VIENĪBAS OPERĀCIJAS: VEIDI UN PIEMĒRI - ĶĪMIJA - 2025

Šīs vienības darbības ir tie, kas saistīti ar fizisko ārstēšanu uz izejvielām, lai iegūtu vēlamo produktu no tā. Visas šīs operācijas ievēro masas un enerģijas saglabāšanas likumus, kā arī impulsu.

Šīs darbības atvieglo izejvielu (šķidrā, cietā vai gāzveida stāvoklī) transportēšanu uz reaktoriem, kā arī to sildīšanu vai dzesēšanu. Tie arī veicina konkrēta komponenta efektīvu atdalīšanu no produktu klāsta.

Ūdens aizsprosti ir vienības darbību piemēri

Atšķirībā no vienotajiem procesiem, kas pārveido vielas ķīmisko raksturu, operāciju mērķis ir modificēt tās stāvokli, izmantojot vienas no tās fizikāli ķīmiskajām īpašībām gradientu. To panāk, izveidojot gradientu masas, enerģijas vai daudzuma kustībā.

Ne tikai ķīmiskajā rūpniecībā ir neskaitāmi šo darbību piemēri, bet arī virtuvē. Piemēram, saputojot daļu šķidrā piena, iegūst krējumu un vājpienu.

No otras puses, ja tam pašam pienam tiek pievienots skābes šķīdums (citronskābe, etiķis utt.), Tas izraisa tā olbaltumvielu denaturāciju, tas ir process (paskābināšana), nevis vienības darbība.

Vienības operāciju veidi

Materiālu nodošanas operācijas

Šāda veida vienības operācijas pārnes masu caur difūzijas mehānismu. Citiem vārdiem sakot: izejvielas tiek pakļautas sistēmai, kas rada atšķirības ekstrahējamā vai atdalāmā komponenta koncentrācijā.

Praktisks piemērs ir dabiskas eļļas ieguve no dažām sēklām.

Tā kā eļļas pēc būtības ir apolāras, tās var ekstrahēt ar apolāru šķīdinātāju (piemēram, n-heksānu), kas mazgā sēklas, bet nereaģē (teorētiski) ar kādu no to matricas komponentiem (čaumalām un riekstiem). ).

Siltuma pārneses operācijas

Šeit siltums no ķermeņa, kas ir siltāks, tiek pārnests uz aukstāku ķermeni. Ja izejviela ir auksts ķermenis un ir svarīgi paaugstināt tās temperatūru, lai, piemēram, pazeminātu tās viskozitāti un atvieglotu procesu, tad tā nonāk saskarē ar karstu plūsmu vai virsmu.

Tomēr šīs operācijas pārsniedz "vienkāršu" siltuma pārnesi, jo enerģiju var pārveidot arī par jebkuru tās izpausmi (gaismu, vēju, mehānisku, elektrisku utt.).

Iepriekš minētais piemērs ir redzams hidroelektrostacijās, kur elektrības ražošanai izmanto ūdens straumes.

Masu un enerģijas pārnešanas operācijas vienlaicīgi

Šāda veida operācijā divas iepriekšējās parādības notiek vienlaikus, pārnesot masu (koncentrācijas gradientu) uz temperatūras gradientu.

Piemēram, ja cukurs tiek izšķīdināts ūdens katlā un pēc tam ūdens tiek uzkarsēts, cukura kristalizācija notiek, kad tas lēnām atdziest.

Šeit izšķīdinātā cukura pārvietošanās notiek tā kristālu virzienā. Šī operācija, kas pazīstama kā kristalizācija, ļauj iegūt cietus produktus ar augstu tīrības pakāpi.

Vēl viens piemērs ir ķermeņa žāvēšana. Ja hidratēts sāls tiek pakļauts karstumam, tas atbrīvos hidratācijas ūdeni tvaika formā. Tas atkal rada izmaiņas ūdens masas koncentrācijā sālī, palielinoties sāls temperatūrai.

Piemēri

Destilācija

Destilācija sastāv no šķidra maisījuma sastāvdaļu atdalīšanas, ņemot vērā to gaistošās vai viršanas temperatūras. Ja A un B ir viegli sajaucami un veido viendabīgu šķīdumu, bet A vārās 50 ° C un B vārās 130 ° C temperatūrā, tad A no maisījuma var destilē, veicot vienkāršu destilāciju.

