UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE

CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA

CAROLINE LINDEMANN – 40755

VANESSA WENDT SCHMIDT – 40748

DESTILAÇÃO

Rio Grande

2010

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CAROLINE LINDEMANN – 40755

VANESSA WENDT SCHMIDT – 40748

DESTILAÇÃO

Relatório apresentado aos professores da disciplina de Operações Unitárias como conclusão dos estudos referentes ao quarto bimestre. Professores: Omar Gonzales

Christiane Saraiva Ogrodowski

Rio Grande

2010

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SUMÁRIO

ÍNDICE DE FIGURAS .......................................................................................................................................... 4

ÍNDICE DE TABELAS .......................................................................................................................................... 5

NOMENCLATURA ............................................................................................................................................. 6

1. INTRODUÇÃO .......................................................................................................................................... 7

2. OBJETIVOS ............................................................................................................................................... 9

3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ........................................................................................................................10

3.1) OPERAÇÕES DE DESTILAÇÃO .............................................................................................................................. 11

3.1.1) Destilação Diferencial ......................................................................................................................... 11 3.1.2) Destilação de Equilíbrio ...................................................................................................................... 13 3.1.3) Destilação Fracionada ......................................................................................................................... 14 3.1.4) Destilação por Arraste ........................................................................................................................ 16

3.2) DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO DE FASES ................................................................................................................... 17

3.2.1) Diagrama de Equilibrio de Fases à Temperatura Constante .............................................................. 17 3.2.2) Diagramas de Equilibrio de Fases a Temperatura Constante ............................................................. 20

3.3) EQUACIONAMENTO DOS MÉTODOS UTILIZADOS ................................................................................................... 22

3.3.1) Média das Temperaturas .................................................................................................................... 22 3.3.2) Média das Frações Molares ................................................................................................................ 22 3.3.3) Picnometria ........................................................................................................................................ 23

3.4) CÁLCULO DO RENDIMENTO ............................................................................................................................... 24

3.4) DESTILADORES INDUSTRIAIS .............................................................................................................................. 25

4. MATERIAIS E MÉTODOS..........................................................................................................................27

4.1 MATERIAIS: ..................................................................................................................................................... 27

4.2 MÉTODOS: ..................................................................................................................................................... 27

5. RESULTADOS E DISCUSSÕES ...................................................................................................................29

5.1) METODOLOGIAS DIRETAS: ................................................................................................................................ 34

5.1.1) Média das Temperaturas .................................................................................................................... 34 5.1.2) Média das Frações: ............................................................................................................................. 35

5.2) METODOLOGIA INDIRETA: ................................................................................................................................ 35

5.2.1) Picnometria: ....................................................................................................................................... 35

5.3) RENDIMENTO: .........................................................................................................................................37

6 CONCLUSÃO ...........................................................................................................................................40

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................................................................................41

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ÍNDICE DE FIGURAS

FIGURA 1: ESQUEMA DE DESTILÇÃO DIFERENCIAL EM BANCADA DE LABORATÓRIO. ........................................... 12

FIGURA 2: ESQUEMA DE DESTILAÇÃO DIFERENCIAL EM ESCALA INDUSTRIAL. .................................................... 13

FIGURA 3: ESQUEMA DE DESTILAÇÃO FLASH. ............................................................................................. 14

FIGURA 4: PROCESSO DE REFINO DO PETRÓLEO EM UMA COLUNA DE DESTILAÇÃO FRACIONADA. ......................... 15

FIGURA 5: FIGURA ESQUEMÁTICA DE DESTILAÇÃO POR ARRASTE TRADICIONAL. ................................................ 16

FIGURA 6: DIAGRAMA DE FASES A TEMPERATURA CONSTANTE. ..................................................................... 20

FIGURA 7: DIAGRAMA DE FASES A PRESSÃO CONSTANTE. ............................................................................ 21

FIGURA 8: DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO DE FASES DO SISTEMA BENZENO-TOLUENO A PRESSÃO CONSTANTE. ............ 21

FIGURA 9: COLUNA DE DESTILAÇÃO PARA FRACIONAMENTO DE PETRÓLEO. ..................................................... 25

FIGUBRA 10: COLUNA DE DESTILAÇÃO. .................................................................................................... 25

FIGURA 11: EXEMPLOS DE RECHEIOS DE COLUNAS...................................................................................... 26

FIGURA 12: ESQUEMA DA PRÁTICA DE DESTILAÇÃO. ................................................................................... 28

FIGURA 13: DIAGRAMA DE FASES- BENZENO E TOLUENO. ............................................................................ 31

FIGURA 14: FRAÇÕES DE BENZENO VERSUS TEMPERATURA DE TOPO. ............................................................. 33

FIGURA 15: FRAÇÕES DE TOLUENO VERSUS TEMPERATURA DE FUNDO. ........................................................... 34

FIGURA 16: GRÁFICO DE INTEGRAÇÃO PARA A RESOLUÇÃO DA INTEGRAL DA EQUAÇÃO 19................................... 37

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ÍNDICE DE TABELAS

TABELA 1: DADOS RECOLHIDOS DURANTE O EXPERIMENTO ........................................................................... 29

TABELA 2: PROPRIEDADES ..................................................................................................................... 30

TABELA 3: DADOS PARA O SISTEMA BENZENO-TOLUENO ............................................................................... 30

TABELA 4: COMPOSIÇÕES DE BENZENO E TOLUENO TOPO E FUNDO DO DESTILADOR ........................................... 32

TABELA 5: VALORES OBTIDOS PELO MÉTODO DA MÉDIA DAS TEMPERATURAS .................................................... 35

TABELA 6: VALORES OBTIDOS PELO MÉTODO DA MÉDIA DAS FRAÇÕES ............................................................. 35

TABELA 7: VALORES OBTIDOS PELA PICNOMETRIA ....................................................................................... 36

TABELA 8: COMPOSIÇÃO MOLAR DA MISTURA. ........................................................................................... 38

TABELA 9: VALORES DA COMPOSIÇÃO DE BENZENO NO FINAL. ....................................................................... 38

TABELA 10: VALORES DO Nº DE MOLS FINAL. ............................................................................................. 38

TABELA 11: RENDIMENTO PERCENTUAL PARA CADA METODOLOGIA. ............................................................... 39

