Типи та приклади операцій одиниць



The одиничні операції це ті, які передбачають фізичне лікування сировини з метою отримання бажаних продуктів. Всі ці операції підкоряються законам збереження маси і енергії, а також обсягу руху.

Ці операції полегшують транспортування сировини (це в рідкому, твердому або газоподібному стані) до реакторів, а також її нагрівання або охолодження. Вони також сприяють ефективному відокремленню конкретного компонента продуктової суміші.

На відміну від унітарних процесів, що перетворюють хімічну природу матерії, операції прагнуть модифікувати їх стан через градієнт одного з їх фізико-хімічних властивостей. Це досягається генерацією градієнта в масі, в енергії або в кількості руху.

Не тільки в хімічній промисловості існують незліченні приклади таких операцій, а й на кухні. Наприклад, коли ви б'єте частину рідкого молока, ви отримуєте вершкове і знежирене молоко.

З іншого боку, якщо до цього молока додають кислотний розчин (лимонну кислоту, оцет тощо), він викликає денатурацію його білків, що є процесом (підкислення), а не єдиною операцією..

Індекс

  • 1 Типи
    • 1.1 Операції з передачі речовини
    • 1.2 Операції з передачі тепла
    • 1.3 Операції з масової та енергетичної передачі одночасно
  • 2 Приклади
    • 2.1 Перегонка
    • 2.2 Абсорбція
    • 2.3 Центрифугування
    • 2.4 Скринінг
    • 2.5 Адсорбція
  • 3 Посилання

Типи

Операції передачі речовини

Одиничні операції цього типу передають масу через дифузійний механізм. Іншими словами: сировина піддається системі, яка генерує зміну концентрації компонента, який бажано витягти або відокремити.

Практичним прикладом є розгляд вилучення природного масла з деяких насіння.

Оскільки масла є по суті аполярними за природою, вони можуть бути екстраговані з неполярним розчинником (таким як н-гексан), який купає насіння, але не реагує (теоретично) з будь-якими компонентами його матриці (оболонки і горіхи). ).

Операції з передачі тепла

Тут тепло передається від тіла, яке тепліше до тіла, яке холодніше. Якщо сировиною є холодне тіло і важливо підвищити його температуру, наприклад, зменшити її в'язкість і полегшити процес, то вона піддається контакту з гарячим потоком або поверхнею.

Однак ці операції виходять за рамки "простого" теплообміну, оскільки енергія також може бути трансформована в будь-якому з її проявів (світла, вітру, механічних, електричних тощо)..

Приклад вищезазначеного можна побачити на гідроелектростанціях, де для виробництва електроенергії використовуються водотоки.

Операції з масової та енергетичної передачі одночасно

У цьому типі операції два попередні явища відбуваються одночасно, передаючи масу (градієнт концентрації) перед градієнтом температури.

Наприклад, якщо цукор розчиняється в горщику з водою, а потім вода нагрівається, коли їй дають можливість повільно охолонути, відбувається кристалізація цукру..

Тут відбувається перенесення розчиненого цукру до його кристалів. Ця операція, відома як кристалізація, дозволяє отримувати тверді продукти з високим ступенем чистоти.

Іншим прикладом є висушування тіла. Якщо гідратовану сіль піддають нагріванню, вона вивільняє воду гідратації у вигляді пари. Це знову призводить до зміни масової концентрації води в солі, оскільки вона підвищує її температуру.

Приклади

Дистиляція

Дистиляція полягає в розділенні компонентів рідкої суміші відповідно до її летючих властивостей або точок кипіння. Якщо A і B змішуються і утворюють гомогенний розчин, але A кипить при 50 ° C і B при 130 ° C, то A може бути відігнана з суміші шляхом простої дистиляції.

Верхнє зображення показує типову збірку простої перегонки. На промислових вагах ректифікаційні колони набагато більші і мають інші характеристики, що дозволяють розділяти сполуки з точками кипіння, близькими один до одного (фракційна перегонка)..

