YKSIKKÖOPERAATIOT: TYYPIT JA ESIMERKIT - KEMIA - 2026

Yksikkö toiminnot ovat ne, joissa fyysinen hoidot raaka-aineeseen, jotta saadaan haluttu tuote tästä. Kaikki nämä toiminnot noudattavat massan ja energian säilyttämistä koskevia lakeja sekä vauhtia.

Nämä toimenpiteet helpottavat raaka-aineen (nestemäisen, kiinteän tai kaasumaisen) kuljetusta reaktoriin, samoin kuin sen lämmitystä tai jäähdytystä. Ne edistävät myös tietyn komponentin tehokasta erottelua tuotevalikoimasta.

Vesipaisut ovat esimerkkejä yksikön toiminnasta

Toisin kuin yhtenäisissä prosesseissa, jotka muuttavat aineen kemiallisen luonteen, operaatioilla pyritään modifioimaan sen tilaa yhden fysikaalis-kemiallisen ominaisuuden gradientin avulla. Tämä saavutetaan tuottamalla gradientti massan, energian tai määrän liikkeessä.

Paitsi kemianteollisuudessa on lukemattomia esimerkkejä näistä toimista, mutta myös keittiössä. Esimerkiksi osittaisen nestemäisen maidon piiskaaminen tuottaa kermaa ja rasvatonta maitoa.

Toisaalta, jos happama liuos (sitruunahappo, etikka jne.) Lisätään samaan maitoon, se aiheuttaa proteiinien denaturoitumisen, tämä on prosessi (happamaksi tekeminen) eikä yksikköoperaatio.

Yksikkötoimintojen tyypit

Materiaalinsiirtotoimet

Tämän tyyppiset yksikkötoimet siirtävät massan diffuusiomekanismin kautta. Toisin sanoen raaka-aineelle suoritetaan järjestelmä, joka aiheuttaa muutoksen uutettavan tai erotettavan komponentin pitoisuuksissa.

Käytännöllinen esimerkki on luonnollisen öljyn erottaminen harvoista siemenistä.

Koska öljyt ovat luonteeltaan olennaisesti polaarisia, ne voidaan uuttaa apolaarisella liuottimella (kuten n-heksaanilla), joka kylvää siemeniä, mutta ei reagoi (teoreettisesti) minkään matriisin komponentin (kuorien ja pähkinöiden) kanssa.).

Lämmönsiirtotoimet

Täällä lämpö siirtyy lämpimämmästä kehosta kylmempään ruumiiseen. Jos raaka-aine on kylmä kappale ja on välttämätöntä nostaa sen lämpötilaa esimerkiksi alentamaan sen viskositeettia ja helpottaa prosessia, niin se saatetaan kosketukseen kuumavirtauksen tai pinnan kanssa.

Nämä toimenpiteet menevät kuitenkin enemmän kuin "yksinkertainen" lämmönsiirto, koska energia voidaan myös muuntaa mihin tahansa sen ilmenemismuodoista (valo, tuuli, mekaaninen, sähkö jne.).

Esimerkki edellä mainituista voidaan nähdä vesivoimalaitoksissa, joissa vesivirtoja käytetään sähkön tuottamiseen.

Massan ja energian siirto samanaikaisesti

Tämän tyyppisessä operaatiossa kaksi aikaisempaa ilmiötä tapahtuu samanaikaisesti, siirtyen massa (pitoisuusgradientti) lämpötilagradientiin.

Esimerkiksi, jos sokeri liuotetaan veden astiaan ja sitten vesi lämmitetään, sokerin kiteytyminen tapahtuu, kun se hidastuu hitaasti.

Tässä tapahtuu liuenneen sokerin siirto kohti sen kiteitä. Tämä kiteytykseksi kutsuttu operaatio mahdollistaa kiinteiden tuotteiden saamisen erittäin puhtaalla tasolla.

Toinen esimerkki on rungon kuivaaminen. Jos hydratoitu suola altistetaan kuumuudelle, se vapauttaa hydratoitumisveden höyryn muodossa. Tämä taas tuottaa muutoksen suolaveden massapitoisuudessa, kun suola nousee lämpötilassa.

esimerkit

Tislaus

Tislaus koostuu nestemäisen seoksen komponenttien erottamisesta niiden haihtuvuuden tai kiehumispisteiden perusteella. Jos A ja B sekoittuvat ja muodostavat homogeenisen liuoksen, mutta A kiehuu lämpötilassa 50 ° C ja B lämpötilassa 130 ° C, niin A voidaan tislata seoksesta yksinkertaisella tislauksella.

