O processo de destilação fracionada consiste na separação de misturas homogêneas entre dois ou mais líquidos ou gases com pontos de ebulição próximos, que volatilizam quase simultaneamente, não sendo possíveis de controlar utilizando o processo de destilação simples.
O processo pode ocorre em pequena escala (em laboratórios para análises de pequenos volumes de amostras) ou em escala industrial (como ocorre no processo de destilação do petróleo), contudo a base da técnica é a mesma, mesmo que os equipamentos sejam diferentes.
O processo de destilação fracionada consiste basicamente em aquecer a mistura homogênea em um recipiente apropriado, onde de acordo com a diferença de pontos de ebulição das substâncias que compõem a mistura, as mesmas volatilizam passando por uma coluna de fracionamento, onde saem através de um canal que direciona o vapor para um condensador. Neste condensador o vapor se liquefaz ao encontrar com a superfície resfriada do aparato, e é coletada em outro recipiente. Este processo se repete sucessivamente conforme as temperaturas de ebulição das substâncias que compõem a mistura são atingidas pelo aquecimento, separando deste modo, todos os componentes da mistura em frações, por este motivo, o processo recebe o nome de destilação fracionada.
Sistema de Destilação Fracionada (Laboratório). Ilustração: Zern Liew / Shutterstock.com [adaptado]
Destilação fracionada do petróleo ou craqueamento
O exemplo de aplicação industrial mais conhecido da destilação fracionada é sem dúvida o processo de craqueamento do petróleo, que origina os diversos compostos que podem ser comercializados e são provenientes de uma mistura homogênea de hidrocarbonetos e compostos inorgânicos chamada petróleo. Os equipamentos que fazem essa destilação são específicos para esta aplicação, e possuem a coluna de fracionamento em forma de torre (torre de destilação), por onde passam as frações de compostos originários do petróleo em forma de vapor.
Diagrama de uma torre de destilação de petróleo. Ilustração [adaptado]: via Wikimedia Commons / CC-BY-SA 3.0.
Como podemos verificar na imagem, ao atingir os pontos de ebulição específicos, as frações de compostos presentes no petróleo volatilizam e “sobem” na coluna de fracionamento, onde são resfriadas para que haja a condensação e possam ser coletadas e destinadas a processos de beneficiamento ou para consumo. Os compostos que são originados da destilação do petróleo, sucessivamente do menor ao maior ponto de ebulição são: Gás Natural (Metano, Butano e Propano), Naftas, Gasolina, Querosene, óleo Diesel, óleos lubrificantes, óleos combustíveis e asfalto ou betume. A destilação fracionada do petróleo é feita nas refinarias.Industrialmente há diversas outras aplicações para o processo de destilação fracionada, como por exemplo: fracionamento dos componentes do ar, síntese de solventes, destilação de álcoois, entre outros.
Torres onde ocorre o craqueamento do petróleo em refinarias. Foto: Vacancylizm / Shutterstock.com
Tipos de colunas de destilação
Existem diversos tipos de colunas de fracionamento, veremos aqui, as mais utilizadas:
- Vigreux: Este tipo de coluna possui inclinações idênticas em ângulo de 45°, posicionadas em pares opostos. Não possui elevada eficiência na separação das frações e é muito utilizada em laboratórios, principalmente para fins acadêmicos.
- Dufton: Este tipo de coluna é basicamente um tubo que é vedado com metal (aço inoxidável ou cobre) e possui em seu interior gotas ou pequenas secções em vidro (glass beads).
- Hempel: Este tipo de coluna é basicamente um tubo que é vedado com metal (aço inoxidável ou cobre) e possui seu interior composto por aço inoxidável.