Capítulo 3

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Capítulo 
3 
 
3 Destilação em Batelada de uma Mistura Alcoólica 
Resumo 
Este experimento apresenta o procedimento para realização de uma destilação batelada em 
escala de laboratório usando um aparato simples composto por um balão, condensador e dois 
termopares. Economicamente processos descontínuos, são vantajosos quando usados para 
pequenas quantidades de material, além de apresentar um caráter mais flexível em relação a 
mudanças nas condições de alimentação e operação. Através da utilização de equipamentos 
simples, a destilação batelada de uma mistura etanol-água é capaz de fornecer dados para 
avaliação do processo através da aplicação de conceitos termodinâmicos da Engenharia 
Química. Complementarmente é possível utilizar planilhas de cálculo para interpretar 
matematicamente o processo realizado e os fenômenos envolvidos durante sua operação. 
 
3.1 Objetivos 
O objetivo dessa prática é observar o comportamento de uma solução alcoólica durante uma 
destilação em batelada de forma a coletar dados que possam representar o comportamento 
termodinâmico da solução. Discutir o equilíbrio líquido-vapor e determinar o teor de álcool 
presente na mistura, além de comentar a respeito de aplicações, limitações, vantagens e o papel 
do Engenheiro Químico nesse tipo de operação. 
3.2 Introdução 
A destilação em batelada é uma operação unitária comum em indústrias farmacêuticas, 
bioquímicas, alimentícias e de especialidades químicas para separação de misturas. A principal 
vantagem desse tipo de operação em relação à operação contínua é a flexibilidade do processo. 
Em uma destilação batelada, em particular, não são necessárias grandes mudanças quando 
troca-se de uma mistura para outra, além disso, trata-se de um processo capaz de acomodar 
mudanças na formulação do produto, na taxa de produção e na composição de alimentação. 
Outro fator favorável à escolha de processos em batelada é a integridade alcançada para o 
produto, o qual é identificado com clareza a respeito das condições de alimentação e de 
processo. Agentes farmacêuticos e especialidades químicas, por exemplo, costumam ser 
produzidos em pequenas quantidades e geralmente requerem uma elevada pureza. Esses 
produtos possuem alto valor de mercado além de curtos ciclos de vida ou demanda sazonal, 
tornando, a escolha por processos de separação descontínuos economicamente mais favorável, 
uma vez que o investimento inicial será menor em relação a processos contínuos. 
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3.3 Fundamentação Teórica 
Destilação é um processo industrial cujo objetivo é separar duas ou mais substâncias presentes 
em uma mistura líquida pela aplicação ou remoção de calor ou pelo abaixamento da pressão. 
Essa operação pode ser classificada em quatro tipos básicos: simples (ou batelada), fracionada, 
flash e arraste de vapor. 
A destilação simples é especialmente importante em instalações de pequena capacidade onde a 
escala de produto é sub-econômica para a operação em regime contínuo. Indicada, também, 
para instalações onde os parâmetros de operação são frequentemente alterados devido as 
variações nas metas do processo e ou nas características do material a ser processado como 
costuma ocorrer. 
A destilação fracionada, por outro lado, trata-se de uma operação que visa um maior 
enriquecimento do vapor devido ao acoplamento de estágios. 
A destilação flash é um tipo de separação que ocorre um único estágio no qual a mistura líquida 
é parcialmente vaporizada, o vapor entra em equilíbrio com o líquido no tanque e as fases são 
separadas e removidas por diferentes tubulações 
Por fim, a destilação por arraste de vapor (método derivado da destilação simples) consiste em 
injetar vapor vivo no refervedor ao invés de realizar o aquecimento através de um trocador de 
calor. 
A escolha entre um ou outro tipo de destilação deve considerar as características da mistura a 
ser separada, as instalações disponíveis e, principalmente, fatores econômicos. Para a operação 
de uma unidade de destilação é importante conhecimento de equilíbrio termodinâmicos líquido-
vapor de forma a saber interpretar o comportamento da solução e analisar os dados fornecidos 
pela unidade. 
A base termodinâmica para o equilíbrio de fases é a mesma do equilíbrio químico: a energia de 
Gibbs é minimizada a uma temperatura e pressão especificas. Diversos modelos matemáticos 
estão disponíveis na literatura para avaliação desse tipo de dados. 
Para modelos ideias é comum a utilização da Lei de Raoult, a qual diz que para um componente 
i a pressão parcial é igual a pressão de vapor desse componente multiplicada pela fração molar 
xi da fase líquida. Outros conceitos importantes estão envolvidos com o equilíbrio líquido-
vapor, tais como, volatilidade relativa, ponto de bolha e orvalho, desvio da lei de Raoult, Lei 
de Henry e pressões saturadas. 
3.4 Materiais e Métodos 
3.4.1 Materiais 
 Seringas de 10mL; 
 Agitador magnético e barras magnéticas; 
 Álcool etílico; 
 Biodiesel; 
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 Glicerina; 
 Banho termostático. 
3.4.2 Métodos 
Uma solução de etanol hidratado deve ser colocada no balão de fundo redondo, em seguida o 
balão deve ser montado em um sistema de destilação semelhante ao apresentado na Figura 3.1, 
no qual tem se o balão posicionado em um banho seco, um trocador de calor para condensar o 
vapor e um sistema de alimentação de água gelada para o trocador de calor. Além disso, 
termômetros devem ser posicionados para coletar as temperaturas do vapor e da solução durante 
o experimento. Uma balança deve ser posicionada para medir a massa de condensado em 
relação ao tempo. 
Figura 3.1 - Sistema de destilação em batelada laboratorial. 
 
