OPERAȚII UNITARE: TIPURI ȘI EXEMPLE - CHIMIE - 2025

Operațiunile unității sunt cele care implică tratamente fizice către materie primă pentru a obține produsul dorit din acest lucru. Toate aceste operațiuni se supun legilor conservării masei și energiei, precum și impulsului.

Aceste operații facilitează transportul materiei prime (aceasta în stare lichidă, solidă sau gazoasă) către reactoare, precum și încălzirea sau răcirea acesteia. De asemenea, promovează separarea eficientă a unei componente specifice dintr-un amestec de produse.

Barajele de apă sunt exemple de funcționare a unității

Spre deosebire de procesele unitare care transformă natura chimică a materiei, operațiile încearcă să-și modifice starea prin gradientul uneia dintre proprietățile sale fizico-chimice. Acest lucru se realizează prin generarea unui gradient în mișcare de masă, energie sau cantitate.

Nu numai în industria chimică există nenumărate exemple ale acestor operațiuni, dar și în bucătărie. De exemplu, biciuirea unei porții de lapte lichid produce smântână și lapte degresat.

Pe de altă parte, dacă la acest același lapte i se adaugă o soluție acidă (acid citric, oțet etc.), aceasta provoacă denaturarea proteinelor sale, acesta fiind un proces (acidulare) și nu o operație unitară.

Tipuri de operații unitare

Operațiuni de transfer de materiale

Operațiile unitare de acest tip de transfer de masă printr-un mecanism de difuzie. Cu alte cuvinte: materia primă este supusă unui sistem care generează o variație a concentrației componentei care trebuie extrasă sau separată.

Un exemplu practic îl are în vedere extragerea unui ulei natural din unele semințe.

Deoarece uleiurile sunt în esență de natură apolară, ele pot fi extrase cu un solvent apolar (cum ar fi n-hexan), care scaldă semințele, dar nu reacționează (teoretic) cu oricare dintre componentele matricei lor (cochilii și nuci). ).

Operații de transfer de căldură

Aici, căldura este transferată din corpul care este mai cald la corpul care este mai rece. Dacă materia primă este corpul rece și este esențial să-și ridice temperatura pentru, de exemplu, să-și scadă vâscozitatea și să faciliteze un proces, atunci este pusă în contact cu un flux sau o suprafață fierbinte.

Cu toate acestea, aceste operațiuni depășesc un „simplu” transfer de căldură, deoarece energia poate fi transformată și în oricare dintre manifestările sale (lumină, vânt, mecanică, electrică etc.).

Un exemplu din cele de mai sus poate fi văzut în centralele hidroelectrice, unde curentii de apă sunt folosiți pentru a genera electricitate.

Operațiuni de transfer de masă și energie simultan

În acest tip de operație, cele două fenomene anterioare au loc în același timp, transferând masa (gradient de concentrație) într-un gradient de temperatură.

De exemplu, dacă zahărul este dizolvat într-un vas cu apă și apoi apa este încălzită, cristalizarea zahărului are loc atunci când este răcit lent.

Aici are loc transferul zahărului dizolvat către cristalele sale. Această operație, cunoscută sub numele de cristalizare, permite obținerea de produse solide cu un grad ridicat de puritate.

Un alt exemplu este uscarea unui corp. Dacă o sare hidratată este supusă căldurii, aceasta va elibera apa de hidratare sub formă de abur. Acest lucru produce din nou o modificare a concentrației în masă a apei în sare, pe măsură ce sarea crește în temperatură.

Exemple

Distilare

Distilarea constă în separarea componentelor unui amestec lichid pe baza volatilităților sau punctelor de fierbere ale acestora. Dacă A și B sunt miscibile și formează o soluție omogenă, dar A fierbe la 50 ° C și B la 130 ° C, atunci A poate fi distilată din amestec printr-o distilare simplă.

Imaginea de mai sus reprezintă o configurare tipică a unei distilări simple. La scară industrială, coloanele de distilare sunt mult mai mari și au alte caracteristici, care permit separarea compușilor cu puncte de fierbere foarte apropiate (distilare fracțională).

A și B se află în sticla liniștită (2), care este încălzită într-o baie de ulei (14) de către placa de încălzire (13). Baia de ulei garantează o încălzire mai omogenă în tot corpul mingii.

Pe măsură ce amestecul își crește temperatura în jurul valorii de 50 ° C, vaporii de A scapă și generează o citire a termometrului (3).

Apoi, vaporii fierbinți de la A intră în condensator (5) unde sunt răciți și condensați prin acțiunea apei care circulă în jurul paharului (intră la 6 și pleacă la 7).

În cele din urmă, balonul de colectare (8) primește A. condensat. Este înconjurat de o baie rece pentru a preveni posibila scurgere de A în mediu (cu excepția cazului în care A nu este foarte volatil).

Absorbţie

Absorbția permite separarea componentelor dăunătoare de un flux gazos care este ulterior eliberat în mediu.

Acest lucru se realizează prin trecerea gazelor într-o coloană umplută cu solvent lichid. Astfel, lichidul solubilizează selectiv componente dăunătoare (cum ar fi SO ₂ , CO, NO _x și H ₂ S), lăsând gazul care iese din ea „curat“.

centrifugarea

În această operație unitară, centrifuga (instrumentul din imaginea superioară) exercită o forță centripetă care depășește de mii de ori accelerația gravitației.

Ca urmare, particulele suspendate se așează pe fundul tubului, facilitând decantarea sau prelevarea ulterioară a supernatantului.

Dacă forța centripetă nu ar funcționa, gravitația ar separa solidul cu o viteză foarte lentă. De asemenea, nu toate particulele au aceeași greutate, dimensiune sau suprafață, astfel încât acestea nu se așează într-o singură masă solidă în partea inferioară a tubului.

cernerea

Ca și absorbția, adsorbția este utilă în purificarea fluxurilor lichide și solide. Cu toate acestea, diferența este că impuritățile nu pătrund în materialul adsorbant, care este un solid (precum gelul de silice albăstrui din imaginea de mai sus); în schimb se lipește de suprafața sa.

La fel, natura chimică a solidului este diferită de cea a particulelor pe care le adsorbează (chiar dacă există o mare afinitate între cele două). Din acest motiv, adsorbția și cristalizarea - particulele de adsorbție din cristal să crească - sunt două operații unitare diferite.

Referințe

1. Fernández G. (24 noiembrie 2014). Operații unitare. Preluat pe 24 mai 2018, de pe: industriaquimica.net
2. Carlos A. Bizama Fica. Operațiuni unitare: Unitatea 4: Tipuri de operații unitare. . Preluat pe 24 mai 2018, de la: academia.edu
3. Curs: Tehnologie chimică (organică). Curs 3: Principiile de bază ale Proceselor de unitate și operațiunile unității în industriile chimice organice. . Preluat pe 24 mai 2018, de la: nptel.ac.in
4. Shymaa Ali Hameed. (2014). Funcționarea unității . Preluat pe 24 mai 2018, de la: ceng.tu.edu.iq
5. RL Earle. (1983). Operațiuni unitare în procesarea alimentelor. Preluat pe 24 mai 2018, de la: nzifst.org.nz
6. Mikulova. (1 martie 2008). Slovnaft - Noua fabrică de polipropilenă. . Preluat pe 24 mai 2018, de pe: commons.wikimedia.org
7. Rockpocket. (13 martie 2012). Centrifugă termică. . Preluat pe 24 mai 2018, de pe: commons.wikimedia.org
8. Mauro Cateb. (2016, 22 octombrie). Gel de silice albastru. . Preluat pe 24 mai 2018, de pe: flickr.com