ОПЕРАЦІЇ ПІДРОЗДІЛУ: ТИПИ ТА ПРИКЛАДИ - ХІМІЯ - 2025

В одиничних операціях є ті , які включають фізичні процедури в вихідна сировина для отримання бажаного продукту від цього. Усі ці операції підкоряються законам збереження маси та енергії, а також імпульсу.

Ці операції полегшують транспортування сировини (в рідкому, твердому або газоподібному стані) до реакторів, а також її нагрівання або охолодження. Вони також сприяють ефективному відокремленню конкретного компонента від товарної суміші.

Дамби з водою - приклади операцій підрозділів

На відміну від унітарних процесів, які перетворюють хімічну природу речовини, операції прагнуть змінити її стан через градієнт одного з його фізико-хімічних властивостей. Це досягається створенням градієнта руху маси, енергії чи кількості.

Не тільки в хімічній промисловості є незліченна кількість прикладів цих операцій, але і на кухні. Наприклад, збивання порції рідкого молока виробляє вершки та знежирене молоко.

З іншого боку, якщо до цього ж молока додавати розчин кислоти (лимонну кислоту, оцет тощо), це спричиняє денатурацію білків, це процес (підкислення), а не одинична операція.

Види одиничних операцій

Операції з передачі матеріалу

Одиничні операції цього типу передають масу через дифузійний механізм. Іншими словами: сировина піддається системі, яка генерує зміну концентрації компонента, що підлягає вилученню або відокремленню.

Практичним прикладом вважається вилучення натурального масла з деяких насінин.

Оскільки олії по суті є неполярними за своєю природою, їх можна витягти з неполярним розчинником (наприклад, н-гексаном), який омиває насіння, але не реагує (теоретично) ні на один із компонентів їх матриці (оболонки та горіхи). ).

Операції передачі тепла

Тут тепло передається від тіла, яке тепліше, до тіла, яке холодніше. Якщо сировиною є холодне тіло і важливо підвищити його температуру, наприклад, знизити його в'язкість і полегшити процес, то воно вводиться в контакт з гарячим потоком або поверхнею.

Однак ці операції виходять за рамки «простої» передачі тепла, оскільки енергія також може трансформуватися в будь-який з її проявів (світло, вітер, механічний, електричний тощо).

Приклад вищесказаного можна побачити на гідроелектростанціях, де водні течії використовуються для отримання електроенергії.

Операції масового та енергетичного передачі одночасно

При цьому типі операції два попередні явища відбуваються одночасно, переносячи масу (градієнт концентрації) на температурний градієнт.

Наприклад, якщо цукор розчиняється в горщику з водою, а потім нагрівається вода, кристалізація цукру відбувається при повільному його охолодженні.

Тут відбувається передача розчиненого цукру до його кристалів. Ця операція, відома як кристалізація, дозволяє отримувати тверді продукти з високим ступенем чистоти.

Інший приклад - висушування тіла. Якщо гідратовану сіль піддавати нагріванню, вона виділить воду гідратації у вигляді пари. Це знову призводить до зміни масової концентрації води в солі в міру підвищення температури солі.

Приклади

Вигонка

Перегонка складається з відокремлення компонентів рідкої суміші на основі їх леткості або температури кипіння. Якщо A і B змішуються і утворюють гомогенний розчин, але A кипить при 50 ° C, а B при 130 ° C, то A може бути відігнаний із суміші шляхом простої перегонки.

Зображення, представлене вище, являє собою типове налаштування простої дистиляції. На промислових вагах колони перегонки значно більші та мають інші характеристики, що дозволяють виділяти сполуки з дуже близькими точками кипіння (дробова перегонка).

А і В знаходяться в нерухомому флаконі (2), який нагрівається на масляній бані (14) нагрівальною плитою (13). Масляна ванна гарантує більш однорідний нагрів у всьому тілі кулі.

Коли суміш збільшує свою температуру близько 50 ° C, пари А виходять і створюють показання на термометрі (3).

Потім гарячі пари з А надходять у конденсатор (5), де вони охолоджуються та конденсуються під дією води, яка циркулює навколо склянки (надходить у 6 та виходить у 7).

Нарешті, збиральний балон (8) отримує конденсований А. Він оточений холодною ванною для запобігання можливого витоку А в навколишнє середовище (якщо тільки А не дуже мінливий).

Поглинання

Поглинання дозволяє виділяти шкідливі компоненти з газоподібного потоку, який згодом виділяється у навколишнє середовище.

Це здійснюється шляхом пропускання газів у колону, наповнену рідким розчинником. Таким чином, рідина вибірково розчиняє шкідливі компоненти (такі як SO ₂ , CO, NO _x і H ₂ S), залишаючи газ, що виходить з неї, «чистим».

Центрифугування

У цій одиничній операції центрифуга (прилад у верхньому зображенні) чинить доцентрову силу, що перевищує тисячу разів прискорення сили тяжіння.

В результаті зважені частинки осідають на дні пробірки, полегшуючи подальше декантацію або відбір проб супернатанту.

Якби центрипетальна сила не діяла, гравітація відокремила б тверду речовину з дуже повільною швидкістю. Також не всі частинки мають однакову вагу, розмір або площу поверхні, тому вони не осідають у єдину тверду масу на дні трубки.

Просіювання

Як і абсорбція, адсорбція корисна при очищенні рідинних і твердих потоків. Однак різниця полягає в тому, що домішки не проникають в адсорбуючий матеріал, який є твердим (як синюватий силікагель на зображенні вище); замість цього він прилипає до своєї поверхні.

Так само хімічна природа твердої речовини відрізняється від частинок, які він адсорбує (навіть якщо між ними є велика спорідненість). З цієї причини адсорбція та кристалізація - кристал адсорбує частинки, що ростуть, - це дві різні одиничні операції.

Список літератури

1. Фернандес Г. (24 листопада 2014 р.). Операції підрозділу. Отримано 24 травня 2018 року з: industriaquimica.net
2. Карлос А. Бізама Фіка. Операції підрозділу: Блок 4: Типи операцій підрозділу. . Отримано 24 травня 2018 року з: academia.edu
3. Курс: Хімічні технології (органічні). Лекція 3: Основні принципи одиничних процесів та операцій підрозділу в органічній хімічній промисловості. . Отримано 24 травня 2018 року з: nptel.ac.in
4. Шимаа Алі Хамед. (2014). Експлуатація підрозділу. . Отримано 24 травня 2018 року з: ceng.tu.edu.iq
5. Р. Л. Ерл. (1983). Підрозділи операцій з переробки їжі. Отримано 24 травня 2018 року з: nzifst.org.nz
6. Мікулова. (1 березня 2008 р.). Slovnaft - новий завод з поліпропілену. . Отримано 24 травня 2018 року з: commons.wikimedia.org
7. Рок-карман. (13 березня 2012 р.). Термоцентрофуга. . Отримано 24 травня 2018 року з: commons.wikimedia.org
8. Мауро Катеб. (2016 р., 22 жовтня). Синій силікагель. . Отримано 24 травня 2018 року з: flickr.com