradas, vamos discutir como elas são
tratadas e misturadas para fabricar os produtos que são comercializados.
Uma refinaria de petróleo é uma combinação de todas essas unidades.
Tratando e misturando as frações obtidas no refino de petróleo
Frações destiladas e processadas quimicamente são tratadas para que as impurezas
como compostos orgânicos contendo enxofre, nitrogênio, oxigênio, água,
metais dissolvidos e sais inorgânicos sejam removidas. O tratamento costuma ser feito ao
passar as frações pelas seguintes etapas:
 uma coluna de ácido sulfúrico remove hidrocarbonetos insaturados (os que
possuem ligações duplas carbono-carbono), compostos de nitrogênio,
compostos de oxigênio e sólidos residuais (alcatrão, asfalto)
 uma coluna de absorção preenchida com agentes secantes para remover a
água
 tratamento para remover o enxofre e compostos
de enxofre
Após o tratamento das frações, elas são resfriadas e
misturadas para formar vários produtos, tais como:
 gasolina de vários tipos, com ou sem aditivos
 óleos lubrificantes de diferentes pesos
moleculares e tipos (por exemplo, 10W-40, 5W30)
 querosene de vários tipos
 combustível de aviação
 óleo diesel
 óleo combustível
 diferentes tipos de produtos químicos para a
produção de plásticos e outros polímeros
Para mais informações sobre o mundo fascinante do
refino e da química do petróleo, confira os links da
próxima página.
Foto cedida Phillips Petroleum
Plásticos produzidos a partir
de frações de petróleo refinado