Com o banho ligado e a solução sendo aquecida, observe atentamente a superfície da solução 
para identificar o momento no qual será formada a primeira bolha. Nesse momento anote as 
temperaturas de topo (vapor) e base (solução). 
Em seguida, observe a seção de condensação para verificar o momento em que a primeira gota 
de condensado, nesse momento anote as temperaturas e comece a marcar o tempo de destilação. 
A cada dez segundo colete novamente as duas temperaturas e a massa de condensado. 
3.5 Coleta de Dados 
Tabela 3.1 – Massas pesadas na titulação com glicerina. 
T (ºC) BASE 
T (ºC) SOLUÇÃO 
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Tabela 3.2 – Massas pesadas na titulação com biodiesel. 
Tempo (s) Massa do destilado (g) T de base (ºC) T de topo (ºC) 
0 ---- 
10 
20 
30 
40 
50 
60 
70 
80 
90 
100 
110 
120 
3.6 Discussões 
 O estudante deve avaliar graficamente os dados coletados, comentando a respeito do 
comportamento obtido nas séries de dados para as temperaturas da solução e do vapor e 
realizando os cálculos necessários para determinação do teor de álcool presente na solução 
através dos métodos e modelos termodinâmicos (Antoine, Raoult, Henry, Diagrama de 
equilíbrio, etc.). 
Utilizando os dados temporais, o aluno deve ainda calcular o teor alcoólico através do método 
gráfico de Ponchon-Savarit por meio de um diagrama entálpico, além de comparar os valores 
obtidos aqui com o método anterior. 
O relatório deve apresentar as discussões e tópicos discutidos durante o experimento e 
apresentar as problemáticas introduzidas pelo professor durante a aula. 
3.7 Referências 
MONROY-LOPERENAA, R.; ALVAREZ-RAMIREZ, J. A note on the identification and 
control of batch distillation columns. Chemical Engineering Science, v. 58, p. 4729 – 4737, 
2003. 
PERRY, R. H.; GREEN, D. W. Perry’s Chemical Engineers’ Handbook. New York: McGraw-
Hill, 2008. 
SMITH, J.; VAN NESS, H.; ABBOTT, M. Introduction to Chemical Engineering 
Thermodynamics. New York: McGraw-Hill Education, 2005.