- Druhy jednotkových operací
- Operace převodu materiálu
- Operace přenosu tepla
- Operace přenosu hmoty a energie současně
- Příklady
- Destilace
- Vstřebávání
- Odstředění
- Prosévání
- Reference
Tyto jednotkové operace, jsou ty, které zahrnují fyzikální léčby do výchozího materiálu, aby se získal požadovaný produkt, z toho. Všechny tyto operace se řídí zákony zachování hmoty a energie, stejně jako hybností.
Tyto operace usnadňují transport suroviny (to v kapalném, pevném nebo plynném stavu) směrem k reaktorům, jakož i její zahřívání nebo chlazení. Podporují také účinné oddělení konkrétní složky od produktové směsi.
Vodní přehrady jsou příklady jednotkových operací
Na rozdíl od jednotkových procesů, které transformují chemickou podstatu hmoty, se operace snaží změnit svůj stav gradientem jedné ze svých fyzikálně-chemických vlastností. Toho je dosaženo generováním gradientu v pohybu hmoty, energie nebo množství.
Nejen v chemickém průmyslu existuje bezpočet příkladů těchto operací, ale také v kuchyni. Například šlehání části tekutého mléka vytváří smetanové a odstředěné mléko.
Na druhé straně, pokud se do stejného mléka přidá kyselý roztok (kyselina citronová, ocet atd.), Způsobí denaturaci jeho bílkovin, což je proces (okyselení) a ne jednotková operace.
Druhy jednotkových operací
Operace převodu materiálu
Jednotkové operace tohoto typu přenášejí hmotu pomocí difúzního mechanismu. Jinými slovy: surovina je podrobena systému, který vytváří změnu koncentrace složky, která má být extrahována nebo separována.
Praktický příklad zvažuje těžbu přírodního oleje z některých semen.
Protože oleje jsou v podstatě nepolární povahy, mohou být extrahovány nepolárním rozpouštědlem (jako je n-hexan), které koupe semena, ale nereaguje (teoreticky) s žádnou ze složek jejich matrice (skořápky a ořechy).).
Operace přenosu tepla
Zde se teplo přenáší z těla, které je teplejší, do těla, které je chladnější. Pokud je surovinou chladné těleso a je nezbytné zvýšit jeho teplotu, například snížit viskozitu a usnadnit proces, pak se dostane do styku s horkým tokem nebo povrchem.
Tyto operace však přesahují „jednoduchý“ přenos tepla, protože energii lze také transformovat na kterýkoli z jejích projevů (světlo, vítr, mechanický, elektrický 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 operace se vyskytují dva předchozí jevy současně a přenášejí hmotu (koncentrační gradient) na teplotní gradient.
Například, pokud je cukr rozpuštěn v nádobě s vodou a poté je voda zahřívána, krystalizace cukru nastane, když je pomalu ochlazována.
Přitom dochází k přenosu rozpuštěného cukru směrem k jeho krystalům. Tato operace, známá jako krystalizace, umožňuje získat pevné produkty s vysokým stupněm čistoty.
Dalším příkladem je sušení těla. Pokud je hydratovaná sůl vystavena teplu, uvolní hydratační vodu ve formě páry. To opět vede ke změně hmotnostní koncentrace vody ve soli, jak sůl zvyšuje teplotu.
Příklady
Destilace
Destilace spočívá v oddělení složek kapalné směsi na základě jejich těkavých látek nebo bodů varu. Pokud jsou A a B mísitelné a tvoří homogenní roztok, ale A vaří při 50 ° C a B při 130 ° C, může být A destilován ze směsi pomocí jednoduché destilace.
Výše uvedený obrázek představuje typické nastavení jednoduché destilace. V průmyslovém měřítku jsou destilační kolony mnohem větší a mají jiné vlastnosti, které umožňují separaci sloučenin s velmi blízkými body varu (frakční destilace).
A a B jsou v nehybné láhvi (2), která je zahřívána v olejové lázni (14) pomocí topné desky (13). Olejová lázeň zaručuje homogennější zahřívání v celém těle koule.
Když směs zvyšuje teplotu kolem 50 ° C, páry A unikají a generují odečet na teploměru (3).
Potom horké páry z A vstupují do kondenzátoru (5), kde jsou chlazeny a kondenzovány působením vody, která cirkuluje kolem skla (vstupuje v 6 a opouští v 7).
Konečně, sběrný balón (8) přijímá kondenzovanou A. Je obklopen studenou lázní, aby se zabránilo možnému úniku A do životního prostředí (pokud A není příliš těkavé).
Vstřebávání
Absorpce umožňuje oddělení škodlivých složek od plynného proudu, který se následně uvolňuje do životního prostředí.
Toho se dosáhne průchodem plynů do kolony naplněné kapalným rozpouštědlem. To znamená, že tekutina selektivně rozpouští škodlivé komponenty (jako je SO 2, CO, NO x a H 2 S), přičemž plyn, který vystupuje z ní „čisté“.
Odstředění
V této jednotkové operaci vyvíjí odstředivka (nástroj na horním obrázku) středovou sílu, která překračuje tisíce násobek zrychlení gravitace.
Výsledkem je, že se suspendované částice usazují ke dnu zkumavky, což usnadňuje následnou dekantaci nebo vzorkování supernatantu.
Pokud by středová síla nepůsobila, gravitace by oddělila hmotu velmi pomalou rychlostí. Ne všechny částice mají stejnou hmotnost, velikost nebo povrchovou plochu, takže se neusazují do jediné pevné hmoty na dně zkumavky.
Prosévání
Stejně jako absorpce je adsorpce užitečná při čištění kapalných a pevných proudů. Rozdíl je v tom, že nečistoty nepronikají do adsorpčního materiálu, který je pevný (jako namodralý silikagel na obrázku výše); místo toho se drží na svém povrchu.
Podobně je chemická povaha pevné látky odlišná od chemické povahy částic, které adsorbuje (i když mezi nimi existuje velká afinita). Z tohoto důvodu jsou adsorpce a krystalizace - částice krystalu adsorbují, aby rostly - dvě různé jednotkové operace.
Reference
- Fernández G. (24. listopadu 2014). Jednotkové operace. Citováno z 24. května 2018, z: industriaquimica.net
- Carlos A. Bizama Fica. Provoz jednotky: Jednotka 4: Typy operací jednotky.. Citováno z 24. května 2018, z: academia.edu
- Předmět: Chemická technologie (organická). Přednáška 3: Základní principy UnitProcesů a operací jednotek v organických chemických odvětvích.. Citováno z 24. května 2018, z: nptel.ac.in
- Shymaa Ali Hameed. (2014). Provoz jednotky.. Citováno z 24. května 2018, z: ceng.tu.edu.iq
- RL Earle. (1983). Jednotkové operace při zpracování potravin. Citováno z 24. května 2018, z: nzifst.org.nz
- Mikulova. (1. března 2008). Slovnaft - Nový závod na výrobu polypropylenu.. Citováno z 24. května 2018, z: commons.wikimedia.org
- Rockpocket. (13. března 2012). Termo odstředivka.. Citováno z 24. května 2018, z: commons.wikimedia.org
- Mauro Cateb. (2016, 22. října). Modrý silikagel.. Citováno z 24. května 2018, z: flickr.com