Yllä oleva kuva edustaa tyypillistä asetusta yksinkertaiselle tislaukselle. Teollisuuden mittakaavassa tislauskolonnit ovat paljon suurempia ja niillä on muita ominaisuuksia, jotka sallivat erottaa yhdisteet, joiden kiehumispisteet ovat hyvin lähellä (jakotislaus).

A ja B ovat still-pullossa (2), jota lämmitetään öljyhauteessa (14) lämmityslevyn (13) avulla. Öljyhaude takaa homogeenisemman lämmityksen koko pallon rungossa.

Kun seos nostaa lämpötilaansa noin 50 ° C, A-höyryt pakenevat ja tuottavat lukeman lämpömittarille (3).

Sitten A: n kuumat höyryt menevät lauhduttimeen (5), jossa ne jäähdytetään ja kondensoidaan lasin ympärillä kiertävän veden vaikutuksesta (tulee 6: een ja poistuu 7: een).

Lopuksi keräyspallo (8) vastaanottaa tiivistetyn A: n. Sitä ympäröi kylmä kylpy, jotta voidaan estää A: n vuotaminen ympäristöön (ellei A ole kovin haihtuva).

imeytyminen

Imeytyminen mahdollistaa haitallisten komponenttien erottamisen kaasumaisesta virrasta, joka vapautuu myöhemmin ympäristöön.

Tämä saavutetaan johtamalla kaasut kolonniin, joka on täytetty nestemäisellä liuottimella. Siten neste liuottaa selektiivisesti haitalliset komponentit (kuten SO ₂, CO, NO _x ja H ₂ S) jättäen siitä ilmaantuvan kaasun ”puhtaaksi”.

sentrifugointi

Tässä yhtenäisessä toiminnassa sentrifugi (instrumentti yläkuvassa) kohdistaa keskisuuntaista voimaa, joka ylittää tuhansia kertoja painovoiman kiihtyvyydestä.

Seurauksena on, että suspendoituneet hiukkaset asettuvat putken pohjalle, mikä helpottaa seuraavaa dekantointia tai näytteenottoa supernatantista.

Jos keskisuuntainen voima ei toimisi, painovoima erottaisi kiinteän aineen erittäin hitaalla nopeudella. Kaikilla hiukkasilla ei ole myöskään samaa painoa, kokoa tai pinta-alaa, joten ne eivät astuudu yhdeksi kiinteäksi massaksi putken pohjassa.

seulalaitteiden

Kuten absorptio, adsorptio on hyödyllinen nestemäisten ja kiinteiden virtojen puhdistamisessa. Ero on kuitenkin se, että epäpuhtaudet eivät tunkeudu adsorboivaan materiaaliin, joka on kiinteää ainetta (kuten sinertävä silikageeli yllä olevassa kuvassa); sen sijaan se tarttuu pintaansa.

Samoin kiinteän aineen kemiallinen luonne on erilainen kuin hiukkasten, joita se adsorboi (vaikka näiden kahden välillä olisi suuri affiniteetti). Tästä syystä adsorptio ja kiteytys - kide adsorboi hiukkasia kasvamaan - ovat kaksi erilaista yksikköoperaatiota.

Viitteet

1. Fernández G. (24. marraskuuta 2014). Yksikköoperaatiot. Haettu 24. toukokuuta 2018, osoitteesta: industriaquimica.net
2. Carlos A. Bizama Fica. Yksikkötoiminnot: Yksikkö 4: Yksikkötoimintojen tyypit.. Haettu 24. toukokuuta 2018, osoitteesta: Academia.edu
3. Kurssi: Kemiallinen tekniikka (orgaaninen). Luento 3: Yksikköprosessien ja yksikkötoiminnan perusperiaatteet orgaanisessa kemianteollisuudessa.. Haettu 24. toukokuuta 2018, osoitteesta: nptel.ac.in
4. Shymaa Ali Hameed. (2014). Yksikön käyttö.. Haettu 24. toukokuuta 2018, osoitteesta: ceng.tu.edu.iq
5. RL Earle. (1983). Yksikkötoimet ruoanvalmistuksessa. Haettu 24. toukokuuta 2018, osoitteesta: nzifst.org.nz
6. Mikulova. (1. maaliskuuta 2008). Slovnaft - Uusi polypropeenitehdas.. Haettu 24. toukokuuta 2018, osoitteesta: commons.wikimedia.org
7. Rockpocket. (13. maaliskuuta 2012). Lämpösentrifugi.. Haettu 24. toukokuuta 2018, osoitteesta: commons.wikimedia.org
8. Mauro Cateb. (2016, 22. lokakuuta). Sininen silikageeli.. Haettu 24. toukokuuta 2018, osoitteesta: flickr.com