Typy a příklady operací jednotek



jednotkových operací jsou ty, které zahrnují fyzikální zpracování suroviny, aby z ní byly získány požadované produkty. Všechny tyto operace dodržují zákony zachování hmoty a energie, stejně jako množství pohybu.

Tyto operace usnadňují přepravu suroviny (v kapalném, pevném nebo plynném stavu) do reaktorů, jakož i jejich ohřev nebo chlazení. Podporují také účinné oddělení specifické složky produktové směsi.

Na rozdíl od jednotných procesů, které transformují chemickou povahu hmoty, se operace snaží modifikovat svůj stav gradientem jedné ze svých fyzikálně-chemických vlastností. Toho je dosaženo vytvořením gradientu hmoty, energie nebo množství pohybu.

Nejen v chemickém průmyslu existuje nespočet příkladů těchto operací, ale i v kuchyni. Například, když porazíte porci tekutého mléka, dostanete krém a odstředěné mléko.

Na druhé straně, pokud se k tomuto mléku přidává kyselý roztok (kyselina citrónová, ocet atd.), Způsobuje denaturaci jeho proteinů, což je proces (okyselení) a nikoli jednotná operace..

Index

  • 1 Typy
    • 1.1 Operace převodu hmoty
    • 1.2 Přenos tepla
    • 1.3 Současné operace přenosu hmotnosti a energie
  • 2 Příklady
    • 2.1 Destilace
    • 2.2 Absorpce
    • 2.3 Odstředění
    • 2.4 Projekce
    • 2.5 Adsorpce
  • 3 Odkazy

Typy

Operace přenosu hmoty

Jednotkové operace tohoto typu přenášejí hmotu difuzním mechanismem. Jinými slovy: surovina je vystavena systému, který generuje kolísání koncentrace složky, která má být extrahována nebo oddělena..

Praktickým příkladem je zvážení extrakce přírodního oleje z některých semen.

Vzhledem k tomu, že oleje jsou v podstatě nepolární, mohou být extrahovány nepolárním rozpouštědlem (jako je n-hexan), který semena koupe, ale (teoreticky) nereaguje s žádnou ze složek matrice (skořápky a ořechy). ).

Operace přenosu tepla

Zde se teplo přenáší z těla, které je teplejší, na tělo, které je chladnější. Pokud je surovina chladným tělesem a je nezbytné zvýšit její teplotu, například snížit její viskozitu a usnadnit proces, pak je vystavena kontaktu s horkým proudem nebo povrchem..

Tyto operace však přesahují „jednoduchý“ přenos tepla, protože energie může být také transformována v jakémkoli z jejích projevů (světlo, vítr, mechanické, elektrické atd.).

Příklad výše uvedeného lze vidět ve vodních elektrárnách, kde se k výrobě elektřiny používají vodní proudy.

Operace přenosu hmoty a energie současně

V tomto typu provozu se oba předchozí jevy vyskytují ve stejnou dobu a přenášejí hmotu (gradient koncentrace) před teplotním gradientem.

Pokud se například cukr rozpustí v nádobě s vodou a potom se voda zahřeje, když se nechá pomalu ochladit, dochází k krystalizaci cukru..

Zde dochází k přenosu rozpuštěného cukru na jeho krystaly. Tato operace, známá jako krystalizace, umožňuje získat pevné produkty s vysokým stupněm čistoty.

Dalším příkladem je sušení tělesa. Pokud je hydratovaná sůl vystavena teplu, uvolní hydratační vodu ve formě páry. To opět vyvolává změnu hmotnostní koncentrace vody v soli, protože zvyšuje její teplotu.

Příklady

Destilace

Destilace spočívá v oddělení složek kapalné směsi podle její těkavosti nebo teploty varu. Jsou-li A a B mísitelné a tvoří homogenní roztok, ale A se vaří při teplotě 50 ° C a B při teplotě 130 ° C, může se A destilovat ze směsi pomocí jednoduché destilace..

