Enhetsoperationer

En kemisk anläggning där du kan se den olika utrustningen som används för enhetsoperationer

Vad är enhetsoperationer?

När du är i den kemiska industrin eller relaterade områden som du vill förbereda eller syntetisera någon produkt från råmaterial genom en lång och komplicerad process är det bekvämt att dela upp denna process i enkla individuella steg som är enkla att analysera separat. Dessa enskilda steg som involverar en enda förändring eller omvandling kallas enhetsoperationer.

En enhetsoperation kan involvera både fysiska och kemiska förändringar. Dessa förändringar kan vara mycket varierade och gå från något så enkelt som torkningen av en fast produkt, till en kontrollerad polymerisationsreaktion katalyserad i en kemisk reaktor.

Kemiteknik är baserad på enhetsoperationer. Faktum är att det sätt på vilket de förhåller sig till varandra och utrustningen som används i dem, utgör grunden för design, konstruktion och kontroll av kemiska växter.

Typer av enhetsoperationer

Enhetsverksamheten är mycket varierande och kan klassificeras enligt fyra olika kriterier. Dessa är:

1. Vilken typ av transport som styr dem.
2. Enligt dess natur.
3. Din arbetsregime.
4. Syftet de strävar efter.

Dessa kriterier beskrivs nedan:

1. Klassificering enligt vilken typ av transport som styr dem

Detta är det huvudsakliga klassificeringskriteriet som används av kemiska ingenjörer. Enhetsoperationer försöker ändra inmatningsmaterialet för att få vad du vill ha vid utgången.

Ovanstående innebär antingen att modifiera dess massa eller sammansättning, vilket innebär en Materia överföring; Ändra din energinivå eller kvalitet, vilket innebär överföring av energi; eller ändra din hastighet eller rörelseriktning, vilket innebär Överföring av rörelsebelopp.

Enligt vilken eller vilken av dessa typer av transport som styr enhetsoperationen kan dessa klassificeras i:

• Matter Transfer Operations

Det här är de där det finns en massöverföring till eller från de ämnen som är involverade i processen. Dessa enhetsoperationer inkluderar:

• • Både fast-vätskan och vätskevätskekstraktionsprocesser.
  • Rektifieringsprocesser.
  • Absorption och obaggar.
  • Adsorption och desorption.

• Energiöverföring

Dessa operationer inkluderar alla processer där värme överförs till eller från systemet, men utan förlust eller förstärkning av materia inträffar. Med andra ord. Dessa enhetsoperationer inkluderar:

• • Värmeutbyte utan fas eller tillståndsförändring.
  • Avdunstning och kondensationsprocesser.
  • Sublimerings- och deponeringsprocesser.
  • Fusions- och stelningsprocesser.

• Matter- och energiöverföringsoperationer

I dessa enhetsoperationer används energiöverföring, vanligtvis i form av värme, för att utföra separering eller förening av flera faser, så en massöverföring inträffar också. Några exempel på operationer med överföring av materia och energi inkluderar:

• • Fuktighet och avfuktning.
  • Torkning.
  • Lyofilisering.
  • Destillering.

• Rörelseöverföringsoperationer

Dessa enhetsoperationer är de som involverar att flytta en kropp från en plats till en annan utan att utföra någon annan omvandling. Denna typ av verksamhet inkluderar:

• • Flytande cirkulation.
  • Fast transport.

• Kompletterande operationer

Dessa är ytterligare operationer till de som redan nämnts och som inte passar bra i någon av de andra klasserna. Några exempel är:

• • Sedimentation.
  • Fluidcirkulation genom porösa bäddar.
  • Flytande omrörning.

Kan tjäna dig: Intermolekylära krafter

2. Klassificering enligt dess natur

Enligt detta kriterium kan enhetsoperationer klassificeras som:

• Fysisk enhetsoperationer

Dessa enhetsoperationer innebär alla fysiska förändringar i vilken karaktären av de involverade ämnena förblir konstant. Det vill säga de förekommer inte kemiska reaktioner av något slag.

• Kemisk enhetsverksamhet

Som namnet antyder involverar dessa enhetsoperationer förekomsten av kemiska reaktioner som förvandlar de kemiska ämnena i råmaterialet till andra olika ämnen. Dessa enhetsoperationer är essensen och orsaken till att den kemiska industrin är.

• Biologisk enhet

De liknar kemiska enhetsoperationer, men med den enda skillnaden att kemiska reaktioner utförs av levande biologiska organismer som bakterier, svampar och jäst.

3. Klassificeringt.ex. din arbetsregime

Utöver den tidigare klassificeringen kan både fysiska och kemiska och biologiska enhetsoperationer också separeras i två typer beroende på om de utförs oavbrutet:

• Enhetssatsoperationer

Det är de operationer där produktion eller omvandling sker i sekventiella diskreta steg. De används vanligtvis i små växter eller när fina eller höga renhetsprodukter söks.