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NOMENCLATURA

Símbolo Nome Unidades

ρdestilado Massa específica do destilado [ g/cm³ ]

ρfundo Massa específica do fundo [ g/cm³ ]

ρbenzeno Massa específica do benzeno [ g/cm³ ]

ρtolueno Massa específica do tolueno [ g/cm³ ]

X Fração molar de líquido [ ]

xmedio topo Fração molar média de líquido no topo [ ]

xmedio fundo Fração molar média de líquido no fundo [ ]

xi Fração molar de líquido do componente i [ ]

x T Fração molar de tolueno líquido [ ]

Y Fração molar de vapor [ ]

y medio topo Fração molar média de vapor no topo [ ]

y medio fundo Fração molar média de vapor no fundo [ ]

yi Fração molar de vapor do componente i [ ]

yB Fração molar de vapor do benzeno [ ]

pi Pressão parcial do componente i [ SI ]

pio Pressão de vapor do componente i [ SI ]

PT Pressão total [ SI ]

T media topo Temperatura média de topo [ SI ]

T media fundo Temperatura média de fundo [ SI ]

T topo Temperatura de topo [ SI ]

Tfundo Temperatura de fundo [ SI ]

m destilado Massa do destilado [ g ]

V picnometro Volume do picnometro [ cm³ ]

L Quantidade de matéria da mistura [ mol ]

R% Rendimento percentual [ ]

Ni Quantidade de matéria do componente i [ mol ]

Ni0 Quantidade de matéria inicial do comp. i [ mol ]

N Número de amostragens [ ]

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1. INTRODUÇÃO

A destilação é uma operação unitária integrada no conjunto das operações

baseadas na transferência de massa. O mecanismo que rege operação de

separação é o equilíbrio líquido/vapor. A destilação é um processo caracterizado

pela mudança de estado físico, em que uma substância, inicialmente no estado

líquido, é aquecida até atingir a temperatura de ebulição, transformando-se em

vapor, e novamente resfriada até que toda a massa retorne ao estado líquido.

Ao fornecer calor a uma mistura líquida, promovemos a sua vaporização

parcial, e então obtemos duas fases, uma líquida e outra de vapor, que têm

composições diferentes. A diferença de composição das duas fases resulta da

diferença de volatilidades dos vários componentes da mistura líquida inicial. Quanto

maior for essa diferença entre as volatilidades maior será a diferença de composição

entre a fase líquida e vapor.

As aplicações industriais do processo de destilação são várias, sendo a mais

conhecida a da separação de misturas de hidrocarbonetos na indústria petroquímica

em particular na refinação do petróleo. Outra aplicação importante de destilação é a

produção de álcool e bebidas alcoólicas.

O uso da destilação como método de separação disseminou-se pela indústria

química moderna. Pode-se encontrá-la em quase todos os processos químicos

industriais em fase líquida onde for necessária uma purificação.

Dentre as vantagens e desvantagens do uso do processo de destilação para

separação de misturas, podemos levar em consideração que o processo demanda

bastante energia, e ainda no caso de destilação fracionada são necessários outros

métodos de separação para purificar a substância desejada. Uma vantagem, é que

não necessita de nenhum agente para auxiliar na separação, tal como um

absorvente, por exemplo.

Existem ainda diversos tipos de destilação, e os mais comuns e aplicados

industrialmente são a destilação simples e a fracionada, entretanto, existem ainda a

destilação a vácuo e a destilação por arraste de vapor. A destilação simples implica

que dois componentes possam ser separados eficientemente por destilação simples

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é necessário que a diferença entre seus pontos de ebulição seja alta. A destilação

fracionada implica em separar componentes com pequenas diferenças de pontos de

ebulição, separa-se as primeiras frações do destilado, que são destiladas

novamente, sofrendo um crescente enriquecimento do componente mais volátil.

Utiliza-se uma coluna de retificação entre a alimentação e o equipamento de

condensação dos vapores, que proporciona várias destilações simples sucessivas.

A destilação à pressão reduzida consiste num conjunto é submetido ao

abaixambento de pressão, para purificar substâncias que se decompõem a

temperaturas abaixo do seu ponto de ebulição sob pressão normal ou àquelas com

pontos de ebulição muito elevados. A destilação por arraste a vapor d’água é usada

para purificar substâncias que se decompõem a temperaturas elevadas e para

separação de compostos voláteis de uma mistura de outros não voláteis. A

substância a ser separada por esse processo deve ser insolúvel em água, porque os

vapores d’água é que vão conduzir essa substância.

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2. OBJETIVOS

O objetivo da realização da prática é a determinação das frações de benzeno

e tolueno no fundo e no topo da coluna de destilação. Ainda, determinar a massa

específica da mistura, o ponto de ebulição da mistura. Pelas temperaturas recolhidas

no experimento, usando um diagrama de fases do benzeno e tolueno, determinar as

frações de líquido e vapor em cada ponto, por três metodologias, duas diretas e uma

indireta: média das temperaturas, média das frações e picnometria. Construir um

novo diagrama de fases com os dados recolhidos em prática e verificar o ajuste do

modelo.

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3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Destilação é um processo caracterizado por uma dupla mudança de estado

físico, em que uma substância, inicialmente no estado líquido, é aquecida até atingir

a temperatura de ebulição, transformando-se em vapor, e novamente resfriada até

que toda a massa retorne ao estado líquido. A destilação pode ser um método

adequado para purificá-las, basta que tenham volatilidades razoavelmente diferentes

entre si. Em teoria, não se pode purificar substâncias até 100% de pureza através da

destilação. Para conseguir uma pureza bastante alta, é necessário fazer uma separação

química do destilado posteriormente.

Além da temperatura, a pressão é outro fator importante no processo de

destilação. O ponto de ebulição de um determinado líquido é função da pressão a

que ele está sendo submetido. Quanto maior for a pressão exercida, maior será a

temperatura de ebulição do líquido. Assim, a diminuição da pressão acarreta na

diminuição da temperatura de ebulição do líquido. A conjugação desses dois

parâmetros – temperatura e pressão – permite que um líquido seja separado em

diversas frações.

Este processo tem como objetivo colocar duas fases em contato. Quando as

fases não estão em equilíbrio, ocorre transferência de massa entre as fases sendo

que a taxa de transferência de cada espécie depende do afastamento do equilíbrio

do sistema. Geralmente, as fases coexistentes nos neste processo são a fase vapor

e a fase líquida.

