Vienību operāciju veidi un piemēri

The vienību operācijas ir tādi, kas ietver izejvielu fizikālu apstrādi, lai iegūtu no tā vēlamos produktus. Visas šīs operācijas ievēro masu un enerģijas saglabāšanas likumus, kā arī kustības apjomu.

Šīs operācijas atvieglo izejvielu (tas ir šķidrā, cietā vai gāzveida stāvoklī) transportēšanu uz reaktoriem, kā arī tās apsildi vai dzesēšanu. Tie arī veicina konkrētas ražojumu kombinācijas sastāvdaļas efektīvu nodalīšanu.

Atšķirībā no vienotajiem procesiem, kas pārveido vielas ķīmisko dabu, operācijas cenšas modificēt to stāvokli ar vienas fizikāli ķīmiskās īpašības gradientu. Tas tiek panākts, radot masu, enerģiju vai kustības apjomu.

Ne tikai ķīmiskajā rūpniecībā ir daudz neskaitāmi piemēri, bet arī virtuvē. Piemēram, ja jūs pārspējat daļu šķidra piena, jūs saņemsiet krējumu un vājpienu.

No otras puses, ja pienam pievieno skābes šķīdumu (citronskābi, etiķi uc), tas izraisa tās proteīnu denaturāciju, kas ir process (paskābināšana), nevis vienota darbība..

Indekss

• 1 veidi
  • 1.1
  • 1.2 Siltuma pārneses operācijas
  • 1.3 Masu un enerģijas pārneses operācijas vienlaicīgi
• 2 Piemēri
  • 2.1. Destilācija
  • 2.2. Absorbcija
  • 2.3 Centrifugēšana
  • 2.4 Skrīnings
  • 2.5. Adsorbcija
• 3 Atsauces

Veidi

Materiālu nodošanas operācijas

Šāda veida pārsūtīšanas masas vienības darbības, izmantojot difūzijas mehānismu. Citiem vārdiem sakot: izejmateriāls tiek pakļauts sistēmai, kas ģenerē komponenta koncentrācijas variāciju, kuru vēlams iegūt vai atdalīt.

Praktisks piemērs ir apsvērt dabiskās eļļas ieguvi no dažām sēklām.

Tā kā eļļas pēc būtības ir apolāras, tās var ekstrahēt ar apolāru šķīdinātāju (piemēram, n-heksānu), kas peld sēklas, bet ne (teorētiski) reaģē ar kādu no tā matricas komponentiem (čaumalas un rieksti) ).

Siltuma pārneses operācijas

Šeit siltums tiek pārnests no ķermeņa, kas ir siltāks uz ķermeni, kas ir aukstāka. Ja izejmateriāls ir auksts ķermenis un ir būtiski paaugstināt tā temperatūru, piemēram, samazināt tā viskozitāti un atvieglot procesu, tad tas tiek pakļauts saskarsmei ar karstu plūsmu vai virsmu..

Tomēr šīs operācijas pārsniedz „vienkāršu” siltuma pārnesi, jo enerģiju var pārveidot arī kādā no tās izpausmēm (gaisma, vējš, mehāniskā, elektriskā uc)..

Kā piemēru var minēt hidroelektrostacijas, kurās elektroenerģijas ražošanai tiek izmantotas ūdens strāvas.

Masu un enerģijas pārneses operācijas vienlaicīgi

Šāda veida darbībā divas iepriekšējās parādības notiek vienlaicīgi, pārvietojot masu (koncentrācijas gradientu) pirms temperatūras gradienta.

Piemēram, ja cukurs tiek izšķīdināts traukā ar ūdeni un tad ūdeni karsē, kad tam ļauj atdzist lēni, notiek cukura kristalizācija..

Šeit notiek izšķīdināta cukura nodošana kristāliem. Šī darbība, kas pazīstama kā kristalizācija, ļauj iegūt cietus produktus ar augstu tīrības pakāpi.

Vēl viens piemērs ir ķermeņa žāvēšana. Ja hidrāts sāls tiek pakļauts siltumam, tas atbrīvos hidratācijas ūdeni tvaika veidā. Tas atkal rada izmaiņas ūdens masas koncentrācijā sāls, jo tas paaugstina tā temperatūru.

Piemēri

Destilācija

Destilācija ir šķidruma maisījuma sastāvdaļu atdalīšana atkarībā no tā svārstībām vai viršanas punktiem. Ja A un B ir sajaucami un veido viendabīgu šķīdumu, bet A vārās 50 ° C un B 130 ° C temperatūrā, tad A var destilēt no maisījuma ar vienkāršu destilāciju..

