أنواع عمليات الوحدة وأمثلة

ال عمليات الوحدة هي تلك التي تنطوي على العلاجات المادية للمادة الخام من أجل الحصول على المنتجات المطلوبة منه. كل هذه العمليات تطيع قوانين الحفاظ على الكتلة والطاقة ، وكذلك مقدار الحركة.

تسهل هذه العمليات نقل المواد الخام (هذا في الحالة السائلة أو الصلبة أو الغازية) إلى المفاعلات ، وكذلك تسخينها أو تبريدها. كما أنها تفضل الفصل الفعال لمكون معين من مزيج المنتج.

على عكس العمليات الأحادية التي تحول الطبيعة الكيميائية للمادة ، تسعى العمليات إلى تعديل حالتها من خلال التدرج اللاحق لأحد خواصها الفيزيائية والكيميائية. يتم تحقيق ذلك عن طريق توليد تدرج في الكتلة ، في الطاقة أو في مقدار الحركة.

ليس فقط في الصناعة الكيميائية هناك أمثلة لا حصر لها من هذه العمليات ، ولكن أيضًا في المطبخ. على سبيل المثال ، عندما تغلب على جزء من الحليب السائل ، فإنك تحصل على كريمة وحليب خالي الدسم.

من ناحية أخرى ، إذا تمت إضافة محلول حمض إلى هذا الحليب (حمض الستريك والخل ، إلخ) ، فإنه يتسبب في تمسخ البروتينات ، وهي عملية (تحمض) وليست عملية وحدوية..

مؤشر

• 1 أنواع
  • 1.1 عمليات نقل المواد
  • 1.2 عمليات نقل الحرارة
  • 1.3 عمليات نقل الكتلة والطاقة في وقت واحد
• 2 أمثلة
  • 2.1 التقطير
  • 2.2 الامتصاص
  • 2.3 الطرد المركزي
  • 2.4 الفحص
  • 2.5 الامتزاز
• 3 المراجع

نوع

عمليات نقل المسألة

عمليات وحدة من هذا النوع نقل كتلة من خلال آلية نشر. بمعنى آخر: تخضع المادة الخام لنظام يولد تباين تركيز المكون المطلوب إدخاله أو فصله.

مثال عملي هو النظر في استخراج الزيت الطبيعي من بعض البذور.

نظرًا لأن الزيوت ذات طبيعة قطبية بشكل أساسي ، فيمكن استخلاصها باستخدام مذيب أحادي القطب (مثل n-hexane) ، الذي يستحم البذور ولكنه لا يتفاعل (نظريًا) مع أي من مكونات مصفوفة (القذائف والمكسرات) ).

عمليات نقل الحرارة

هنا ، يتم نقل الحرارة من الجسم الأكثر دفئًا إلى الجسم الأكثر برودة. إذا كانت المادة الخام هي الجسم البارد ومن الضروري رفع درجة حرارتها ، على سبيل المثال ، لتقليل اللزوجة وتسهيل العملية ، عندئذ تتعرض لتلامس مع تدفق أو سطح ساخن.

ومع ذلك ، فإن هذه العمليات تتجاوز نقل الحرارة "البسيط" ، حيث يمكن أيضًا تحويل الطاقة في أي من مظاهرها (الضوء ، الرياح ، الميكانيكية ، الكهربائية ، إلخ).

يمكن رؤية مثال على ما سبق في مصانع الطاقة الكهرومائية ، حيث تستخدم التيارات المائية لتوليد الكهرباء.

عمليات نقل الكتلة والطاقة في وقت واحد

في هذا النوع من العمليات ، تحدث الظاهرتان السابقتان في نفس الوقت ، حيث تنقل الكتلة (تدرج التركيز) قبل التدرج الحراري..

على سبيل المثال ، إذا تم إذابة السكر في وعاء مملوء بالماء ثم تسخين الماء ، عندما يُسمح له بالتبرد ببطء ، يحدث تبلور السكر..

يحدث هنا نقل السكر المذاب إلى بلوراته. تتيح هذه العملية ، المعروفة باسم التبلور ، الحصول على منتجات صلبة بدرجة نقاوة عالية.

مثال آخر هو تجفيف الجسم. إذا تعرض الملح المائي للحرارة ، فسوف يطلق ماء الماء على شكل بخار. هذا ينتج مرة أخرى تغييراً في تركيز كتلة الماء في الملح لأنه يزيد من درجة حرارته.

أمثلة

التقطير

يتكون التقطير في فصل مكونات خليط سائل وفقًا لتقلباته أو نقاط الغليان. إذا كانت A و B قابلة للاختلاط وتشكل محلولًا متجانسًا ، ولكن A يغلي عند 50 درجة مئوية و B عند 130 درجة مئوية ، عندئذ يمكن تقطير A من الخليط من خلال تقطير بسيط.

