PREVÁDZKA JEDNOTKY: TYPY A PRÍKLADY - CHÉMIA - 2025

Tieto jednotkové operácie , sú tie, ktoré zahŕňajú fyzikálnej liečby do východiskového materiálu, aby sa získal požadovaný produkt, z toho. Všetky tieto operácie sa riadia zákonmi o zachovaní hmoty a energie, ako aj o hybnosti.

Tieto operácie uľahčujú transport suroviny (to v kvapalnom, pevnom alebo plynnom stave) smerom k reaktorom, ako aj jej zahrievanie alebo chladenie. Podporujú tiež účinné oddelenie konkrétnej zložky od zmesi produktov.

Vodné nádrže sú príkladom jednotkových operácií

Na rozdiel od jednotkových procesov, ktoré transformujú chemickú povahu látky, operácie sa snažia zmeniť svoj stav prostredníctvom gradientu jednej z jej fyzikálno-chemických vlastností. To sa dosiahne vytvorením gradientu v pohybe hmoty, energie alebo množstva.

Nielen v chemickom priemysle existuje nespočet príkladov týchto operácií, ale aj v kuchyni. Napríklad šľahanie časti tekutého mlieka vytvára smotanu a odstredené mlieko.

Na druhej strane, ak sa do toho istého mlieka pridá kyselinový roztok (kyselina citrónová, ocot atď.), Spôsobuje denaturáciu jeho proteínov, čo je proces (okyslenie) a nie jednotková operácia.

Druhy jednotkových operácií

Operácie prevodu materiálu

Jednotkové operácie tohto typu prenášajú hmotu prostredníctvom difúzneho mechanizmu. Inými slovami: surovina je vystavená systému, ktorý vytvára zmeny v koncentrácii zložky, ktorá sa má extrahovať alebo separovať.

Praktický príklad zvažuje ťažbu prírodného oleja z niektorých semien.

Pretože oleje majú v podstate nepolárnu povahu, môžu byť extrahované nepolárnym rozpúšťadlom (ako je n-hexán), ktoré kúpa semená, ale nereaguje (teoreticky) so žiadnou zo zložiek ich matrice (škrupiny a orechy). ).

Operácie prenosu tepla

Teplo sa tu prenáša z tela, ktoré je teplejšie, do tela, ktoré je chladnejšie. Pokiaľ je surovým materiálom chladené teleso a je nevyhnutné zvýšiť jeho teplotu, napríklad na zníženie jeho viskozity a uľahčenie procesu, potom sa dostane do styku s horúcim prúdom alebo povrchom.

Tieto operácie však idú nad rámec „jednoduchého“ prenosu tepla, pretože energia sa môže tiež transformovať na ktorýkoľvek z jej prejavov (svetlo, vietor, mechanický, elektrický atď.).

Príklad vyššie uvedeného je možné vidieť vo vodných elektrárňach, kde sa na výrobu elektriny používajú vodné prúdy.

Operácie prenosu hmoty a energie súčasne

V tomto type operácie sa vyskytujú dva predchádzajúce javy súčasne, pričom sa hmota (gradient koncentrácie) prenáša na teplotný gradient.

Napríklad, ak je cukor rozpustený v nádobe s vodou a potom je voda zahrievaná, kryštalizácia cukru nastane, keď je pomaly ochladená.

Pritom dochádza k prenosu rozpusteného cukru na jeho kryštály. Táto operácia, známa ako kryštalizácia, umožňuje získať tuhé produkty s vysokým stupňom čistoty.

Ďalším príkladom je sušenie tela. Ak je hydratovaná soľ vystavená teplu, uvoľní hydratačnú vodu vo forme pary. To opäť vedie k zmene hmotnostnej koncentrácie vody v soli, keď sa soľ zvyšuje.

Príklady

destilácia

Destilácia spočíva v separácii zložiek kvapalnej zmesi na základe ich prchavosti alebo teploty varu. Ak sú A a B miešateľné a tvoria homogénny roztok, ale A vrie pri 50 ° C a B pri 130 ° C, potom A možno zo zmesi destilovať jednoduchou destiláciou.