O equilíbrio é uma condição estática na qual não ocorrem variações nas

propriedades macroscópicas de um sistema com o tempo. Já para a prática de

engenharia a hipótese de equilíbrio é aceitável quando leva a resultados com

precisão satisfatória.

Se um sistema contendo quantidades fixas de espécies químicas e

constituído por fases líquida e vapor em íntimo contato estiver completamente

isolado, então, ao longo do tempo, não há tendência para a ocorrência de qualquer

variação no seu interior. A temperatura, a pressão e a composição das fases

atingem os valores finais e então permanecem fixas. No entanto, em nível

microscópico, as condições não são estáticas. Em um dado instante, as moléculas

que constituem uma fase não são as mesmas que a formavam num instante

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anterior. As moléculas com velocidades suficientemente altas posicionadas na

proximidade da interface superam as forças superficiais e passam para outra fase.

Contudo, a taxa média de passagem das moléculas é a mesma nas duas direções, e

não há transferência líquida de matéria entre as fases.

3.1) Operações de Destilação

Existe uma variedade de modos que a destilação pode ser executada, cada

um dos quais apresenta vantagens e desvantagens numa determinada situação

particular. Os tipos de existentes são:

Destilação diferencial;

Destilação de equilíbrio;

Destilação fracionada;

Destilação por arraste.

3.1.1) Destilação Diferencial

É também conhecida como destilação simples, destilação em batelada ou

destilação Rayleigh.

Este tipo de destilação consiste em apenas uma etapa de vaporização e

condensação. Utiliza-se quatro equipamentos aqui: um refervedor, um condensador,

um receptor e um termômetro. A vaporização se dá pelo aumento rápido da

temperatura ou pela redução de pressão no refervedor, onde a mistura a ser

purificada está inicialmente. O vapor gerado no refervedor é imediatamente resfriado

no condensador. O líquido condensado, também chamado de destilado, o qual é

armazenado por fim no receptor.

Observa-se atentamente o termômetro durante todo o processo. A

temperatura tem a tendência de estacionar inicialmente no ponto de ebulição da

substância mais volátil. Quando a temperatura voltar a aumentar, deve-se pausar o

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aquecimento e recolher o conteúdo do receptor: o líquido obtido é da substancia

mais volátil, que se separou da mistura original. Repete-se o processo para a

obtenção da segunda substância mais volátil, a terceira e assim por diante até

conseguir separar cada um dos componentes da mistura.

Os destilados obtidos desta forma não estão 100% puros, apenas mais

concentrados do que a mistura original. Para obter graus de pureza cada vez

maiores, pode-se fazer sucessivas destilações do destilado. Como este processo é

demorado e trabalhoso, utiliza-se em seu lugar a destilação fracionada.

Este tipo de destilação é bastante utilizado em bancada de laboratório. Na

escala industrial este tipo de destilção é utilizando quando pequena capacidade não

permite a separação com operação contínua, este tipo de processo deve ocorrer

apenas ocasionalmente, que se obter um produto novo ou quando os materiais não

são apropriados para um sistema de fluxo contínuo.

Na figura 1 e 2 é possivel ver o esquema deste tipo de destilação.

Figura 1: Esquema de Destilção Diferencial em Bancada de Laboratório.

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Figura 2: Esquema de Destilação Diferencial em Escala Industrial.

3.1.2) Destilação de Equilíbrio

É também chamada destilação flash, podendo ser realizada em batelada ou

em operação contínua. Normalmente, a corrente de alimentação (líquida) é aquecida

num permutador de calor, passando depois por um flash adiabático, onde ocorre

uma despressurização rápida, é esta despressurização que dá origem a duas

correntes saturadas, uma de líquido e outra de vapor, em equilíbrio. O tanque flash

permite facilmente a separação e remoção das duas fases continuamente. Este tipo

de destilação só permite um grau de separação razoável se a diferença de

volatilidade entre os dois compostos que serão separados for elevada. Pode-se ter

uma idéia deste esquema na figura 3 que se encontra abaixo.

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Figura 3: Esquema de Destilação Flash.

3.1.3) Destilação Fracionada

As operações descritas até agora propiciam pouco enriquecimento do vapor

produzido, a não ser que se opere com vários estágios. Porém, neste caso o custo

do equipamento viria a ser muito alto. Na destilação fracionada opera-se com

vaporizações e condensações sucessivas num equipamento de menor custo,

conhecido como coluna de fracionamento. Este tipo de destilação é empregado

quando a diferença entre os pontos de ebulição dos líquidos da mistura é menor e

quando se deseja um destilado com maior teor de pureza. A coluna de destilação

fracionada cria várias regiões de equilíbrio líquido-vapor, enriquecendo a fração do

componente mais volátil da mistura na fase de vapor.

Há colunas de fracionamento de pratos e de enchimento. No primeiro caso a

coluna tem um casco cilíndrico vertical alongado, no interior do qual há certo número

de pratos ou bandejas horizontais. A alimentação é feita num ponto intermediário,

podendo haver, também, diversas alimentações ao longo da coluna. O líquido

percorre a coluna descendo de um prato para o outro através de canais de descida.

Nestas colunas o líquido vai de um lado a outro das bandejas e o vapor sobe pela

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coluna borbulhando vigorosamente através do líquido. O escoamento das fases é

dito cruzado, mas também há colunas sem canais de descida e neste caso as fases

escoam em contracorrente pela coluna.

Nas colunas de recheio o líquido e o vapor passam através de um

enchimento inerte, como anéis de Raschig, selas Berl, anéis Pall ou recheios

estruturados, cuja função é promover o contato eficiente das fases. Além do casco,

uma coluna de fracionamento deve Ter um refervedor na base e um condensador no

topo. A função do refervedor é produzir vapor que sobe pela coluna e o

condensador, condensa os vapores que chegam ao topo da coluna. O condensado

vai para um acumulador, do qual parte retorna para o topo da coluna como refluxo e

o restante é o destilado.

Este tipo de processo é muito comum em refinarias de petróleo, para extrair

diversos tipos de compostos, como o asfalto, gasolina, gás de cozinha entre outros.

