ENHETSOPERASJONER: TYPER OG EKSEMPLER - KJEMI - 2026

De enhetsoperasjoner er de som involverer fysikalske behandlinger til råstoffet for å oppnå det ønskede produkt fra dette. Alle disse operasjonene overholder lovene om bevaring av masse og energi, samt fart.

Disse operasjonene letter transporten av råmaterialet (dette i flytende, fast eller gassformig tilstand) mot reaktorene, så vel som det blir oppvarmet eller avkjølt. De fremmer også effektiv separasjon av en spesifikk komponent fra en produktblanding.

Vanndammer er eksempler på enhetsoperasjoner

I motsetning til enhetsprosessene som transformerer materiens kjemiske natur, søker operasjoner å endre tilstanden gjennom gradienten av en av dens fysisk-kjemiske egenskaper. Dette oppnås ved å generere en gradient i masse, energi eller mengdebevegelse.

Ikke bare i den kjemiske industrien er det utallige eksempler på disse operasjonene, men også på kjøkkenet. Pisking av en del flytende melk produserer for eksempel fløte og skummet melk.

På den annen side, hvis en syreoppløsning (sitronsyre, eddik, etc.) tilsettes til den samme melken, forårsaker den denaturering av proteinene, dette er en prosess (surgjøring) og ikke en enhetsoperasjon.

Typer enhetsoperasjoner

Materiell overføring operasjoner

Enhetsoperasjoner av denne typen overfører masse gjennom en diffusjonsmekanisme. Med andre ord: råvaren blir utsatt for et system som genererer en variasjon i konsentrasjonen av komponenten som skal ekstraheres eller separeres.

Et praktisk eksempel vurderer utvinning av en naturlig olje fra noen frø.

Fordi oljene i det vesentlige er apolare av natur, kan de ekstraheres med et apolart løsningsmiddel (for eksempel n-heksan), som bader frøene, men ikke reagerer (teoretisk) med noen av komponentene i matrisen deres (skjell og nøtter. ).

Varmeoverføringsoperasjoner

Her overføres varme fra kroppen som er varmere til kroppen som er kaldere. Hvis råvaren er den kalde kroppen, og det er viktig å heve temperaturen til for eksempel å senke dens viskositet og lette en prosess, blir den satt i kontakt med en varm strøm eller overflate.

Imidlertid går disse operasjonene utover en "enkel" overføring av varme, siden energi også kan transformeres til noen av dens manifestasjoner (lys, vind, mekanisk, elektrisk, etc.).

Et eksempel på det ovennevnte kan sees i vannkraftverk, der vannstrømmer brukes til å generere elektrisitet.

Mass- og energioverføringsoperasjoner samtidig

I denne typen operasjoner forekommer de to foregående fenomenene samtidig, og overfører masse (konsentrasjonsgradient) til en temperaturgradient.

For eksempel, hvis sukker blir oppløst i en gryte med vann og deretter oppvarmet vannet, skjer krystalliseringen av sukkeret når det sakte avkjøles.

Her skjer en overføring av det oppløste sukkeret mot dets krystaller. Denne operasjonen, kjent som krystallisering, gjør det mulig å oppnå faste produkter med en høy grad av renhet.

Et annet eksempel er tørking av et legeme. Hvis et hydratisert salt blir utsatt for varme, vil det frigjøre hydratiseringsvannet i form av damp. Dette gir igjen en endring i massekonsentrasjonen av vannet i saltet når saltet øker i temperaturen.

eksempler

destillasjon

Destillasjon består av separasjon av komponentene i en væskeblanding basert på flyktighet eller kokepunkt. Hvis A og B er blandbare og danner en homogen løsning, men A koker ved 50 ° C og B ved 130 ° C, kan A destilleres fra blandingen ved enkel destillasjon.

Bildet over representerer et typisk oppsett av en enkel destillasjon. På industrielle skalaer er destillasjonskolonner mye større og har andre egenskaper, som gjør det mulig å separere forbindelser med svært tette kokepunkter (fraksjonert destillasjon).

A og B er i stillflasken (2), som varmes opp i et oljebad (14) av varmeplaten (13). Oljebadet garanterer en mer homogen oppvarming i hele ballens kropp.

Når blandingen øker temperaturen rundt 50 ° C, slipper dampene fra A opp og genererer avlesning på termometeret (3).

Deretter kommer de varme dampene til A inn i kondensatoren (5) der de blir avkjølt og kondensert av virkningen av vannet som sirkulerer rundt glasset (kommer inn på 6 og går ved 7).

Til slutt mottar oppsamlingsballongen (8) kondensert A. Det er omgitt av et kaldt bad for å forhindre mulig lekkasje av A til miljøet (med mindre A ikke er veldig flyktig).

absorpsjon

Absorpsjon gjør det mulig å separere skadelige komponenter fra en gasstrøm som deretter frigjøres til miljøet.

Dette oppnås ved å føre gassene inn i en kolonne fylt med flytende løsningsmiddel. Dermed oppløseliggjør væsken selektivt de skadelige komponentene (som SO ₂ , CO, NO _x og H ₂ S), og etterlater gassen som kommer ut av den "ren".

sentrifugering

I denne enhetlige operasjonen utøver sentrifugen (instrumentet i det øvre bildet) en centripetalkraft som overstiger tusenvis av ganger tyngdekraften.

Som et resultat legger de suspenderte partiklene seg til bunnen av røret, noe som letter den påfølgende dekantering eller prøvetaking av supernatanten.

Hvis sentripetalkraft ikke virket, ville tyngdekraften skille faststoffet i en veldig langsom hastighet. Heller ikke alle partikler har samme vekt, størrelse eller overflateareal, slik at de ikke legger seg i en enkelt fast masse i bunnen av røret.

sikting

I likhet med absorpsjon er adsorpsjon nyttig i rensing av flytende og faste strømmer. Forskjellen er imidlertid at urenhetene ikke trenger inn i det adsorberende materialet, som er et fast stoff (som den blålige silikagelen på bildet over); i stedet fester den seg til overflaten.

På samme måte er den kjemiske naturen til faststoffet forskjellig fra partiklene det adsorberer (selv om det er en stor affinitet mellom de to). Av denne grunn er adsorpsjon og krystallisering - krystall adsorberer partikler for å vokse - to forskjellige enhetsoperasjoner.

referanser

1. Fernández G. (24. november 2014). Enhetsdrift. Hentet 24. mai 2018, fra: industriaquimica.net
2. Carlos A. Bizama Fica. Enhetsoperasjoner: Enhet 4: Typer enhetsoperasjoner. . Hentet 24. mai 2018, fra: academia.edu
3. Kurs: Kjemisk teknologi (organisk). Forelesning 3: Grunnleggende prinsipper for enhetsprosesser og enhetsoperasjoner i organisk kjemisk industri. . Hentet 24. mai 2018, fra: nptel.ac.in
4. Shymaa Ali Hameed. (2014). Enhetsdrift. . Hentet 24. mai 2018, fra: ceng.tu.edu.iq
5. RL Earle. (1983). Enhetsdrift i matprosessering. Hentet 24. mai 2018, fra: nzifst.org.nz
6. Mikulova. (1. mars 2008). Slovnaft - Nytt polypropylenanlegg. . Hentet 24. mai 2018, fra: commons.wikimedia.org
7. Rockpocket. (13. mars 2012). Termosentrifuge. . Hentet 24. mai 2018, fra: commons.wikimedia.org
8. Mauro Cateb. (2016, 22. oktober). Blå silikagel. . Hentet 24. mai 2018, fra: flickr.com