O que é destilação multicomponente?
A destilação multicomponente é um processo químico no qual uma mistura de compostos voláteis se separa com base em seus pontos de ebulição. O processo ocorre em uma coluna de destilação, um empilhamento vertical de bandejas ou estágios sobre os quais coexistem componentes em suas fases líquida e de vapor. À medida que a mistura sobe a coluna, os compostos com alto ponto de ebulição se concentram nos estágios mais baixos, enquanto os compostos com baixo ponto de ebulição se concentram nos estágios mais altos.
As colunas de destilação usam princípios básicos das misturas de equilíbrio líquido-vapor. À medida que o calor é aplicado a um líquido, a temperatura do líquido aumenta até atingir o ponto de ebulição (PA). Na BP, energia adicional não causa aumento de temperatura; ao contrário, as moléculas o utilizam para escapar da fase líquida e se tornar um gás.
A energia absorvida pela nova molécula de gás não está mais disponível para aquecer a próxima molécula líquida. À medida que o líquido ferve, também é resfriado pela ausência de energia que mantém as moléculas de gás na fase gasosa. Esse resfriamento fará com que algumas das moléculas de gás se condensem novamente em líquido, liberando a energia da vaporização. A energia liberada é capaz de reaquecer o líquido. Em condições de equilíbrio, a taxa de vaporização é igual à taxa de condensação.
Em uma coluna de destilação multicomponente, uma mistura de equilíbrio é estabelecida em cada estágio. Há uma fonte constante de nova energia fornecida ao fundo da coluna. Esse calor faz com que algumas das moléculas da fase gasosa do composto mais volátil de cada estágio, aquele com a PA mais baixa, subam para o estágio seguinte. Nesse estágio mais alto, a mistura tentará se equilibrar novamente. As moléculas que vêm de baixo podem ter uma pressão arterial muito alta para vaporizar nesse estágio, acumulando-se na fase líquida.
Eventualmente, o líquido em cada estágio se concentra em um ou mais dos componentes. Os fluxos laterais podem ser retirados em um ou mais estágios. As correntes de líquido serão concentradas em um ou mais componentes e podem ser necessárias etapas adicionais de destilação.
O petróleo é tipicamente destilado em frações por destilação multicomponente. Uma fração é uma variedade de compostos semelhantes com BP próximo que podem ser tratados como um único composto. A gasolina é um exemplo. Um gás BP baixo pode ser retirado da parte superior da coluna e não requer processamento adicional.
O projeto de uma destilação multicomponente requer cálculos complexos. Os parâmetros de design da coluna incluem a especificação do número de estágios, o estágio de alimentação da matéria-prima, os estágios em que os fluxos de produtos são removidos e o calor necessário para acionar a coluna. Programas de computador especializados para destilação multicomponente realizam esses cálculos, mas os engenheiros ainda aprendem métodos de solução gráfica para entender o processo.