Nestas separações são empregadas colunas de aço de grande diâmetro, compostas

de pratos ou de seçoes recheadas. Os internos, sejam pratos, chicanas ou recheios,

tem como função colocar as fases vapor e líquido em contato, de modo a que ocorra

a transferência de massa entre elas. Ao longo da coluna, a fase vapor vai se

enriquecendo com os compostos mais voláteis, enquanto a fase líquida se concentra

com os compostos mais pesados de maior ponto de ebulição. Uma representação

esquemática deste tipo de destilação pode ser visualizada na figura 4.

Figura 4: Processo de Refino do Petróleo em uma Coluna de Destilação Fracionada.

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3.1.4) Destilação por Arraste

Um método variante de destilação simples consiste em injetar vapor vivo no

refervedor em vez de realizar o aquecimento através de um trocador de calor, este

tipo de destilação é também conhecida como destilação por arraste de vapor. Este

processo é utilizado para purificar substâncias que se decompõem a temperaturas

elevadas, para separar compostos voláteis de uma mistura de outros não voláteis e

para separar misturas imiscíveis de compostos orgânicos e água (vapor). A

substância a ser separada por esse processo deve ser insolúvel em água, porque os

vapores d’água é que vão conduzir essa substância.

Misturas imiscíveis não se comportam como soluções. Os componentes de

uma mistura imiscível "fervem" a temperaturas menores do que os pontos de

ebulição dos componentes individuais. Assim, uma mistura de compostos de alto

ponto de ebulição e água pode ser destilada à temperatura menor que 100°C, que é

o ponto de ebulição da água.

O princípio da destilação à vapor baseia-se no fato de que a pressão total de

vapor de uma mistura de líquidos imiscíveis é igual a soma da pressão de vapor dos

componentes puros individuais . A pressão total de vapor da mistura torna-se igual a

pressão atmosférica e a mistura ferve em uma temperatura menor que o ponto de

ebulição de qualquer um dos componentes.

Figura 5: Figura Esquemática de Destilação por Arraste Tradicional.

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3.2) Diagrama de Equilíbrio de Fases

São representações gráficas das fases que estão presentes em um sistema

de materiais a várias temperaturas, pressões e composições. A maioria dos

diagramas de fase são construídos segundo condições de equilíbrio, sendo

utilizados para entender e predizer muitos aspectos do comportamento dos

compostos. Os diagramas mais comuns são os de temperatura versus composição

a pressão constante e de pressão versus composição a temperatura constante.

Através do diagrama de fases se podem obter algumas informações

termodinâmicas sobre um sistema em equilíbrio. As informações são:

Fases Presentes;

Composição das Fases;

Proporção das Fases.

3.2.1) Diagrama de Equilibrio de Fases à Temperatura Constante

A curva de equilíbrio à temperatura constante é um diagrama que relaciona

as composições do líquido e do vapor em equilíbrio, com a pressão total. É do tipo

indicado na figura 6. Em misturas binárias existe uma convenção que é sempre

indicar as frações molares do componente mais volátil no líquido 𝑥 𝑚𝑎𝑖𝑠 𝑣𝑜𝑙á𝑡𝑖𝑙 e no

vapor 𝑦𝑚𝑎𝑖𝑠 𝑣𝑜𝑙á𝑡𝑖𝑙 . As composições do menos volátil são obtidas pela diferença.

Neste tipo de sistema tem-se a pressão total do sistema cujas fases se

encontram em equilíbrio a uma temperatura fixa e este sistema apresenta

composições 𝑥 e 𝑦 . As curvas desse tipo devem ser obtidas experimentalmente,

a não ser que existam casos em que estas podem ser calculadas diretamente.

Quando as soluções líquidas são consideradas ideais é possível se aplicar a

Lei de Raoult e de Dalton. A solução é dita ideal quando:

As forças intermoleculares de atração e repulsão não variam com a

mistura dos constituintes;

O volume da solução varia linearmente com a composição expressa

em fração molar;

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Não existe absorção ou liberação de calor na mistura dos constituintes;

A pressão total de vapor varia linearmente com a composição expressa

em fração molar.

A Lei de Raoult estabelece que para qualquer temperatura constante, a

pressão parcial de um componente de uma mistura é igual a fração molar desse

componente multiplicada pela sua pressão de vapor no estado puro a esta

temperatura. De acordo com a lei, a pressão parcial do componente varia

linearmente de zero até a pressão de vapor completa quanto sua fração molar varia

de zero a um. A pressão parcial se relaciona com a concentração na fase líquida por

meio desta lei.

𝑃𝑖 = 𝑃𝑖0 . 𝑥𝑖 𝐸𝑞(1)

Onde:

𝑃𝑖 = 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 𝑃𝑎𝑟𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑜 𝐶𝑜𝑚𝑝𝑜𝑛𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑖

𝑃𝑖0 = 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 𝑑𝑒 𝑉𝑎𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑜 𝐶𝑜𝑚𝑝𝑜𝑛𝑡𝑒𝑛 𝑖

𝑥𝑖 = 𝐹𝑟𝑎çã𝑜 𝑀𝑜𝑙𝑎𝑟 𝑑𝑜 𝐶𝑜𝑚𝑝𝑜𝑛𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑖 𝑛𝑜 𝐿í𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜

Já a Lei de Dalton aplicada para as pressões parciais enuncia que a pressão

total de uma mistura é igual ao somatório das pressões parciais de seus

componentes.

𝑃𝑇 = 𝑃𝑖 𝐸𝑞(2)

Assim, numa mistura ideal, a pressão parcial é proporcional à fração molar

de um componente na fase de vapor.

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𝑃𝑖 = 𝑦𝑖 . 𝑃𝑇 𝐸𝑞 3

Onde:

𝑦𝑖 = 𝐹𝑟𝑎çã𝑜 𝑀𝑜𝑙𝑎𝑟 𝑑𝑜 𝐶𝑜𝑚𝑝𝑜𝑛𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑖 𝑛𝑜 𝑉𝑎𝑝𝑜𝑟

𝑃𝑇 = 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑜 𝑆𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎

Relacionando as Leis de Raoult e Dalton, equação 1 e 2, teremos:

𝑃𝑇 = 𝑃𝑖 = 𝑃𝑖0 . 𝑥𝑖 𝐸𝑞 (4)

Rearranjando a equação 3, tem-se:

𝑦𝑖 = 𝑃𝑖

𝑃𝑇 𝐸𝑞 (5)

Substituindo a equação 1 em 5:

𝑦𝑖 = 𝑃𝑖

0. 𝑥𝑖

𝑃𝑇 𝐸𝑞 (6)

O diagrama de fases que relaciona 𝑥 e 𝑦 com 𝑃𝑇 é mostrado, como dito

anteriormente, na figura 6, para o caso ideal. Se houver afastamento do

comportamento ideal, as curvas calculadas não coincidirão com as experimentais.