Både fysiska enhetliga operationer, såsom kemikalier och biologiska, kan utföras av partier. När det gäller kemiska operationer involverar de i allmänhet användningen av en stängd reaktor inom vilken råmaterialet tillsätts, den stängs för att genomföra den kemiska reaktionen under en företablerad tidsperiod och öppnar sedan för att ta bort produkterna.

• Kontinuerlig enhetsoperationer

De är de som genomförs oavbrutet. I dessa fall görs både råmaterialfoder och produktborttagning eller eliminering kontinuerligt och därifrån är dess namn.

Det kan tjäna dig: epoxid: nomenklatur, erhållning, applikationer, exempel

4. Klassificering enligt det syfte de strävar efter

Slutligen kan olika typer av enhetsoperationer särskiljas enligt deras syfte. I detta fall kan 3 stora kategorier särskiljas:

• Kombinationsoperationer

Dessa inkluderar blandningsoperationer av två eller flera ämnen eller faser för att få en enda slutfas så homogen som möjligt.

• Reaktionsoperationer

Motsvarar de operationer där kemiska omvandlingar utförs.

• Separationsoperationer

De används vanligtvis för att rena reaktiva före en reaktion, eller för att separera produkterna från de otroliga reagensen, lösningsmedlet (eller fukt) eller någon orenhet före förpackningsprocessen.

Exempel på enhetliga operationer

Destillering

Det är en enhetlig operation som involverar värme- och materialöverföring, som består i separationen av vätskesblandningar baserat på skillnader i deras volatilitet (som också har olika kokpunkter). Den flytande blandningen upphettas till sin kokpunkt vid förhandsuppgifter.

Ångfasen kommer att vara rikare i de mest flyktiga komponenterna, så när det är möjligt att avvisa är det möjligt att skilja dem från de mindre flyktiga ämnena som finns kvar i botten av destilleriet.

Det finns olika typer av destillation med olika grader av komplexitet för att separera olika typer av blandningar:

• Enkel destillation: Den består av ett enda förångningssteg och en enda kondensation. Det används när volatilitetsskillnaderna är stora eller när en av komponenterna är mycket mer flyktiga än andra.
• Fraktionerad destillation: Det är i princip en teknik där många små och förskjutna destillationer utförs där komponenterna gradvis delas upp i olika fraktioner. Det används när ångatrycket för komponenterna är liknande.
• Vakuumdestillation: Vakuumet minskar kokpunkten på vätskor, så det gör att de kan vara distribuerade till en lägre temperatur. Detta är önskvärt när det finns risk för sönderdelning vid höga temperaturer. Det tjänar också till att separera azeotropa blandningar såsom vissa vattenetanolblandningar.
• Ångdragdestillation: Den består av bubblande vattenånga i en blandning av vätskor där en av dem är något flyktig och vattenolöslig. Vattenånga drar bokstavligen nämnda vätska och kondensering är uppdelade i två faser. Det tjänar också till att destillera termiskt instabila organiska vätskor vid en temperatur som är lägre än dess normala kokpunkt.

Det kan tjäna dig: Brominsyra (HBRO3): Egenskaper, risker och användningar

Torkning

Det är en enhetlig operation av materiell överföring där lösningsmedlet (många gånger vatten) som suger ett fast ämne överförs genom indunstning till gasfasen som ska elimineras, vilket lämnar den fasta torrare än tidigare.

Torkning kan utföras genom att passera en fuktig fast ström genom en torktunnel där varm torr luft passeras i motström. I det här fallet är det en kontinuerlig torkningsprocess.

Det kan också utföras i brickor som placeras i stängda skåp genom vilka varm luft passeras. I så fall är vi i närvaro av mycket torkning.

Slutligen finns det också roterande torktumlare och trycktorkar, samt strö i en varmluftström. Det senare används i vissa fall för att förbereda kaffe.

Adsorption

Det är ett ytfenomen där en upplöst eller gasfas fästs vid ytan på ett fast ämne. Fasta ämnen är porösa adsorbentmaterial med mycket höga ytor och som möjliggör adsorption av stora mängder lösta ämnen eller gas. Aktivt kol är ett vanligt exempel på ett adsorbent som används både i laboratoriet och i branschen.

Ett exempel på applicering av adsorption på aktivt kol är i processen med koffeinfritt kaffe och te.

Absorption

Absorption består i upplösningen av en komponent i en gasformig blandning i en vätska. Det är en enhetlig operation av materietransport som används allmänt för att eliminera föroreningar såsom koldioxid eller luftvätesulfid innan de släpps ut till miljön.