تُظهر الصورة العليا تجميعًا نموذجيًا لتقطير بسيط. في المقاييس الصناعية ، تكون أعمدة التقطير أكبر بكثير وتتميز بخصائص أخرى ، مما يسمح بفصل المركبات التي تحتوي على نقاط غليان قريبة جدًا من بعضها البعض (التقطير الكسري).

توجد A و B في منطاد التقطير (2) ، الذي يتم تسخينه في حمام الزيت (14) بواسطة لوحة التسخين (13). يضمن حمام الزيت تسخينًا أكثر تجانسًا في جميع أنحاء جسم الكرة.

كلما زاد المزيج درجة حرارته حوالي 50 درجة مئوية ، تهرب الأبخرة وتولد قراءة على مقياس الحرارة (3).

بعد ذلك ، تدخل أبخرة A ، الساخنة ، إلى المكثف (5) حيث يتم تبريدها وتكثيفها بواسطة الماء الذي يدور حول الزجاج (يدخل بمقدار 6 ويترك بمقدار 7).

أخيرًا ، يستقبل بالون المجمع (8) مكثفًا. إنه محاط بحمام بارد لمنع تسرب محتمل لـ A إلى البيئة (ما لم يكن A غير متقلب للغاية).

امتصاص

يسمح الامتصاص بفصل المكونات الضارة للتيار الغازي الذي يتم إطلاقه لاحقًا في البيئة.

يتم تحقيق ذلك عن طريق تمرير الغازات داخل عمود مملوء بسائل مذيب. وبالتالي ، السائل يذوب بشكل انتقائي المكونات الضارة (مثل SO)₂, CO ، لا_س و ح₂S) ، وترك "نظيف" الغاز الذي يخرج من هذا.

الطرد المركزي

في هذه العملية الوحدوية ، يمارس الطرد المركزي (أداة الصورة العليا) قوة مركزية تتجاوز آلاف المرات تسارع الجاذبية.

نتيجة لذلك ، تستقر الجسيمات العالقة في قاع الأنبوب ، مما يسهل الصب أو أخذ العينات اللاحقة من طاف.

إذا لم تنجح القوة المركزية ، فإن الجاذبية تفصل المادة الصلبة بسرعة بطيئة للغاية. أيضًا ، ليس لكل الجسيمات نفس الوزن أو الحجم أو المساحة السطحية ، لذلك لا تستقر في كتلة صلبة واحدة في أسفل الأنبوب.

غربلة

يتكون الفحص من فصل خليط صلب وغير متجانس وفقًا لحجم جزيئاته. وبالتالي ، سوف تمر الجزيئات الصغيرة من خلال فتحات الغربال (أو الغربال) ، في حين أن الجزيئات الكبيرة لن تمر.

الامتزاز

مثل الامتصاص ، الامتزاز مفيد في تنقية الجداول السائلة والصلبة. ومع ذلك ، فإن الفرق هو أن الشوائب لا تخترق جيب المادة الممتصة ، وهي مادة صلبة (مثل هلام السيليكا المزرق في الصورة أعلاه) ؛ بدلاً من ذلك ، تتمسك بسطحه.

كذلك ، تختلف الطبيعة الكيميائية للمادة الصلبة عن تلك الجزيئات التي تمتصها (حتى إذا كان هناك تقارب كبير بين الاثنين). لهذا السبب ، فإن الامتزاز والبلورة - البلورات تمتص الجزيئات لتنمو - هما عمليتان مختلفتان للوحدة.

مراجع

1. فرنانديز ج. (24 نوفمبر 2014). وحدة العمليات. تم الاسترجاع في 24 مايو 2018 ، من: industriaquimica.net
2. كارلوس بيزاما فيكا. وحدة العمليات: الوحدة 4: أنواع عمليات الوحدة. [PDF]. تم الاسترجاع في 24 مايو 2018 ، من: academia.edu
3. بالطبع: التكنولوجيا الكيميائية (العضوية). المحاضرة 3: المبادئ الأساسية لعمليات الوحدة وعمليات الوحدة في الصناعات الكيميائية العضوية. [PDF]. تم الاسترجاع في 24 مايو 2018 ، من: nptel.ac.in
4. شيماء علي حميد. (2014). وحدة التشغيل. [PDF]. تم الاسترجاع في 24 مايو 2018 ، من: ceng.tu.edu.iq
5. R.L. ايرل. (1983). وحدة العمليات في تجهيز الأغذية. تم الاسترجاع في 24 مايو 2018 ، من: nzifst.org.nz
6. Mikulova. (1 مارس 2008) Slovnaft - مصنع جديد من مادة البولي بروبيلين. [الشكل]. تم الاسترجاع في 24 مايو 2018 ، من: commons.wikimedia.org
7. Rockpocket. (13 مارس 2012). الطرد المركزي الحرارية. [الشكل]. تم الاسترجاع في 24 مايو 2018 ، من: commons.wikimedia.org
8. ماورو كاتيب (22 أكتوبر 2016). هلام السيليكا الأزرق. [الشكل]. تم الاسترجاع في 24 أيار (مايو) 2018 ، من: flickr.com