Augšējais attēls rāda tipisku vienkāršas destilācijas komplektu. Rūpnieciskajos svaros destilācijas kolonnas ir daudz lielākas un tām ir citas īpašības, kas ļauj atdalīt savienojumus ar vārīšanās punktiem ļoti tuvu viens otram (frakcionēta destilācija)..

A un B atrodas destilētāja balonā (2), ko silda eļļas vannā (14) ar sildīšanas plāksni (13). Eļļas vanna nodrošina vienmērīgāku sildīšanu visā bumbu korpusā.

Tā kā maisījums paaugstina temperatūru ap 50 ° C, izplūst A tvaiki un rada termometra rādījumu (3)..

Pēc tam, A tvaiki, karsti, ieiet kondensatorā (5), kur tos atdzesē un kondensē ar ūdeni, kas cirkulē ap stiklu (iekļūst ar 6 un atstāj ar 7).

Visbeidzot, kolektora balons (8) saņem A kondensātu. To ieskauj auksta vanna, lai novērstu iespējamu A noplūdi vidē (ja vien A nav ļoti svārstīga).

Absorbcija

Absorbcija ļauj nodalīt gāzveida strāvas kaitīgās sastāvdaļas, kas vēlāk nonāk apkārtējā vidē.

Tas tiek panākts, nododot gāzes kolonnā, kas piepildīta ar šķīdinātāja šķidrumu. Tādējādi šķidrums selektīvi izšķīdina kaitīgās sastāvdaļas (piemēram, SO).₂, CO, NO_x un H₂S), atstājot "tīru" gāzi, kas rodas no tā.

Centrifugēšana

Šajā vienotajā operācijā centrifūga (augšējā attēla instruments) rada centripetālu spēku, kas pārsniedz tūkstošiem reižu smaguma paātrinājumu..

Rezultātā suspendētās daļiņas nokļūst caurules apakšā, veicinot turpmāku dekantēšanu vai supernatanta paraugu ņemšanu..

Ja centripetālais spēks nestrādāja, gravitācija atdala cietu vielu ļoti lēni. Tāpat ne visām daļiņām ir vienāds svars, lielums vai virsmas laukums, tāpēc tās neatrodas vienā cietā masā caurules apakšā..

Skrīnings

Skrīnings ir cietā un neviendabīgā maisījuma atdalīšana atkarībā no tā daļiņu lieluma. Tādējādi mazas daļiņas iziet caur sieta (vai sieta) atverēm, bet lielās - ne.

Adsorbcija

Tāpat kā absorbcija, adsorbcija ir noderīga šķidru un cietu plūsmu attīrīšanai. Tomēr atšķirība ir tāda, ka piemaisījumi neietekmē adsorbenta materiāla sinusiju, kas ir cieta viela (piemēram, zilā silīcija dioksīda gēls iepriekš attēlā); tā vietā tā saskaras ar tās virsmu.

Arī cietās vielas ķīmiskais raksturs atšķiras no tā adsorbēto daļiņu ķīmiskā rakstura (pat ja starp abām ir liela afinitāte). Šā iemesla dēļ adsorbcija un kristalizācija - kristālu adsorbējošas daļiņas aug - ir divas dažādas vienības darbības.

Atsauces

1. Fernández G. (2014. gada 24. novembris). Vienības operācijas. Saturs saņemts 2018. gada 24. maijā no: industriaquimica.net
2. Carlos A. Bizama Fica. Vienības operācijas: 4. bloks: vienību darbības veidi. [PDF] Saturs iegūts 2018. gada 24. maijā no: academia.edu
3. Kursi: Ķīmiskā tehnoloģija (organiskā). 3. lekcija: Vienības procesu un vienību ekspluatācijas pamatprincipi organiskās ķīmijas rūpniecībā. [PDF] Saturs iegūts 2018. gada 24. maijā no: nptel.ac.in
4. Shymaa Ali Hameed. (2014). Vienības darbība. [PDF] Saturs iegūts 2018. gada 24. maijā no: ceng.tu.edu.iq
5. R.L. Earle. (1983). Vienības darbība pārtikas pārstrādē. Saturs iegūts 2018. gada 24. maijā no: nzifst.org.nz
6. Mikulova (2008. gada 1. marts) Slovnaft - jauna polipropilēna rūpnīca. [Attēls] Saturs iegūts 2018. gada 24. maijā no: commons.wikimedia.org
7. Rockpocket (2012. gada 13. marts). Thermo centrifūga. [Attēls] Saturs iegūts 2018. gada 24. maijā no: commons.wikimedia.org
8. Mauro Cateb (2016. gada 22. oktobris). Zils silikagels. [Attēls] Saturs iegūts 2018. gada 24. maijā no: flickr.com