Attēlā parādīts tipisks vienkāršas destilācijas iestatījums. Rūpnieciskajos mērogos destilācijas kolonnas ir daudz lielākas un tām ir citas īpašības, kas ļauj atdalīt savienojumus ar ļoti tuvu viršanas temperatūru (frakcionētā destilācija).

A un B atrodas nekustīgā pudelē (2), kuru sildīšanas plāksne (13) karsē eļļas vannā (14). Eļļas vanna garantē viendabīgāku sildīšanu visā bumbiņas ķermenī.

Palielinot maisījuma temperatūru ap 50 ° C, A tvaiki izplūst un rada nolasījumu termometram (3).

Pēc tam karstie A tvaiki nonāk kondensatorā (5), kur tos atdzesē un kondensē, iedarbojoties ūdenim, kas cirkulē ap stiklu (ieiet 6 un atstāj 7).

Visbeidzot, savākšanas balons (8) saņem kondensētu A. To ieskauj auksta vanna, lai novērstu iespējamo A noplūdi vidē (ja vien A nav ļoti gaistošs).

Absorbcija

Absorbcija ļauj atdalīt kaitīgos komponentus no gāzveida plūsmas, kas vēlāk nonāk vidē.

To panāk, novadot gāzes kolonnā, kas piepildīta ar šķidru šķīdinātāju. Tādējādi šķidrums selektīvi izšķīdina kaitīgus komponentus (piemēram, SO ₂ , CO, NO _x un H ₂ S), atstājot no tā izplūstošo gāzi “tīru”.

Centrifugēšana

Šajā vienotajā operācijā centrifūga (augšējā attēlā redzamais instruments) pieliek centripetālu spēku, kas tūkstošiem reižu pārsniedz gravitācijas paātrinājumu.

Rezultātā suspendētās daļiņas nogulsnējas mēģenes apakšā, atvieglojot sekojošo virskārtas dekantēšanu vai paraugu ņemšanu.

Ja centripetālais spēks nedarbotos, gravitācija atdalītu cietvielu ļoti lēnā ātrumā. Turklāt ne visām daļiņām ir vienāds svars, izmērs vai virsmas laukums, tāpēc caurules apakšā tās neizveidojas vienā cietā masā.

Izsijāšana

Tāpat kā absorbcija, arī adsorbcija ir noderīga šķidru un cietu plūsmu attīrīšanā. Tomēr atšķirība ir tāda, ka piemaisījumi neieplūst adsorbentā, kas ir ciets materiāls (līdzīgi kā zilganā silikagela attēlā iepriekš); tā vietā tas pielīp pie virsmas.

Tāpat cietās vielas ķīmiskā daba ir atšķirīga no daļiņām, ko tā adsorbē (pat ja starp tām ir liela afinitāte). Šī iemesla dēļ adsorbcija un kristalizācija - kristāls adsorbē daļiņas augšanai - ir divas dažādas vienības operācijas.

Atsauces

1. Fernández G. (2014. gada 24. novembris). Vienības operācijas. Saņemts 2018. gada 24. maijā no: industriaquimica.net
2. Karloss A. Bizama Fica. Darbības ar vienību: 4. bloks: vienības darbības veidi. . Saņemts 2018. gada 24. maijā no: academia.edu
3. Kurss: Ķīmiskā tehnoloģija (organiskā). 3. lekcija: Vienības procesu un vienības darbības pamatprincipi organiskās ķīmijas rūpniecībā. . Saņemts 2018. gada 24. maijā no: nptel.ac.in
4. Šīma Ali Hameeds. (2014). Vienības darbība. . Saņemts 2018. gada 24. maijā no: ceng.tu.edu.iq
5. Rl Earle. (1983). Vienību darbība pārtikas pārstrādē. Iegūts 2018. gada 24. maijā no: nzifst.org.nz
6. Mikulova. (2008. gada 1. marts). Slovnaft - jauna polipropilēna rūpnīca. . Iegūts 2018. gada 24. maijā no vietnes: commons.wikimedia.org
7. Rokas kabatā. (2012. gada 13. marts). Termocentrifūga. . Iegūts 2018. gada 24. maijā no vietnes: commons.wikimedia.org
8. Mauro katebs. (2016, 22. oktobris). Zils silikagels. . Saņemts 2018. gada 24. maijā no: flickr.com