Resumo de Curvas de Destilação de Hidrocarbonetos

## Introdução A destilação de hidrocarbonetos é uma técnica central no processamento de petróleos brutos e na separação de frações de petróleo por meio das diferenças nos pontos de ebulição. Neste material, revisaremos os tipos de curvas de destilação, métodos de conversão entre curvas experimentais e de referência, destilação em diferentes pressões e procedimentos práticos utilizados na engenharia de refino. > Definição: A curva de destilação é a relação entre a fração destilada (em % volume ou massa) e a temperatura na qual essa fração é obtida durante um ensaio de destilação. ## Tipos de curvas de destilação Apresentamos as curvas mais usadas na indústria e laboratório: ### Curva diferencial (ASTM D86) - Ensaio laboratorial de rotina para produtos líquidos à pressão atmosférica. - O destilado é coletado a uma taxa controlada (p. ex. $4$–$5\ \mathrm{cm^3/min}$) e as temperaturas são registradas a $0\%$, a cada $10\%$ e a $100\%$. - Útil para controle de qualidade; frações que são aquecidas em excesso podem se decompor. > Definição: O teste ASTM D86 é uma destilação diferencial onde os vapores são removidos imediatamente, com mínima retificação. ### Curva com retificação (TBP, True Boiling Point, ASTM D2892) - Realizada em coluna de fracionamento com refluxo, emulando a separação real na unidade de planta. - Fornece rendimentos reais por faixa de ebulição e é a base para o projeto de processos. > Definição: A curva TBP (ASTM D2892) é a verdadeira distribuição de ebulição obtida por destilação fracionada com refluxo controlado. ### Destilação a vácuo (ASTM D1160) - Para produtos pesados que não podem ser destilados à temperatura atmosférica sem craqueamento. - Realiza-se entre $50$ e $1\ \mathrm{mm\ Hg}$ ou em condições de vácuo que permitam elevar a temperatura máxima de operação até $535\ ^\circ\mathrm{C}$ em alguns métodos. ### Vaporização Flash em Equilíbrio (VFE) - Ensaio onde vapores e líquidos são mantidos em equilíbrio; a curva VFE indica a temperatura na qual um volume requerido se vaporizará em equilíbrio com seu resíduo a uma dada pressão. - É usada para definir condições de operação e é construída normalmente à pressão atmosférica. > Definição: A curva VFE fornece a temperatura de vaporização em equilíbrio entre vapor e resíduo líquido para uma % de destilado a uma dada pressão. ## Ensaios e principais normas (resumo) | Método | Uso principal | Pressão típica | |---|---:|---:| | ASTM D86 | Destilação diferencial de combustíveis leves | 760 mm Hg (atm) | | ASTM D2892 | TBP, destilação com retificação para petróleos brutos e frações | 760 mm Hg (coluna de 14–18 pratos teóricos) | | ASTM D1160 | Destilação a pressão reduzida para produtos pesados | 1–50 mm Hg | | ASTM D5307 / D2887 | Cromatografia para distribuição de ponto de ebulição (simulada) | - | ## Conversão e correlação entre curvas Na prática, é necessário transformar uma curva experimental ASTM D86 ou D2887 em uma curva TBP ou para condições de vácuo. Existem métodos empíricos e gráficos: Edmister-Okamoto, Nelson, Edmister (pressões menores) e procedimentos baseados em tabelas e gráficos empíricos. ### Fórmulas de Conversão (exemplos) - Conversão entre $\mathrm{D2887}$ e $\mathrm{D86}$ (Eq. 1): $$T_{ASTM} = aT + bT^{c}$$ onde $T_{ASTM}$ e $T$ são temperaturas em Kelvin e $a,b,c$ são coeficientes dependentes do % destilado (ver tabela de coeficientes). - Conversão entre $\mathrm{D86}$ e $\mathrm{D2892}$ (Eq. 2): $$T_{TBP} = a\,T_{ASTM}^{b}$$ com coeficientes $a,b$ por % volume (ver tabela correspondente). - Correção de TBP para diferentes pressões (Eq. 4): $$T_{TBP,760} = 748.1\,x\,T + T\left(0.3861\,x - 0.00051606\right)$$ $$x = 5.994296 - 0.972546\log P + \dfrac{2663.129 - 95.76\log P}{T}$$ onde $P$ é a pressão de destilação em mm Hg e $T$ em Kelvin. > Nota: As expressões e coeficientes específicos são obtidos de tabelas experimentais (p. ex. Tabelas 1–3) e gráficos empíricos; sempre verifique as unidades (K ou °C) antes de aplicar as f