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Figura 6: Diagrama de Fases a Temperatura Constante.

3.2.2) Diagramas de Equilibrio de Fases a Temperatura Constante

São os mais importantes para os cálculos térmicos. Neste diagrama,

temperatura é função da fração molar, há uma curva que se estende desde o ponto

de ebulição do componente A puro até o ponto de ebulição do componente B puro

(para um sistema binário). A curva superior deste diagrama representa a relação

entre a temperatura e a composição do vapor, enquanto que a curva inferior

relaciona a temperatura e composição do líquido. O diagrama é representado pela

figura 7. Se o líquido e o vapor apresentarem comportamento ideal como no caso do

sistema benzeno- tolueno as curvas calculadas com as leis de Raoult e Dalton

coincidem com as experimentais. O diagrama completo terá o aspecto indicado na

figura abaixo. Analisando o diagrama tem-se 3 sistemas distintos:

Abaixo da curva do líquido a tem-se líquido comprimido.

Sobre a curva do vapor tem-se um sistema de vapor saturado e acima

da linha de vapor tem-se um sistema de vapor superaquecido;

Na região entre as duas curvas é mistura de líquido saturado de

composição x e de vapor saturado com composição y.

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Figura 7: Diagrama de Fases a Pressão Constante.

para uma mistura de benzeno e tolueno o diagrama de equilíbrio de fases

esperado é representado pela figura 8 abaixo.

Figura 8: Diagrama de Equilíbrio de Fases do Sistema Benzeno-Tolueno a Pressão Constante.

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3.3) Equacionamento dos Métodos Utilizados

3.3.1) Média das Temperaturas

Calcula-se a média das temperaturas de topo e de fundo que foram obtidas

durante todo o experimento. Em posse destes dois valores retira-se as frações

molares do líquido e do vapor no topo e no fundo através do diagrama de equilíbrio

de fases obtido experimentalmente.

𝑇𝑚é𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑜𝑝𝑜 = 𝑇𝑡𝑜𝑝𝑜

𝑛 𝐸𝑞( 7)

𝑇𝑚é𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑓𝑢𝑛𝑑𝑜 = 𝑇𝑓𝑢𝑛𝑑𝑜

𝑛 𝐸𝑞( 8)

Onde:

𝑛 = 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎𝑔𝑒𝑚

3.3.2) Média das Frações Molares

Este método é semelhante ao da média das temperaturas, no entanto, com os

valores colhidos durante o experimento de frações molares de topo e fundo na fase

liquida e vapor, se faz uma média destes valores, ou seja, soma-se e divide pelo

total de valores que se tem.

𝑥𝑚é𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑜𝑝𝑜 = 𝑥𝑡𝑜𝑝𝑜

𝑛 𝐸𝑞 (9)

𝑥 𝑚é𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑢𝑛𝑑𝑜 = 1 − 𝑥𝑚é𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑜𝑝𝑜 𝐸𝑞 (10)

𝑦𝑚é𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑢𝑛𝑑𝑜 = 𝑦𝑓𝑢𝑛𝑑𝑜

𝑛 𝐸𝑞 (11)

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𝑦𝑚é𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑜𝑝𝑜 = 1 − 𝑦𝑚é𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑢𝑛𝑑𝑜 𝐸𝑞 (12)

3.3.3) Picnometria

Através de um picnômetro é possível calcular as frações de topo e fundo do

processo tanto para benzeno como para tolueno.

Inicialmente se calibra o picnometro com a água para descobrir seu

verdadeiro volume.

Com o volume conhecido do picnometro e com as massas de topo e fundo é

possível se conhecer a massa específica do destilado e do fundo através da

equação que segue abaixo:

𝜌𝑑𝑒𝑠𝑡𝑖𝑙𝑎𝑑𝑜 =𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑜 𝑑𝑒𝑠𝑡𝑖𝑙𝑎𝑑𝑜

𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑜 𝑝𝑖𝑐𝑛𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝐸𝑞 (13)

𝜌𝑓𝑢𝑛𝑑𝑜 =𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑜 𝑓𝑢𝑛𝑑𝑜

𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑜 𝑝𝑖𝑐𝑛𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝐸𝑞 (14)

Conhecendo as massas específicas substitui a do destilado para encontrar a

fração de benzeno liquida no topo e a do fundo para encontrar a fração de tolueno

no fundo.

𝑥𝑏𝑒𝑛𝑧𝑒𝑛𝑜 = 𝜌𝑏𝑒𝑛𝑧𝑒𝑛𝑜 𝜌𝑡𝑜𝑙𝑢𝑒𝑛𝑜

𝜌𝑑𝑒𝑠𝑡𝑖𝑙𝑎𝑑𝑜 (𝜌𝑏𝑒𝑛𝑧𝑒𝑛𝑜 − 𝜌𝑡𝑜𝑙𝑢𝑒𝑛𝑜 ) −

𝜌𝑏𝑒𝑛𝑧𝑒𝑛𝑜

(𝜌𝑏𝑒𝑛𝑧𝑒𝑛𝑜 − 𝜌𝑡𝑜𝑙𝑢𝑒𝑛𝑜 ) 𝐸𝑞 (15)

𝑥𝑡𝑜𝑙𝑢𝑒𝑛𝑜 = 𝜌𝑏𝑒𝑛𝑧𝑒𝑛𝑜 𝜌𝑡𝑜𝑙𝑢𝑒𝑛𝑜

𝜌𝑓𝑢𝑛𝑑𝑜 (𝜌𝑏𝑒𝑛𝑧𝑒𝑛𝑜 − 𝜌𝑡𝑜𝑙𝑢𝑒𝑛𝑜 ) −

𝜌𝑏𝑒𝑛𝑧𝑒𝑛𝑜

(𝜌𝑏𝑒𝑛𝑧𝑒𝑛𝑜 − 𝜌𝑡𝑜𝑙𝑢𝑒𝑛𝑜 ) 𝐸𝑞 (16)

P á g i n a | 24

3.4) Cálculo do Rendimento

Considerando uma mistura binária que será destilada. Originalmente, tem-se

uma quantidade L1 mols de “A” e “B” com uma fração molar líquida x1 de “A”. Em

qualquer tempo, tem-se L mols de “A” com composição x, gerando um vapor com

composição y de “A”. Uma quantidade diferencial dL é vaporizada. Para derivar uma

equação que represente o processo, um balanço material é feito para o componente

“A”. A composição do líquido varia de x a x – dx e a quantidade de líquido de L a L –

dL. O balanço material é escrito para “A” como:

Quantidade Original = Quantidade Restante no Líquido + Quantidade

Vaporizada.