А і В знаходяться в балонці дистилятора (2), який нагрівається в масляній бані (14) нагрівальною плитою (13). Масляна ванна забезпечує більш однорідне нагрівання по всьому тілу кулі.

Оскільки суміш підвищує свою температуру близько 50 ° C, пари A виходять і генерують зчитування на термометрі (3).

Потім пари А, гарячі, надходять у конденсатор (5), де вони охолоджуються і конденсуються водою, що циркулює навколо скла (входить до 6 і виходить на 7)..

Нарешті, колекторний балон (8) отримує конденсат А. Він оточений холодною ванною для запобігання можливої ​​витоку А в навколишнє середовище (якщо А не був дуже нестійким).

Поглинання

Поглинання дозволяє відокремити шкідливі компоненти газоподібного струму, які пізніше вивільняються в навколишнє середовище.

Це досягається шляхом пропускання газів всередині колони, заповненої розчинником рідини. Таким чином, рідина селективно розчиняє шкідливі компоненти (наприклад, SO)2, CO, NOx і Н2S), залишаючи "чистий" газ, що виходить з цього.

Центрифугування

У цій унітарній операції центрифуга (інструмент верхнього зображення) надає доцентрову силу, що перевищує тисячі разів прискорення сили тяжіння.

В результаті, зважені частки осідають на дно пробірки, полегшуючи подальше декантацію або відбір зразків супернатанту.

Якби центростремительная сила не працювала, то гравітація відділяла б тверду речовину дуже повільно. Крім того, не всі частинки мають однакову вагу, розмір або площу поверхні, тому вони не осідають в одній твердій масі на дні трубки.

Скринінг

Скринінг полягає в поділі твердої і гетерогенної суміші відповідно до розміру його частинок. Таким чином, дрібні частинки будуть проходити через отвори сита (або сита), тоді як великі не будуть.

Адсорбція

Подібно до поглинання, адсорбція корисна при очищенні рідких і твердих потоків. Однак відмінність полягає в тому, що домішки не проникають через синус матеріалу адсорбенту, який є твердим (подібно синюшному силікагелю на зображенні вище); замість цього вона прилипає до її поверхні.

Крім того, хімічна природа твердого тіла відрізняється від такої частинок, які вона адсорбує (навіть якщо є велика спорідненість між ними). З цієї причини адсорбція і кристалізація - кристал адсорбує частинки для росту - це дві різні одиничні операції.

Список літератури

  1. Фернандес Г. (24 листопада 2014 року). Одиничні операції. Отримано 24 травня 2018 року від: industriaquimica.net
  2. Карлос А. Бізама Фіка. Операції з підрозділами: Розділ 4: Типи одиничних операцій. [PDF] Отримано 24 травня 2018 року з: academia.edu
  3. Курс: Хімічна технологія (органічна). Лекція 3: Основні принципи одиничних процесів і одиничних операцій в органічній хімічній промисловості. [PDF] Отримано 24 травня 2018 р. З: nptel.ac.in
  4. Шимаа Алі Хамед. (2014). Експлуатація пристрою. [PDF] Отримано 24 травня 2018 р. З: ceng.tu.edu.iq
  5. R.L. Ерл. (1983). Операції в харчовій промисловості. Отримано 24 травня 2018 р. З: nzifst.org.nz
  6. Мікулова (1 березня 2008 р.) Slovnaft - новий завод з поліпропілену. [Малюнок] Отримано 24 травня 2018 року від: commons.wikimedia.org
  7. Rockpocket (13 березня 2012 р.) Термоцентрифуга. [Малюнок] Отримано 24 травня 2018 року від: commons.wikimedia.org
  8. Мауро Катеб (22 жовтня 2016 року). Синій силікагель. [Малюнок] Отримано 24 травня 2018 року з: flickr.com