ENHEDSOPERATIONER: TYPER OG EKSEMPLER - KEMI - 2025

De enhedsoperationer er dem, der involverer fysiske behandlinger til råmaterialet for at opnå det ønskede produkt fra dette. Alle disse operationer overholder lovgivningen om bevarelse af masse og energi såvel som fart.

Disse operationer letter transporten af ​​råmaterialet (dette i flydende, fast eller gasformig tilstand) mod reaktorerne samt dets opvarmning eller afkøling. De fremmer også effektiv adskillelse af en bestemt komponent fra en produktblanding.

Vanddæmninger er eksempler på enhedsoperationer

I modsætning til enhedsprocesser, der transformerer stoffets kemiske natur, søger operationer at ændre dets tilstand gennem gradienten af ​​en af ​​dets fysisk-kemiske egenskaber. Dette opnås ved at generere en gradient i masse, energi eller kvantitetsbevægelse.

Ikke kun i den kemiske industri er der utallige eksempler på disse operationer, men også i køkkenet. For eksempel pisker du en portion flydende mælk fløde og skummetmælk.

På den anden side, hvis der tilsættes en syreopløsning (citronsyre, eddike osv.) Til denne samme mælk, forårsager det denaturering af dets proteiner, dette er en proces (forsuring) og ikke en enhedsoperation.

Typer enhedsoperationer

Materielle overførselsoperationer

Enhedsoperationer af denne type overfører masse gennem en diffusionsmekanisme. Med andre ord: råmaterialet udsættes for et system, der genererer en variation i koncentrationen af ​​den komponent, der skal ekstraheres eller separeres.

Et praktisk eksempel overvejer ekstraktionen af ​​en naturlig olie fra nogle frø.

Da olierne i det væsentlige er apolære, kan de ekstraheres med et apolært opløsningsmiddel (såsom n-hexan), som bader frøene, men ikke reagerer (teoretisk) med nogen af ​​komponenterne i deres matrix (skaller og nødder.).

Varmeoverførselsoperationer

Her overføres varme fra kroppen, der er varmere, til kroppen, der er koldere. Hvis råmaterialet er det kolde legeme, og det er vigtigt at hæve temperaturen til for eksempel at reducere dets viskositet og lette en proces, bringes det i kontakt med en varm strøm eller overflade.

Disse operationer går imidlertid ud over en "enkel" overførsel af varme, da energi også kan omdannes til en hvilken som helst af dens manifestationer (lys, vind, mekanisk, elektrisk osv.).

Et eksempel på det ovenstående kan ses i vandkraftværker, hvor vandstrømme bruges til at generere elektricitet.

Mass- og energioverførselsoperationer samtidig

I denne type operation forekommer de to foregående fænomener på samme tid og overfører masse (koncentrationsgradient) til en temperaturgradient.

For eksempel, hvis sukker opløses i en gryde med vand og derefter opvarmes vandet, sker krystallisationen af ​​sukkeret, når det langsomt afkøles.

Her finder en overførsel af det opløste sukker sted mod dets krystaller. Denne operation, kendt som krystallisation, tillader opnåelse af faste produkter med en høj grad af renhed.

Et andet eksempel er tørring af et legeme. Hvis et hydratiseret salt underkastes varme, frigiver det hydratiseringsvandet i form af damp. Dette frembringer igen en ændring i massekoncentrationen af ​​vandet i saltet, når saltet stiger i temperaturen.

eksempler

destillation

Destillation består af adskillelsen af ​​komponenterne i en flydende blanding baseret på deres flygtighed eller kogepunkter. Hvis A og B er blandbare og danner en homogen opløsning, men A koger ved 50 ° C og B ved 130 ° C, kan A destilleres fra blandingen gennem simpel destillation.

Billedet ovenfor repræsenterer en typisk opsætning af en simpel destillation. I industrielle skalaer er destillationssøjler meget større og har andre egenskaber, der tillader adskillelse af forbindelser med meget tæt kogepunkter (fraktioneret destillation).

A og B er i den stille flaske (2), der opvarmes i et oliebad (14) af varmepladen (13). Oliebadet garanterer en mere homogen opvarmning i hele kropets krop.

Når blandingen øger sin temperatur omkring 50 ° C, løber A-damperne ud og genererer en aflæsning på termometeret (3).

Derefter går de varme dampe fra A ind i kondensatoren (5), hvor de afkøles og kondenseres ved hjælp af vandet, der cirkulerer rundt om glasset (kommer ind ved 6 og forlader ved 7).

Endelig modtager opsamlingsballonen (8) kondenseret A. Det er omgivet af et koldt bad for at forhindre eventuel lækage af A til miljøet (medmindre A ikke er meget flygtig).

absorption

Absorption muliggør adskillelse af skadelige komponenter fra en gasformig strøm, der derefter frigøres i miljøet.

Dette opnås ved at føre gasserne i en søjle fyldt med flydende opløsningsmiddel. Således flydende selektivt opløser skadelige komponenter (såsom SO ₂, CO, NO _x og H ₂ S), forlader gas, der kommer fra det ”ren”.

centrifugering

I denne enhedsoperation udøver centrifugen (instrumentet i det øverste billede) en centripetalkraft, der overstiger tusindvis af gange tyngdekraften.

Som et resultat sætter de suspenderede partikler sig til bunden af ​​røret, hvilket letter den efterfølgende dekantering eller prøveudtagning af supernatanten.

Hvis centripetalkraften ikke virkede, ville tyngdekraften adskille det faste stof med en meget langsom hastighed. Ikke alle partikler har også den samme vægt, størrelse eller overfladeareal, så de ikke bundfældes i en enkelt fast masse i bunden af ​​røret.

Sifting

Ligesom absorption er adsorption nyttig til oprensning af flydende og faste strømme. Forskellen er imidlertid, at urenhederne ikke trænger ind i det adsorberende materiale, som er et fast stof (som den blålig silicagel på billedet ovenfor); i stedet klæber det sig til dens overflade.

Ligeledes er det kemiske stof af det faste stof forskelligt fra det for de partikler, det adsorberer (selvom der er en stor affinitet mellem de to). Af denne grund er adsorption og krystallisation - krystallen adsorberer partikler til at vokse - to forskellige enhedsoperationer.

Referencer

1. Fernández G. (24. november 2014). Enhedsoperationer. Hentet den 24. maj 2018 fra: industriaquimica.net
2. Carlos A. Bizama Fica. Enhedsoperationer: Enhed 4: Typer enhedsoperationer.. Hentet den 24. maj 2018 fra: academia.edu
3. Kursus: Kemisk teknologi (organisk). Forelæsning 3: Grundlæggende principper for enhedsprocesser og enhedsoperationer i organiske kemiske industrier.. Hentet den 24. maj 2018, fra: nptel.ac.in
4. Shymaa Ali Hameed. (2014). Enhedsbetjening.. Hentet den 24. maj 2018, fra: ceng.tu.edu.iq
5. RL Earle. (1983). Enhedsoperationer i fødevareforarbejdning. Hentet den 24. maj 2018 fra: nzifst.org.nz
6. Mikulova. (1. marts 2008). Slovnaft - Ny polypropylenanlæg.. Hentet den 24. maj 2018 fra: commons.wikimedia.org
7. Rockpocket. (13. marts 2012). Termo centrifuge.. Hentet den 24. maj 2018 fra: commons.wikimedia.org
8. Mauro Cateb. (2016, 22. oktober). Blå silicagel.. Hentet den 24. maj 2018 fra: flickr.com