𝑥𝐿 = 𝑥 − 𝑑𝑥 𝐿 − 𝑑𝐿 + 𝑦𝑑𝐿 𝐸𝑞 (17)

Rearranjando a equação 16, obtemos

𝑑𝐿

𝐿=

𝑑𝑥

𝑦 − 𝑥 𝐸𝑞 (18)

Integrando-se a Equação 18, fica-se com:

𝑑𝐿

𝐿= ln

𝐿1

𝐿2=

𝐿1

𝐿2

𝑑𝑥

𝑦 − 𝑥 𝐸𝑞 (19)

𝑥1

𝑥2

A integração da equação 19 pode ser feita graficamente plotando 1/(y-x)

versus x e calculando a área sob a curva entre x1 e x2. A curva de equilíbrio dá a

relação entre y e x. A composição média do total de material destilado, yav, pode ser

obtido por um balanço de massa, conforme mostra a Equação (20).

𝐿1𝑥1 = 𝐿2𝑥2 + (𝐿1 − 𝐿2)𝑦𝑎𝑣 𝐸𝑞 (20)

P á g i n a | 25

3.4) Destiladores Industriais

As figuras abaixo mostram diversos destiladores industriais e alguns tipos de

recheio que são utilizados nos mesmos.

Figura 9: Coluna de Destilação para Fracionamento de Petróleo.

Figura 10: Coluna de Destilação.

P á g i n a | 26

Figura 11: Exemplos de Recheios de Colunas.

P á g i n a | 27

4. MATERIAIS E MÉTODOS

4.1 Materiais:

Balão de fundo redondo;

Coluna de destilação;

Condensador;

Reagente P.A. Benzeno;

Reagente P.A. Tolueno;

Manta para aquecimento;

Termopar;

Termômetro graduado;

Recheio da coluna: anéis de rashing;

Cronômetro;

Válvula de controle.

4.2 Métodos:

Primeiramente deve-se fazer a mistura equimolar de benzeno e tolueno em

um balão a ser acoplado na coluna. Para a mistura ser equimolar, faz-se a adição de

91 mL de benzeno, juntamente com 109 mL de tolueno.

Neste balão deve ser colocado o sensor do termopar, e então o balão é

acoplado a coluna de destilação previamente preparada. Esta coluna é constituída

de um recheio, com anéis de rashing, e ela ainda é acoplada num condensador, que

transforma a fase do sistema de gás para líquido novamente. Durante a destilação

manteve-se uma razão de reciclo de 3:1 (a cada uma gota recolhida de destilado, 3

voltam a coluna de destilação) esta razão era controlada através de uma válvula de

controle.

A cada dois minutos foram observadas as temperaturas no topo e no fundo

da coluna de destilação sempre cuidando para manter a mesma razão de reciclo

com a válvula de controle. E ainda, no começo, ao observar a formação de vapor no

P á g i n a | 28

topo da coluna obtém-se a temperatura de ebulição da mistura. O experimento foi

realizado durante 36 minutos, visando recolher de 20 a 30 mL de destilado.

Figura 12: Esquema da Prática de Destilação.

P á g i n a | 29

5. RESULTADOS E DISCUSSÕES

O experimento foi realizado numa temperatura de 20°C. Durante a

realização do experimento, foram recolhidos os seguintes dados contidos na tabela

1 abaixo:

Tabela 1: Dados recolhidos durante o

experimento

t (min) Temp. topo

(ºC)

Temp. fundo

(ºC)

0 80 94

2 81 94

4 83 95

6 84 95

8 84 96

10 84 97

12 84 97

14 84 97

16 84 99

18 84,5 99

20 85 100

22 85 101

24 85 101

26 86 102

28 86 103

30 87 104

32 88 104

34 88 105

36 89 107

P á g i n a | 30

Ainda, ao iniciar a prática, antes de começarem as leituras de temperatura

de topo e fundo, ao começar a vaporizar a amostra, foi anotada a temperatura de

ebulição da mistura, que foi de 93ºC.

Para dar continuidade algumas propriedades devem ser conhecidas do

benzeno, do tolueno e da água que se encontram dispostos na tabela 2 abaixo:

Tabela 2: Propriedades

Composto Temp. de Ebulição (°C) ρ a 20°C (g/cm³)

Benzeno 80,1 0,879

Tolueno 110 0,866

Água 100 0,998

Na tabela 3 abaixo, retirada Genakoplis, é possível levantar um diagrama de

fases do tolueno e benzeno.

Tabela 3: Dados para o sistema benzeno-tolueno

Temperatura Pvap. Benzeno Pvap Tolueno Fração Benzeno

K °C kPa mm Hg kPa mm Hg xA yA

353,3 80,1 101,32 760 1,000 1,000

358,2 85 116,9 877 46,0 345 0,780 0,900

363,2 90 135,5 1016 54,0 405 0,581 0,777

368,2 95 155,7 1168 63,3 475 0,411 0,632

373,2 100 179,2 1344 74,3 557 0,258 0,456

378,2 105 204,2 1532 86,0 645 0,130 0,261

383.8 110,6 240,0 1800 101,32 760 0,000 0,000

P á g i n a | 31

Figura 13: Diagrama de Fases- Benzeno e Tolueno.

Através deste gráfico é possível retirar duas equações as quais são

referentes a composição na fase líquida do benzeno. Substituindo nestas equações

a temperatura, retira-se a composição do benzeno nas respectivas fases e então se

faz (1-xbenzeno) e (1-ybenzeno) encontra-se a composição do tolueno na fase líquida e

vapor, respectivamente.

