A separação de substâncias é uma etapa crítica para diversos segmentos industriais, e são utilizados diversos métodos para que tal objetivo seja alcançado.
Por que isso é necessário? Bom, a resposta está nos benefícios distintos dessa separação, como garantir a qualidade, pureza, aumentar a eficiência produtiva e, não menos importante, reduzir o desperdício por meio do reaproveitamento de materiais (subprodutos).
Assim, esses processos são comuns em processos que envolvam combustíveis, solventes, óleos, produtos químicos e insumos farmacêuticos, por exemplo, embora a precisão e a estabilidade operacional seja mandatória para todos os casos.
No entanto, assim como é de se esperar, há desafios consideráveis em realizar tal feito para determinadas aplicações industriais, principalmente durante o processamento térmico.
Em outras palavras, temperaturas elevadas podem comprometer as propriedades físico-químicas dos fluidos, e daqui surge o caos: produtos degradados, formação de resíduos e redução do rendimento operacional da planta.
Para contornar tais incidências, a indústria deve utilizar tecnologias de separação para processos complexos que não comprometam a produtividade.
E é neste momento em que se destaca a destilação a pressão a vácuo, empregada em refinarias, indústrias químicas, farmacêuticas e diversos outros setores industriais
Mas afinal, o que é a destilação a pressão a vácuo e como esse processo funciona na prática industrial?
O que é a destilação
De forma mais geral, a destilação é um processo de separação de misturas líquidas baseado nas suas diferenças de pontos de ebulição.
Em outras palavras, o princípio básico da destilação na prática ocorre por meio do aquecimento, considerando que um componente vaporize a uma temperatura menor (temperatura de ebulição menor) do que o outro componente (de temperatura de ebulição maior).
Essa execução é de grande importância para a indústria, uma vez que permite separar compostos químicos, refinar matérias-primas, purificar produtos, recuperar solventes, entre outros.
Além disso, dependendo das características da mistura, da temperatura de operação e dos objetivos do processo, utiliza-se diferentes tipos de destilação para que o objetivo seja cumprido.
Entre os tipos mais utilizados, estão a destilação simples, fracionada, a vapor, molecular e a pressão a vácuo.
O que é a destilação a pressão a vácuo e como funciona
A destilação a pressão a vácuo, também denominada de destilação a pressão reduzida, é uma técnica utilizada quando o composto a ser destilado possui alto ponto de ebulição (geralmente maior que 200ºC) ou quando o composto se decompõe antes de entrar em ebulição.
Assim, é um processo extremamente útil na química de produtos naturais para remover o solvente sem aquecer muito o sistema, o que causaria a decomposição de muitos produtos naturais.
Princípio do método explicado
Para melhor entender a destilação a vácuo, veja como é o seu princípio de forma simples: como a temperatura de ebulição depende da pressão externa, utiliza-se uma bomba de vácuo para reduzir a pressão do sistema.
A partir do momento que a pressão externa se iguala à pressão de vapor do líquido, este fluido entra em ebulição.
Desta forma, quanto mais baixa for a pressão, menor será a temperatura de ebulição.
Não entendeu? Então vamos por partes.
- Redução da Pressão
A bomba de vácuo é o equipamento utilizado para reduzir a pressão no sistema, no início do processo.
Com isso, tem-se a redução do ponto de ebulição dos líquidos presentes na mistura, permitindo que eles vaporizem a temperaturas mais baixas do que sob pressão atmosférica normal.
- Aquecimento da Mistura
Conforme a pressão é reduzida, a mistura é aquecida em um equipamento de destilação, como um balão de destilação ou um alambique.
Além disso, como resultado da pressão reduzida, os componentes voláteis começam a vaporizar em temperaturas mais baixas do que sob pressão atmosférica normal.
- Vaporização e Condensação
Os vapores produzidos pela mistura aquecida são conduzidos para um condensador, onde são resfriados e condensados de volta ao estado líquido.
Durante esse processo, os componentes mais voláteis da mistura condensam primeiro, enquanto os componentes menos voláteis permanecem na fase líquida.
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- Coleta dos Destilados
Por último, os líquidos condensados são coletados em recipientes separados, resultando em uma separação dos componentes da mistura.
Portanto, os componentes voláteis, que normalmente seriam difíceis de destilar a temperaturas normais, podem ser separados com sucesso e coletados.
Nomógrafo
Ao traçar uma reta entre os valores presentes nas réguas (ou escalas), obtém-se diretamente o resultado de um cálculo.
Esta ferramenta é utilizada na destilação a pressão a vácuo, onde a correlação entre pressão e ponto de ebulição pode ser obtida.
Para utilizar o nomógrafo, basta usar uma régua e ligar a temperatura de ebulição a 760 mmHg (coluna B) a pressão utilizada (coluna C).
Ao estender a reta até a coluna A, o ponto de intersecção será a temperatura de ebulição na pressão desejada.
Considerações finais
- Este processo tem a sua periculosidade, já que a variação brusca de pressão pode ocasionar em explosões. Monitore, sempre, a pressão do sistema, e equipe-o com equipamentos inteligentes contra falhas humanas, como sensores de temperatura e pressão.
- Caso esteja pensando em fazer alguma experiência com um sistema parecido, proteja-se, utilize EPIs e não use materiais não planejados, já que a pressão interna é aplicada em todos os pontos internamente ao material.
- Por fim, não se esqueça que o vapor de mercúrio (Hg) é tóxico!
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Se a sua resposta é “sim”, então saiba que você está no lugar certo.
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FAQ – Destilação a pressão a vácuo
1. O que é destilação a pressão a vácuo?
É um processo de separação que reduz a pressão do sistema para diminuir o ponto de ebulição dos líquidos e evitar degradação térmica.
2. Por que utilizar vácuo na destilação industrial?
Porque permite separar compostos sensíveis ao calor em temperaturas mais baixas, aumentando a eficiência e preservando propriedades químicas.
3. Quais variáveis precisam ser monitoradas nesse processo?
Principalmente pressão, temperatura e vazão, já que impactam diretamente a segurança e a eficiência operacional.
4. Quais setores utilizam destilação a vácuo?
Refinarias, indústrias químicas, farmacêuticas, petroquímicas e processos de recuperação de solventes utilizam amplamente essa técnica.