Obrázok vyššie predstavuje typické usporiadanie jednoduchej destilácie. V priemyselnom meradle sú destilačné kolóny omnoho väčšie a majú ďalšie vlastnosti, ktoré umožňujú separáciu zlúčenín s veľmi blízkymi bodmi varu (frakčná destilácia).

A a B sú v tichej fľaši (2), ktorá je zahrievaná v olejovom kúpeli (14) pomocou vyhrievacej dosky (13). Olejový kúpeľ zaručuje homogénnejšie zahrievanie v celom tele lopty.

Keď zmes zvyšuje teplotu okolo 50 ° C, výpary A unikajú a na teplomere vygenerujú údaje (3).

Potom horúce pary A vstupujú do kondenzátora (5), kde sa ochladzujú a kondenzujú pôsobením vody, ktorá cirkuluje okolo skla (vstupuje v 6 a opúšťa v 7).

Nakoniec, zberný balón (8) prijíma kondenzovanú A. Je obklopený studeným kúpeľom, aby sa zabránilo možnému úniku A do životného prostredia (pokiaľ A nie je príliš prchavé).

vstrebávanie

Absorpcia umožňuje oddelenie škodlivých zložiek od plynného prúdu, ktorý sa následne uvoľňuje do životného prostredia.

To sa dosiahne prechodom plynov do kolóny naplnenej kvapalným rozpúšťadlom. To znamená, že tekutina selektívne rozpúšťa škodlivé komponenty (ako je SO ₂ , CO, NO _x a H ₂ S), pričom plyn, ktorý vystupuje z nej "čisté".

odstreďovanie

V tejto jednotnej operácii odstredivka (prístroj na hornom obrázku) vyvíja centripetálnu silu, ktorá prekračuje tisíckrát zrýchlenie gravitácie.

Výsledkom je, že suspendované častice sa usadia na dne skúmavky, čo uľahčuje následnú dekantáciu alebo odoberanie vzorky supernatantu.

Ak by centripetálna sila nefungovala, gravitácia by oddelila tuhú látku veľmi pomaly. Nie všetky častice majú rovnakú hmotnosť, veľkosť alebo povrchovú plochu, takže sa neusadzujú na jednu tuhú hmotu na dne skúmavky.

preosievanie

Rovnako ako absorpcia, adsorpcia je užitočná pri čistení kvapalných a pevných prúdov. Rozdiel je však v tom, že nečistoty neprenikajú do adsorpčného materiálu, ktorý je tuhou látkou (ako modrastý silikagél na obrázku vyššie); namiesto toho sa drží na svojom povrchu.

Podobne sa chemická povaha tuhej látky líši od chemickej povahy častíc, ktoré adsorbuje (aj keď medzi nimi existuje veľká afinita). Z tohto dôvodu sú adsorpcia a kryštalizácia - kryštály adsorbujúce častice, ktoré rastú - dve rôzne jednotkové operácie.

Referencie

1. Fernández G. (24. november 2014). Prevádzka jednotky. Zdroj: 24. mája 2018, z: industriaquimica.net
2. Carlos A. Bizama Fica. Operácie s jednotkami: Jednotka 4: Druhy operácií s jednotkami. , Zdroj: 24. mája 2018, z: academia.edu
3. Predmet: Chemická technológia (organická). Prednáška 3: Základné princípy jednotkových procesov a jednotkových operácií v organických chemických odvetviach. , Získané 24. mája 2018, z: nptel.ac.in
4. Shymaa Ali Hameed. (2014). Prevádzka jednotky. , Zdroj: 24. mája 2018, z: ceng.tu.edu.iq
5. RL Earle. (1983). Jednotkové operácie pri spracovaní potravín. Zdroj: 24. mája 2018, z: nzifst.org.nz
6. Mikulova. (1. marca 2008). Slovnaft - Nový závod na výrobu polypropylénu. , Zdroj: 24. mája 2018, z: commons.wikimedia.org
7. Rockpocket. (13. marca 2012). Termo odstredivka. , Zdroj: 24. mája 2018, z: commons.wikimedia.org
8. Mauro Cateb. (2016, 22. októbra). Modrý silikagél. , Načítané 24. mája 2018, z: flickr.com