ENHETSOPERATIONER: TYPER OCH EXEMPEL - KEMI - 2026

De enhetsoperationer är de som involverar fysiska behandlingar till råmaterialet för att erhålla den önskade produkten från detta. Alla dessa operationer följer lagarna om bevarande av massa och energi, såväl som fart.

Dessa operationer underlättar transporten av råmaterialet (detta i flytande, fast eller gasformigt tillstånd) till reaktorerna, liksom dess uppvärmning eller kylning. De främjar också effektiv separering av en specifik komponent från en produktblandning.

Vattendammar är exempel på enhetsoperationer

Till skillnad från enhetliga processer som transformerar materiens kemiska natur, försöker operationer att modifiera dess tillstånd genom gradienten av en av dess fysikalisk-kemiska egenskaper. Detta uppnås genom att generera en gradient i massa, energi eller kvantitetsrörelse.

Inte bara i den kemiska industrin finns det otaliga exempel på dessa operationer, utan också i köket. Att till exempel vispa en del flytande mjölk producerar grädde och skummjölk.

Å andra sidan, om en syralösning (citronsyra, vinäger etc.) tillsätts till samma mjölk, orsakar den denaturering av dess proteiner, detta är en process (surgöring) och inte en enhetsoperation.

Typer av enhetsoperationer

Materialöverföringsoperationer

Enhetsoperationer av denna typ överför massa genom en diffusionsmekanism. Med andra ord: råvaran utsätts för ett system som genererar en variation i koncentrationen av komponenten som ska extraheras eller separeras.

Ett praktiskt exempel överväger utvinning av en naturlig olja från vissa frön.

Eftersom oljorna i huvudsak är apolära till sin natur kan de extraheras med ett apolärt lösningsmedel (såsom n-hexan), som badar fröna men reagerar inte (teoretiskt) med någon av komponenterna i deras matris (skal och nötter). ).

Värmeöverföring

Här överförs värme från kroppen som är varmare till kroppen som är kallare. Om råvaran är den kalla kroppen och det är viktigt att höja temperaturen till exempelvis minska dess viskositet och underlätta en process, kommer den i kontakt med ett varmt flöde eller en yta.

Dessa operationer går emellertid utöver en "enkel" värmeöverföring, eftersom energi också kan omvandlas till någon av dess manifestationer (ljus, vind, mekanisk, elektrisk, etc.).

Ett exempel på ovanstående kan ses i vattenkraftverk, där vattenströmmar används för att generera elektricitet.

Mass- och energiöverföringsoperationer samtidigt

I denna typ av operation inträffar de två tidigare fenomenen samtidigt och överför massa (koncentrationsgradient) till en temperaturgradient.

Till exempel, om socker löses i en vattenkanna och sedan värms vattnet, sker kristalliseringen av sockret när det långsamt kyls.

Här sker en överföring av det upplösta sockret mot dess kristaller. Denna operation, känd som kristallisation, möjliggör erhållande av fasta produkter med en hög grad av renhet.

Ett annat exempel är torkning av en kropp. Om ett hydratiserat salt utsätts för värme, kommer det att släppa hydratiseringsvattnet i form av ånga. Detta ger igen en förändring i masskoncentrationen av vattnet i saltet när saltet ökar i temperaturen.

exempel

Destillering

Destillation består av separationen av komponenterna i en vätskeblandning baserat på deras flyktigheter eller kokpunkter. Om A och B är blandbara och bildar en homogen lösning, men A kokar vid 50 ° C och B vid 130 ° C, kan A destilleras från blandningen genom enkel destillation.

Bilden ovan representerar en typisk installation av en enkel destillation. Vid industriella skalor är destillationskolonnerna mycket större och har andra egenskaper, vilket gör det möjligt att separera föreningar med mycket nära kokpunkter (fraktionerad destillation).

A och B finns i stillflaskan (2), som värms upp i ett oljebad (14) av värmeplattan (13). Oljebadet garanterar en mer homogen uppvärmning i hela kulans kropp.

När blandningen ökar sin temperatur runt 50 ° C, flyter A-ångorna och genererar en avläsning på termometern (3).

Sedan kommer de heta ångorna från A in i kondensorn (5) där de kyls och kondenseras genom verkan av vattnet som cirkulerar runt glaset (kommer in vid 6 och lämnar vid 7).

Slutligen får uppsamlingsballongen (8) kondenserad A. Det omges av ett kallt bad för att förhindra eventuellt läckage av A till miljön (såvida A inte är mycket flyktigt).

Absorption

Absorption gör det möjligt att separera skadliga komponenter från en gasström som sedan släpps ut i miljön.

Detta åstadkoms genom att leda gaserna till en kolonn fylld med flytande lösningsmedel. Sålunda, vätskan solubiliserar selektivt skadliga komponenter (såsom SO ₂ , CO, NO _x och H ₂ S), vilket lämnar den gas som kommer ut från det ”rena”.

centrifugering

I denna enhetsoperation utövar centrifugen (instrumentet i den övre bilden) en centripetalkraft som överstiger tusentals gånger tyngdkraften.

Som ett resultat sedimenteras de suspenderade partiklarna vid botten av röret, vilket underlättar efterföljande dekantering eller provtagning av supernatanten.

Om centripetalkraften inte arbetade, skulle tyngdkraften separera det fasta med en mycket långsam hastighet. Dessutom har inte alla partiklar samma vikt, storlek eller ytarea, så de sätter sig inte i en enda fast massa i botten av röret.

Sifting

Liksom absorption är adsorption användbar vid rening av flytande och fasta strömmar. Skillnaden är emellertid att föroreningarna inte tränger in i det adsorberande materialet, vilket är ett fast ämne (som den blåaktiga kiseldioxidgelen i den övre bilden); istället fastnar den på ytan.

På samma sätt skiljer sig det fasta ämnets kemiska natur från partiklarna som det adsorberar (även om det finns en stor affinitet mellan de två). Av denna anledning är adsorption och kristallisation - kristallen adsorberar partiklarna för att växa - två olika enhetsoperationer.

referenser

1. Fernández G. (24 november 2014). Enhetsoperationer. Hämtad den 24 maj 2018 från: industriaquimica.net
2. Carlos A. Bizama Fica. Enhetsoperationer: Enhet 4: Typer enhetsoperationer. . Hämtad den 24 maj 2018, från: academia.edu
3. Kurs: Kemisk teknologi (organisk). Föreläsning 3: Grundläggande principer för enhetsprocesser och enhetsoperationer inom organisk kemisk industri. . Hämtad den 24 maj 2018, från: nptel.ac.in
4. Shymaa Ali Hameed. (2014). Enhetsdrift. . Hämtad den 24 maj 2018, från: ceng.tu.edu.iq
5. RL Earle. (1983). Enhetsoperationer inom livsmedelsbearbetning. Hämtad den 24 maj 2018, från: nzifst.org.nz
6. Mikulova. (1 mars 2008). Slovnaft - Ny polypropylenväxt. . Hämtad den 24 maj 2018, från: commons.wikimedia.org
7. Rockpocket. (13 mars 2012). Termo centrifug. . Hämtad den 24 maj 2018, från: commons.wikimedia.org
8. Mauro Cateb. (2016, 22 oktober). Blå kiselgel. . Hämtad den 24 maj 2018, från: flickr.com