Sendo as equações:

Fase vapor: 𝑇 = −14,17𝑦2𝑏𝑒𝑛𝑧𝑒𝑛𝑜

− 15,71𝑦𝑏𝑒𝑛𝑧𝑒𝑛𝑜 + 110,39 𝐸𝑞 21

Fase líquida: 𝑇 = 12,342𝑥2𝑏𝑒𝑛𝑧𝑒𝑛𝑜 − 42,494𝑥𝑏𝑒𝑛𝑧𝑒𝑛𝑜 + 110,41 𝐸𝑞 22

Sendo assim os resultados estão dispostos na tabela 4 abaixo:

70

75

80

85

90

95

100

105

110

115

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Tem

pe

ratu

ra (

ºC)

Frações (x e y)

Diagrama de fases - Benzeno e Tolueno

líquido

vapor

P á g i n a | 32

Tabela 4: Composições de benzeno e tolueno topo e fundo do destilador

TOPO FUNDO

t (min) Temp. Topo

(ºC) ybenzeno ytolueno

Temp. Fundo

(ºC) xbenzeno xtolueno

0 80 1 0 94 0,443 0,557

2 81 0,989 0,011 94 0,443 0,557

4 83 0,942 0,058 95 0,412 0,588

6 84 0,918 0,082 95 0,412 0,588

8 84 0,918 0,082 96 0,381 0,619

10 84 0,918 0,082 97 0,351 0,649

12 84 0,918 0,082 97 0,351 0,649

14 84 0,918 0,082 97 0,351 0,649

16 84 0,918 0,082 99 0,293 0,707

18 84,5 0,907 0,093 99 0,293 0,707

20 85 0,894 0,106 100 0,265 0,735

22 85 0,894 0,106 101 0,238 0,762

24 85 0,894 0,106 101 0,238 0,762

26 86 0,869 0,131 102 0,211 0,789

28 86 0,869 0,131 103 0,184 0,816

30 87 0,845 0,155 104 0,158 0,842

32 88 0,819 0,181 104 0,158 0,842

34 88 0,819 0,181 105 0,132 0,868

36 89 0,793 0,207 107 0,082 0,918

Construindo um gráfico com a coluna de ybenzeno e xbenzeno versus temperatura

de topo se obtém o seguinte:

P á g i n a | 33

Figura 14: Frações de Benzeno versus Temperatura de Topo.

Através da figura 13 podemos observar o comportamento que o benzeno

possui na mistura benzeno-tolueno. Verifica-se que conforme aumenta a

temperatura do topo as frações de benzeno na fase líquida vão diminuindo e por

conseqüência a mistura se torna mais rica em benzeno na fase vapor. No entanto

verifica-se que a fração molar de benzeno também diminui com o aumento da

temperatura, o que contradiz o que foi dito anteriormente, no entanto este efeito

ocorre, pois começa a se destilar tolueno também. A fração de tolueno começa a

aumentar porque a temperatura de topo começa a se aproximar da temperatura de

ebulição, fazendo com que o equilíbrio seja deslocado para a fase vapore

consequentemente aumentando a quantidade deste na fase vapor.

Agora levantando um gráfico de ytolueno e xtolueno versus temperatura de fundo

se obtém o gráfico que segue abaixo.

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

Tem

pe

ratu

ra d

e T

op

o (°

C)

Frações de Benzeno

Frações do Benzeno versus Temperatura

y benzeno

x benzeno

P á g i n a | 34

Figura 15: Frações de Tolueno versus Temperatura de Fundo.

Analisando a figura 14 nota-se que conforme aumenta a temperatura de

fundo a fração líquida de tolueno aumenta também, o que indica que o composto

mais volátil, benzeno, está evaporando e conseqüentemente a solução de fundo fica

mais rica em tolueno, ou seja, a solução se torna concentrada de tolueno.

5.1) Metodologias Diretas:

5.1.1) Média das Temperaturas

Pelo método da média das temperaturas obteve os resultados que se

encontram tabelados abaixo. Para obtenção destes resultados utilizou-se as

equações 7 e 8 juntamente com as equações 21 e 22. Os valores se encontram na

tabela 5 abaixo.

Temperatura Média de Topo: 84,8 °C

Temperatura Média de Fundo: 99,5°C

92

94

96

98

100

102

104

106

108

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Tem

pe

ratu

ra d

e F

un

do

(°C

)

Frações de Tolueno

Frações de Tolueno versus Temperatura

x tolueno

y tolueno

P á g i n a | 35

Tabela 5: Valores obtidos pelo método da média das

temperaturas

Composto x y

Benzeno 0,279 0,899

Tolueno 0,721 0,101

5.1.2) Média das Frações:

Pela média das frações fez-se uso das equações 9, 10, 11 e 12. Se obtendo

então os resultados que estão dispostos na tabela 6.

Tabela 6: Valores obtidos pelo método da média das

frações

Composto x Y

Benzeno 0,284 0,897

Tolueno 0,716 0,103

5.2) Metodologia Indireta:

5.2.1) Picnometria:

De forma indireta as frações de líquido e vapor também podem ser

determinadas pelo método da picnometria. A calibração do picnômetro foi feita a fim

de determinar o volume deste. Conhecendo-se a massa de água contida na

calibração do picnômetro, é possível, a partir do conhecimento da massa especifica

da mesma na dada temperatura ambiente do dia da realização da prática, calcular o

volume de água contida no picnômetro, que conseqüentemente indica o volume do

picnômetro.

P á g i n a | 36

𝑚𝑝𝑖𝑐𝑛 ô𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 = 10,76 𝑔

𝑚𝑝𝑖𝑐𝑛 ô𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 +á𝑔𝑢𝑎 = 21,31 𝑔

𝑚á𝑔𝑢𝑎 = 10,63 𝑔

𝜌á𝑔𝑢𝑎 = 998,23 𝑘𝑔/𝑚³

𝑉𝑝𝑖𝑐𝑛 ô𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 = 10,57 𝑐𝑚³

A partir do volume calculado para o picnômetro, pode-se então calcular as

massas especificas do topo e do fundo da coluna. Conhecidas as massas recolhidas

no topo e no fundo obtém então as massas especificas de cada um.