Horní obrázek ukazuje typickou sestavu jednoduché destilace. V průmyslových měřítcích jsou destilační kolony mnohem větší a mají jiné vlastnosti, které umožňují separaci sloučenin s bodem varu velmi blízko u sebe (frakční destilace)..

A a B jsou v destilačním balónu (2), který je zahříván v olejové lázni (14) topnou deskou (13). Olejová lázeň zajišťuje rovnoměrnější ohřev v celém těle koule.

Vzhledem k tomu, že směs zvyšuje teplotu kolem 50 ° C, uniká pára a vytváří teploměr (3)..

Pak páry A, horké, vstupují do kondenzátoru (5), kde jsou chlazeny a kondenzovány vodou, která cirkuluje kolem skla (vstupuje do 6 a opouští 7).

Nakonec balónek kolektoru (8) přijme kondenzát. Je obklopen studenou lázní, aby se zabránilo možnému úniku A do životního prostředí (pokud A nebyl příliš těkavý).

Absorpce

Absorpce umožňuje oddělení škodlivých složek plynného proudu, který je později uvolněn do okolního prostředí.

Toho je dosaženo průchodem plynů uvnitř kolony naplněné rozpouštědlovou kapalinou. Tudíž kapalina selektivně solubilizuje škodlivé složky (jako je SO)2, CO, NOx a H2S), zanechávající "čistý" plyn, který z toho vychází.

Odstředění

V této jednotné operaci odstředivka (nástroj horního obrazu) vyvíjí dostředivou sílu, která přesahuje tisíckrát gravitační zrychlení.

V důsledku toho se suspendované částice usadí na dně zkumavky, což usnadňuje následné usazování nebo odběr vzorků supernatantu.

Kdyby nepůsobila dostředivá síla, gravitace by oddělila pevnou látku velmi pomalou rychlostí. Také ne všechny částice mají stejnou hmotnost, velikost nebo plochu povrchu, takže se nesedí v jediné pevné hmotě na dně trubice..

Screening

Screening spočívá v oddělení pevné a heterogenní směsi podle velikosti jejích částic. Malé částice tak projdou otvory sítka (nebo síta), zatímco velké nebudou.

Adsorpce

Podobně jako absorpce je adsorpce užitečná při čištění kapalných a pevných proudů. Rozdíl však spočívá v tom, že nečistoty nepronikají sinusem adsorpčního materiálu, což je pevná látka (jako je modravý silikagel na obrázku výše); místo toho přilne k povrchu.

Také chemická povaha pevné látky je odlišná od té, kterou adsorbuje částice (i když existuje velká afinita mezi těmito dvěma). Z tohoto důvodu adsorpce a krystalizace - krystaly adsorbují částice k růstu - jsou dvě různé jednotkové operace.

Odkazy

  1. Fernández G. (24. listopadu 2014). Provoz jednotky. Získáno 24. května 2018, z: industriaquimica.net
  2. Carlos A. Bizama Fica. Provoz jednotky: 4. blok: Typy provozních jednotek. [PDF] Získáno 24. května 2018, z: academia.edu
  3. Předmět: Chemická technologie \ t. Přednáška 3: Základní principy jednotkových procesů a jednotkových operací v ekologickém chemickém průmyslu. [PDF] Získáno 24. května 2018, z: nptel.ac.in
  4. Shymaa Ali Hameed. (2014). Provoz jednotky. [PDF] Získáno 24. května 2018, z: ceng.tu.edu.iq
  5. R.L. Earle. (1983). Jednotkové operace ve výrobě potravin. Získáno 24. května 2018, z: nzifst.org.nz
  6. Mikulova (1. března 2008) Slovnaft - nová polypropylenová rostlina. [Obrázek] Získáno 24. května 2018, z: commons.wikimedia.org
  7. Rockpocket (13. března 2012). Thermo odstředivka. [Obrázek] Získáno 24. května 2018, z: commons.wikimedia.org
  8. Mauro Cateb (22. října 2016). Modrý silikagel. [Obrázek] Získáno 24. května 2018, z: flickr.com