Jednotkové operácie

Chemická elektráreň, v ktorej môžete vidieť rôzne vybavenie používané na jednotkové operácie

Čo sú jednotkové operácie?

Keď v chemickom priemysle alebo v súvisiacich oblastiach chcete pripraviť alebo syntetizovať akýkoľvek produkt zo suroviny pomocou dlhého a komplikovaného procesu, je vhodné rozdeliť tento proces na jednoduché jednotlivé štádiá, ktoré sa dajú ľahko analyzovať osobitne. Tieto jednotlivé fázy, ktoré zahŕňajú jednu zmenu alebo transformáciu, sa nazývajú jednotkové operácie.

Prevádzka jednotky môže zahŕňať fyzikálne aj chemické zmeny. Tieto zmeny môžu byť veľmi rozmanité a prechádzajú z niečoho takého jednoduchého ako sušenie tuhého produktu, na kontrolovanú polymerizačnú reakciu katalyzovanú v chemickom reaktore.

Chemické inžinierstvo je založené na jednotkových operáciách. V skutočnosti spôsob, akým sa navzájom vzťahujú, a vybavenie, ktoré sa v nich používajú, poskytuje základ pre návrh, konštrukciu a kontrolu chemických rastlín.

Typy jednotkových operácií

Unitárne operácie sú veľmi rozmanité a možno ich klasifikovať podľa štyroch rôznych kritérií. Toto sú:

1. Typ dopravy, ktorý ich riadi.
2. Podľa jej povahy.
3. Váš pracovný režim.
4. Účel, ktorý sledujú.

Tieto kritériá sú opísané nižšie:

1. Klasifikácia podľa typu dopravy, ktorý ich riadi

Toto je hlavné klasifikačné kritérium používané chemickými inžiniermi. Unitárne operácie sa snažia upraviť vstupné materiály tak, aby získali to, čo chcete na výstupe.

Vyššie uvedené znamená buď modifikovanie jej hmoty alebo zloženia, čo znamená a Prevod látky; upravte svoju úroveň energie alebo kvalitu, čo naznačuje presun energia; alebo upravte svoju rýchlosť alebo smer pohybu, čo znamená Prenos výšky pohybu.

Podľa ktorých alebo ktoré z týchto typov transportu riadia prevádzku jednotky, možno ich klasifikovať do:

• Operácie prenosu hmoty

To sú tie, v ktorých dochádza k prenosu hmotnosti do alebo z látok zapojených do procesu. Tieto operácie jednotiek zahŕňajú:

• • Procesy extrakcie tuhej kvapaliny a kvapalina-kvapalina.
  • Rektifikačné procesy.
  • Absorpcia.
  • Adsorpcia a disorpcia.

• Operácie prenosu energie

Tieto operácie zahŕňajú všetky procesy, v ktorých sa teplo prenáša do systému alebo zo systému, ale bez straty alebo zisku hmoty. Inými slovami. Tieto operácie jednotiek zahŕňajú:

• • Výmena tepla bez zmeny fázy alebo stavu.
  • Procesy odparovania a kondenzácie.
  • Sublimácie a depozičné procesy.
  • Procesy fúzie a solidifikácie.

• Operácie prenosu hmoty a energie

V týchto jednotkových operáciách sa používa prenos energie, zvyčajne vo forme tepla, na vykonanie separácie alebo spojenia niekoľkých fáz, takže sa vyskytuje aj prenos hmoty. Niektoré príklady operácií s prenosom hmoty a energie zahŕňajú:

• • Zvlhčovanie a odvlhčovanie.
  • Sušenie.
  • Lyofilizácia.
  • Destilácia.

• Operácie prenosu pohybu

Tieto operácie jednotiek sú tie, ktoré zahŕňajú presun tela z jedného miesta na druhé bez vykonania akejkoľvek inej transformácie. Tento typ operácií zahŕňa:

• • Obeh.
  • Pevný prenos.

• Komplementárne operácie

Toto sú ďalšie operácie pre tých, ktorí už boli spomenuté a ktoré sa dobre nezmestia do žiadnej z ďalších tried. Niektoré príklady sú:

• • Sedimentácia.
  • Tekutý obeh cez pórovité postele.
  • Agitácia.

Môže vám slúžiť: medzimolekulárne sily

2. Klasifikácia podľa jej povahy

Podľa tohto kritéria je možné jednotkové operácie klasifikovať ako:

• Operácie fyzickej jednotky

Tieto operácie jednotiek naznačujú akúkoľvek fyzickú zmenu, v ktorej zostáva povaha príslušných látok konštantná. To znamená, že sa nevyskytujú chemické reakcie akéhokoľvek druhu.

• Operácie chemickej jednotky

Ako už názov napovedá, tieto jednotkové operácie zahŕňajú výskyt chemických reakcií, ktoré transformujú chemické látky suroviny na iné rôzne látky. Tieto operácie jednotiek sú podstatou a dôvodom chemického priemyslu.

• Operácie biologickej jednotky

Sú podobné operáciám chemickej jednotky, ale s jediným rozdielom, že chemické reakcie sa vykonávajú živými biologickými organizmami, ako sú baktérie, huby a kvasinky.

3. Klasifikácia snapr. váš pracovný režim

Okrem predchádzajúcej klasifikácie môžu byť operácie fyzikálnej aj chemickej a biologickej jednotky rozdelené aj na dva typy v závislosti od toho, či sa nevykonávajú nepretržité:

• Jednotkové dávkové operácie

Sú to operácie, v ktorých sa produkcia alebo transformácia vyskytuje v postupných diskrétnych krokoch. Spravidla sa používajú v malých rastlinách alebo v prípade, že sa požadujú jemné alebo vysoké čistoty.

