Azeótropos

Azeótropo é o nome que se dá a uma mistura de líquidos, composta por dois ou mais componentes, que, em proporções específicas dos constituintes, formam uma mistura com Ponto de Ebulição (P.E.) constante e fixo, e que, portanto não podem ser desagregados pelo mero processo de destilação simples.

Esse tipo de mistura foi assim batizado por John Wade e R.W. Merriman, em 1911, em seus estudos acerca das aplicações do método da destilação fracionada.

Um exemplo de azeótropo bastante próximo a nós é o “álcool” vendido nos supermercados, que na verdade é um azeótropo de água e álcool etílico.

Uma característica peculiar dos azeótropos é que a constituição da fase gasosa da mistura é igual à composição da fase líquida, o que não é nada surpreendente, haja visto o fato de a mistura possuir P.E. fixo e constante, o que faz com que haja a ebulição da mistura como um todo e não como componentes em separado, podendo assim ser encarada como substância pura sob esse aspecto.

Classificação:

Existe uma classificação bastante simplificada para azeótropos, ela os agrupa de acordo com o valor do P.E. da mistura formada:

– Para misturas com o ponto de ebulição maior que o das substâncias que a formam: azeótropo de máximo.

– Para misturas com o ponto de ebulição menor que o das substâncias que a formam: azeótropo de mínimo.

Azeótropos

Outro tipo de classificação diz respeita ao aspecto da mistura:

– Azeótropo Homogêneo: não há separação das fases líquidas, quando este é condensado. Há completa miscibilidade, tornando a separação mais difícil.

– Azeótropo Heterogêneo: as fases líquidas se separam quando condensadas (são imiscíveis numa faixa de composição). Há o equilíbrio entre uma fase vapor e duas fases líquidas.

Processos de Separação:

Atualmente, podemos encontrar uma quantidade considerável de métodos de separação de misturas azeotrópicas na literatura. Dentre elas, podemos destacar: destilação azeotrópica, destilação molecular destilação extrativa, extração líquido-líquido, dentre outras. Abaixo faremos a explanação de algumas delas.

  • Destilação Azeotrópica:

A destilação azeotrópica, também chama de destilação azeotrópica heterogênea, diferentemente da destilação extrativa (ou destilação azeotrópica homogênea), pode ser empregada para a separação tanto de azeótropos, quanto de misturas de componentes com pontos de ebulição próximos ou com alta demanda energética. Nesse processo há a adição de um terceiro componente (solvente) que viabiliza o processo de separação.

A função deste solvente é formar um novo azeótropo, de mínimo -para tanto ele deve ter P.E. menor ou intermediário em relação aos dois componentes iniciais – e heterogêneo, com um dos componentes iniciais da mistura para que seja removido como destilado, quebrando assim o azeótropo inicial. Então as fases do azeótropo (heterogêneo) destilado, após ser condensado, podem ser separadas em um decantador.

Fluxograma para o processor de destilação azeotrópica (Etanol/Água)

  • Destilação Extrativa:

A destilação extrativa, também chamada de destilação azeotrópica homogênea, assim como a destilação azeotrópica, envolve a adição de um terceiro componente (solvente), no entanto sua função é diferente. O solvente nesse caso tem função de mudar a volatilidade relativa dos componentes da mistura inicial, tornando a sua separação mais fácil. Aqui o solvente deve ter ponto P.E. superior aos outros componentes e não poderá haver formação de sistema bifásico, além de não haver formação de novo azeótropo.

No processo o componente mais volátil é obtido no topo como destilado e com uma pureza considerável, enquanto os componentes menos voláteis saem com o solvente na base da coluna. O obtido na base, rico em solvente, segue para uma coluna de destilação convencional, onde se recupera o solvente e ele passa a ser utilizado em outra coluna extrativa.

Fluxograma para o Processo de Destilação Azeotrópica (Etanol/Água)

Esquema Simplificado da Coluna de Destilação

Observação: Industrialmente prefere-se a destilação azeotrópica heterogênea à destilação azeotrópica homogênea, devido à facilidade de recuperação do solvente, embora a controle das colunas daquele seja mais complexa que a deste.

Bibliografia:

LEI, Zhigang; CHEN, Biaohua; DING, Zhongwei. Especial Distillation Processes. Pequim: Elsevier, 2005.

ITO, Vanessa Mayumi. Otimização de Colunas de Destilação Complexas. Campinas, 2002. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Universidade Estadual de Campinas.

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Objetivo: esclarecimentos na área de Química


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