O que é destilação fracionada na separação dos componentes do petróleo?

A destilação é um processo aplicado quando se deseja separar misturas homogêneas. Se a mistura for de um sólido dissolvido em um líquido, a separação é feita pela destilação simples, que é explicada em detalhes no texto “Destilação simples”.

Mas, se a mistura for de dois líquidos miscíveis, usa-se a destilação fracionada. Um aspecto importante é que os pontos de ebulição desses dois ou mais líquidos devem ser bem diferentes, como ocorre, por exemplo, com uma mistura de acetona e água, cujos pontos de ebulição, ao nível do mar, são de 56 ºC e 100ºC, respectivamente.

A mistura, portanto, não pode ser azeotrópica, ou seja, uma mistura que se comporta como se fosse uma substância pura somente durante o processo de ebulição. A temperatura dessa mistura se mantém constante do início ao fim da mudança do estado líquido para o gasoso. Um exemplo é o álcool comum, que na verdade é uma mistura de 96% de álcool e 4% de água, em volume. O ponto de ebulição dessa mistura é 78,1ºC e, por isso, nesse caso não é possível separar a água do álcool utilizando a destilação fracionada.

A aparelhagem que se costuma utilizar em laboratórios para se realizar a destilação fracionada está representada abaixo. Ela é bem parecida com a da destilação simples, porém, a única diferença é o uso da coluna de fracionamento.

A mistura de líquidos fica inicialmente no balão de destilação, que é aquecido por meio de uma manta elétrica. Ambos os líquidos irão evaporar, porém, quando chegam à coluna de fracionamento, encontram uma barreira, pois esse condensador possui bolinhas ou cacos de vidro ou de porcelana.

Assim, somente o líquido que tiver menor ponto de ebulição conseguirá passar pela coluna de fracionamento, enquanto que o outro irá condensar e voltar para o balão de destilação.

O líquido que passou pela coluna chega ao condensador que está resfriado pela água na parte externa e passa para o estado líquido, sendo recolhido no recipiente que fica na saída do condensador.

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Se for uma mistura com vários líquidos, basta ir trocando o recipiente para coletar cada um. Se os pontos de ebulição de cada um dos líquidos forem conhecidos, basta olhar no termômetro para verificar qual está sendo destilado.

Essa técnica é muito empregada em alambiques para a fabricação de aguardente de cana (pinga), como mostrado na figura abaixo:

Ilustraçãode um velho alambique de cobre. Original, por autor desconhecido, foi publicado em L'Eau, por G. Tissandier, Hachette, Paris, 1873

Outra aplicação importantíssima da destilação fracionada é no refino de petróleo. Os componentes do petróleo são separados aquecendo-o num forno e transformando-o em vapor. Esses vapores passam, então, por uma torre de fracionamento, que é uma torre de pratos. Conforme vai aumentando a altura da torre, a temperatura de cada bandeja vai diminuindo.

Os hidrocarbonetos que compõem o petróleo com moléculas maiores permanecem líquidos na base da torre. Os mais leves vão subindo pela coluna até atingirem níveis de temperaturas menores que o seu ponto de ebulição, e assim se condensam e saem da coluna.

Os vários componentes do petróleo possuem pontos de ebulição muito próximos, por isso, essa separação não é feita de cada um dos componentes, mas sim em frações, que são grupos de substâncias que estão em determinada faixa de ponto de ebulição.  Para saber mais detalhes de como é realizado o refino do petróleo pela destilação fracionada e por meio de outras técnicas, leia o texto: “Refino do Petróleo”.

É usada na separação de misturas homogêneas quando os componentes da mistura são líquidos. A destilação fracionada é baseada nos diferentes pontos de ebulição dos componentes da mistura.

A técnica e a aparelhagem utilizada na destilação fracionada é a mesma utilizada na destilação simples, apenas deve ser colocado um termômetro no balão de destilação, para que se possa saber o término da destilação do líquido de menor ponto de ebulição. O término da destilação do líquido de menor ponto de ebulição, ocorrerá quando a temperatura voltar a se elevar rapidamente.

A destilação fracionada é utilizada na separação dos componentes do petróleo. O petróleo é uma substância oleosa, menos densa que a água, formado por uma mistura de substâncias. O petróleo bruto é extraído do subsolo da crosta terrestre e pode estar misturado com água salgada, areia e argila. Por decantação separa-se a água salgada, por filtração a areia e a argila. Após este tratamento, o petróleo, é submetido a um fracionamento para separação de seus componentes, por destilação fracionada. As principais frações obtidas na destilação do petróleo são: fração gasosa, na qual se encontra o gás de cozinha; fração da gasolina e da benzina; fração do óleo diesel e óleos lubrificantes, e resíduos como a vaselina, asfalto e pixe.

A destilação fracionada também é utilizada na separação dos componentes de uma mistura gasosa. Primeiro, a mistura gasosa deve ser liquefeita através da diminuição da temperatura e aumento da pressão. Após a liquefação, submete-se a mistura a uma destilação fracionada: o gás de menor ponto de ebulição volta para o estado gasoso. Esse processo é utilizado para separação do oxigênio do ar atmosférico, que é constituído de aproximadamente 79% de nitrogênio e 20% de oxigênio e 1% de outros gases. No caso desta mistura o gás de menor ponto de ebulição é o nitrogênio.

 

O que é a destilação fracionada do petróleo?

O que é destilação fracionada empregado na separação dos componentes do petróleo?

Como é o processo de destilação fracionada?

O que é destilação fracionada e para que serve?