Fyzické jednotné operácie, ako sú chemikálie a biologické činnosti. V prípade chemických operácií vo všeobecnosti zahŕňajú použitie uzavretého reaktora, do ktorého sa pridáva surovina, uzatvára sa na vykonanie chemickej reakcie počas vopred stanoveného časového obdobia a potom sa otvára na odstránenie výrobkov.

• Nepretržité operácie jednotky

Sú to tí, ktorí sa vykonávajú nepretržite. V týchto prípadoch sa krmivo alebo odstránenie výrobkov alebo odstránenie výrobkov alebo eliminácia robia nepretržite a odtiaľ jeho názov.

Môže vám slúžiť: epoxid: nomenklatúra, získanie, aplikácie, príklady

4. Klasifikácia podľa účelu, ktorý sledujú

Nakoniec, rôzne typy jednotkových operácií je možné rozlíšiť podľa ich účelu. V tomto prípade je možné rozlíšiť 3 veľké kategórie:

• Kombinované operácie

Zahŕňajú miešanie operácií dvoch alebo viacerých látok alebo fáz, aby sa získala jediná konečná fáza čo najstaršej homogénnej fázy.

• Reakčné operácie

Zodpovedajú operáciám, v ktorých sa vykonávajú chemické transformácie.

• Oddelenie

Spravidla sa používajú na čistenie reaktívneho pred reakciou alebo na oddelenie produktov od nezákonných činidiel, rozpúšťadla (alebo vlhkosti) alebo akejkoľvek nečistoty pred procesom balenia.

Príklady jednotných operácií

Destilácia

Je to jednotná operácia, ktorá zahŕňa prenos tepla a hmoty, ktorá spočíva v oddelení kvapalných zmesí na základe rozdielov v ich volatilite (ktoré majú tiež rôzne body varu). Kvapalná zmes sa zahrieva na svoj bod varu pri vopred stanovenom tlaku.

Parná fáza bude bohatšia v najprchavejších komponentoch, takže ak je to možné, je možné ich oddeliť od menej prchavých látok, ktoré zostávajú na spodku liehovaru.

Existujú rôzne typy destilácie s rôznymi stupňami zložitosti na oddelenie rôznych typov zmesí:

• Jednoduchá destilácia: Pozostáva z jediného stupňa odparovania a jednej kondenzácie. Používa sa, keď sú rozdiely volatilita veľké alebo keď je jedna z komponentov oveľa prchavejšia ako iné.
• Frakčná destilácia: V podstate je to technika, v ktorej sa vykonáva mnoho malých a rozložených destilácií, v ktorých sú komponenty postupne rozdelené na rôzne frakcie. Používa sa, keď sú tlaky komponentov podobné.
• Vákuová destilácia: Vákuum znižuje bod varu kvapalín, takže umožňuje, aby sa rozlíšili na nižšiu teplotu. To je žiaduce, keď existuje riziko rozkladu pri vysokých teplotách. Slúži tiež na oddelenie azeotropných zmesí, ako sú napríklad niektoré zmesi etanolu vody.
• Destilácia parného ťahania: Skladá sa z bublajúcej vodnej pary v zmesi kvapalín, v ktorých je jedna z nich mierne prchavá a nerozpustná voda. Vodná para doslova vtiahne uvedenú kvapalinu a kondenzácie sú rozdelené do dvoch fáz. Slúži tiež na destilovanie tepelne nestabilných organických kvapalín pri teplote nižšej ako v normálnom bode varu.

Môže vám slúžiť: Kyselina bromová (HBRO3): Vlastnosti, riziká a použitia

Sušenie

Je to jednotná prevádzka prenosu hmoty, pri ktorej sa rozpúšťadlo (mnohokrát voda), ktorá namáča tuhú látku.

Sušenie sa môže vykonávať prejdením vlhkého tuhého prúdu cez sušený tunel, v ktorom je horúci suchý vzduch prenášaný v protiprúdu. V tomto prípade ide o proces nepretržitého sušenia.

Môže sa tiež vykonávať v zásobníkoch, ktoré sú umiestnené v uzavretých skriniach, cez ktoré prechádza horúci vzduch. V takom prípade sme v prítomnosti veľa sušenia.

Nakoniec sú tu aj otočné sušičky a tlakové sušičky, ako aj posypanie v horúcich vzduchu. Ten sa používa v niektorých prípadoch na okamžitú prípravu kávy.

Adsorpcia

Je to povrchový jav, v ktorom sa rozpustená alebo plynná fáza priľne na povrch tuhej látky. Tuhé látky sú pórovité adsorbujúce materiály s veľmi vysokými povrchmi a ktoré umožňujú adsorpciu veľkého množstva rozpustených alebo plynových. Aktívny uhlík je bežným príkladom adsorbenta používaného v laboratóriu aj v priemysle.

Príkladom aplikácie adsorpcie na aktívne uhlie je v procese deakfeináčnej kávy a čaju.

Absorpcia

Absorpcia spočíva v rozpustení zložky plynnej zmesi v kvapaline. Je to jednotná prevádzka transportu hmoty, ktorá sa široko používa na odstránenie kontaminantov, ako je oxid uhličitý alebo sulfid vodíka pred prepustením do životného prostredia.