Destilado

𝑚𝑑𝑒𝑠𝑡𝑖𝑙𝑎𝑑𝑜 +𝑝𝑖𝑐𝑛 ô𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 = 20,01 𝑔

𝑚𝑑𝑒𝑠𝑡𝑖𝑙𝑎𝑑𝑜 = 9,25 𝑔

𝜌𝑑𝑒𝑠𝑡𝑖𝑙𝑎𝑑𝑜 = 0,875 𝑔/𝑐𝑚³

Fundo

𝑚𝑓𝑢𝑛𝑑𝑜 +𝑝𝑖𝑐𝑛 ô𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 = 19,93 𝑔

𝑚𝑓𝑢𝑛𝑑𝑜 = 9,17 𝑔

𝜌𝑓𝑢𝑛𝑑𝑜 = 0,867 𝑔/𝑐𝑚³

A partir dos dados de massa específica de topo e fundo é possível calcular as

frações liquidas e vapor de tolueno e benzeno utilizando as equações 15 e 16. Os

valores encontrados estão na tabela abaixo.

Tabela 7: Valores obtidos pela picnometria

Composto x y

Benzeno 0,121 0,704

Tolueno 0,879 0,296

Nota-se na tabela 7 que os valores obtidos pela picnometria para a fração de

benzeno foi muito baixa, o que não condiz com a realidade. Sabe-se que deveria se

P á g i n a | 37

ter uma alta fração de benzeno, uma vez que este possui uma volatilidade maior que

o tolueno.

5.3) Rendimento:

A partir dos cálculos realizados nas metodologias anteriores, para a

determinação da composição da mistura binária a ser destilada, se faz um

comparativo entre elas para verificar o rendimento.

O rendimento pode ser analisado pela diferença do número de mols no início

e no final da destilação. A análise pode ser feito usando o gráfico de integração, e os

cálculos podem ser feitos de duas formas: pela equação fornecida pela linha de

tendência, ou pela área do gráfico.

Figura 16: Gráfico de integração para a resolução da integral da equação 19.

A equação fornecida pelo gráfico pode ser substituída na equação 19. É

substituída na integral, no termo correspondente a 1/(y-x). Sendo assim, para cada

metodologia aplicada, obtem-se valores de L diferentes. Sabe-se pela tabela abaixo

as composições molares da mistura:

y = 1,5682x2 + 0,6129x + 1,3296R² = 0,9018

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

adim

en

sio

nal

((1

/(y-

x))

fração (x)

Gráfico da Integração

P á g i n a | 38

Tabela 8: Composição molar da mistura.

Composto Vmolar (cm³/mol) Vsolução (cm³) N (gmol) X

Benzeno 88,86 91 1,02 0,5

Tolueno 106,39 109 1,02 0,5

Mistura 195,25 200 2,04 1

Para cada método, tem-se um valor de 𝑥2 diferente. Na tabela 9 abaixo,

podemos ver as diferentes composições de benzeno líquido.

Tabela 9: Valores da composição de benzeno no final.

Média das temperaturas 0,279

Média das frações 0,284

Picnometria 0,121

Com esses valores de 𝑥2 e o valor conhecido de 𝐿1=2,04, obtém-se os valores

de 𝐿2.

Tabela 10: Valores do nº de mols final.

Média das temperaturas 1,814 mols

Média das frações 1,821 mols

Picnometria 1,609 mols

Conhecendo esses dados, pode-se então, calcular o rendimento para cada

metodologia aplicada. Usando-se um conceito de rendimento, visto pela equação 21:

𝑅% =𝑁𝑖

𝑁𝑖0× 100% (𝐸𝑞. 21)

Onde 𝑁𝑖 , é o 𝐿2 vezes a fração de benzeno na metodologia aplicada.

P á g i n a | 39

Tabela 11: Rendimento percentual para cada metodologia.

Média das temperaturas 49,61%

Média das frações 50,69%

Picnometria 10,73%

P á g i n a | 40

6 CONCLUSÃO

Tendo em vista a aula prática sobre destilação de mistura binária, pode-se

concluir que o método de destilação é de forma geral eficaz. Foram utilizadas três

metodologias diferentes, diretas e indireta, as quais apresentaram diferentes valores

de frações líquidas e de vapor para o benzeno e o tolueno.

Através do método da média das temperaturas, obteve-se frações de tolueno

e benzeno, na fase líquida de 0,721 e 0,279 respectivamente; na fase vapor de

0,101 e 0,899 respectivamente. Na média das frações obteve-se 0,284 e 0,716 para

benzeno e tolueno na fase líquida; na fase vapor 0,897 e 0,103 respectivamente. Na

picnometria os valores foram de 0,121 e 0,879 para benzeno e tolueno na fase

líquida; e fase vapor 0,704 e 0,296.

Verifica-se que na fase líquida sempre se obteve frações maiores de tolueno

do que de benzeno uma vez que o benzeno é mais volátil e por isso é destilado

primeiramente, e a solução de fundo fica rica em tolueno.

Para definir-se qual o método mais apropriado, fez-se o cálculo dos

rendimentos. Nas metodologias diretas obtiveram-se rendimentos semelhantes e

maiores que a metodologia indireta, visto que na picnometria, não se tem uma

grande confiabilidade para a validação dos resultados, isto ocorre devido a

imprecisões nas medidas tomadas, e ainda pode haver volatilização da mistura no

tempo de espera para o resfriamento para posterior medida. Foi verificado então que

para a média das temperaturas obteve-se um rendimento de 49,61%, para a média

das frações foi de 50,69% e para a picnometria foi de 10,73%.

Sendo assim, conclui-se que o experimento é de grande valia para o estudo

da operação de destilação e pode ser facilmente aplicado em nível industrial. Visto

que hoje em dia esta é a operação mais utilizada para a separação de misturas.

P á g i n a | 41

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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geral/destilacao> Acesso em 12 de novembro de 2010;

GEANKOPLIS, C. J. Transport Process and Unit Operations. 4 Ed. Editora:

Prentice Hall International Editions, 2003;

Mloos Consulting. Disponível em: <http://mloos.eti.br/oldqt1/qfl607/aul3.pdf>

Acesso em 12 de novembro de 2010.

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McGraw-Hill, 6°ed. 1984.

Portal da Engenharia Química. Disponível em:

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UFRGS - Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Disponível em:

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novembro de 2010;