Eenheidsbewerkingen

Een chemische fabriek waarin u de verschillende apparatuur kunt zien die worden gebruikt voor eenheidsactiviteiten

Wat zijn eenheidsbewerkingen?

In de chemische industrie of aanverwante gebieden die u elk product van grondstof wilt voorbereiden of synthetiseren via een lang en gecompliceerd proces, is het handig om dit proces te verdelen in eenvoudige individuele fasen die gemakkelijk afzonderlijk te analyseren zijn. Deze individuele fasen met een enkele verandering of transformatie worden genoemd eenheidsbewerkingen.

Een eenheidsbewerking kan zowel fysische als chemische veranderingen inhouden. Deze veranderingen kunnen zeer gevarieerd zijn en gaan van zoiets eenvoudigs als het drogen van een vast product, naar een gecontroleerde polymerisatiereactie gekatalyseerd in een chemische reactor.

Chemical Engineering is gebaseerd op eenheidsactiviteiten. In feite bieden de manier waarop ze zich tot elkaar hebben en de apparatuur die erin wordt gebruikt, de basis voor het ontwerp, de constructie en de controle van chemische fabrieken.

Soorten eenheidsbewerkingen

Unitaire bewerkingen zijn zeer gevarieerd en kunnen worden geclassificeerd volgens vier verschillende criteria. Dit zijn:

1. Het type transport dat hen regeert.
2. Volgens zijn aard.
3. Uw werkregime.
4. Het doel dat ze nastreven.

Deze criteria worden hieronder beschreven:

1. Classificatie volgens het type transport dat hen regeert

Dit is het belangrijkste classificatiecriterium dat wordt gebruikt door chemische ingenieurs. Unitaire bewerkingen proberen het invoermateriaal te wijzigen om te verkrijgen wat u wilt bij de uitvoer.

Het bovenstaande houdt in om zijn massa of samenstelling te wijzigen, wat een Materieoverdracht; wijzig uw energieniveau of kwaliteit, wat inhoudt overdracht van energie; of wijzig uw snelheids- of bewegingsrichting aan, wat impliceert Bewegingsbedrag overdracht.

Volgens welke of welke van dit soort transportbeheersing van de werking van de eenheid, kunnen deze worden ingedeeld in:

• Matter Transfer Operations

Dit zijn die waarin een massaoverdracht is van of naar de stoffen die bij het proces betrokken zijn. Deze unit -bewerkingen omvatten:

• • Zowel vaste-vloeistof- als vloeistof-vloeistofextractieprocessen.
  • Rectificatieprocessen.
  • Absorptie en UNPGS.
  • Adsorptie en ontstelling.

• Energieoverdrachtsactiviteiten

Deze bewerkingen omvatten alle processen waarin warmte wordt overgebracht naar of van het systeem, maar zonder het verlies of winst van materie treedt op. Met andere woorden. Deze unit -bewerkingen omvatten:

• • Warmte -uitwisseling zonder fase- of toestandsverandering.
  • Verdampings- en condensatieprocessen.
  • Sublimatie- en depositieprocessen.
  • Fusie- en stollingsprocessen.

• Materie- en energieoverdrachtsactiviteiten

In deze eenheidsbewerkingen wordt energieoverdracht gebruikt, meestal in de vorm van warmte, om de scheiding of vereniging van verschillende fasen uit te voeren, dus een massaoverdracht vindt ook plaats. Enkele voorbeelden van operaties met de overdracht van materie en energie zijn onder meer:

• • Bevochtiging en ontvochtiging.
  • Drogen.
  • Lyofilisatie.
  • Distillatie.

• Bewegingsoverdrachtsactiviteiten

Deze eenheidsbewerkingen zijn die waarbij een lichaam van de ene plaats naar de andere wordt verplaatst zonder een andere transformatie uit te voeren. Dit type bewerkingen omvat:

• • Vloeistofcirculatie.
  • Vast transport.

• Complementaire bewerkingen

Dit zijn aanvullende bewerkingen voor die al genoemde en die niet goed passen in een van de andere klassen. Enkele voorbeelden zijn:

• • Afzetting.
  • Vloeistofcirculatie door poreuze bedden.
  • Vloeibare agitatie.

Kan u van dienst zijn: intermoleculaire krachten

2. Classificatie volgens zijn aard

Volgens dit criterium kunnen eenheidsbewerkingen worden geclassificeerd als:

• Fysieke eenheidsactiviteiten

Deze eenheidsbewerkingen impliceren elke fysieke verandering waarin de aard van de betrokken stoffen constant blijft. Dat wil zeggen, ze voorkomen geen enkele chemische reacties van welke aard dan ook.

• Chemische eenheidsactiviteiten

Zoals de naam al aangeeft, omvatten deze eenheidsbewerkingen het optreden van chemische reacties die de chemische stoffen van het grondstof transformeren in andere verschillende stoffen. Deze eenheidsactiviteiten zijn de essentie en de reden om van de chemische industrie te zijn.

• Biologische eenheidsoperaties

Ze zijn vergelijkbaar met operaties van chemische eenheid, maar met het enige verschil dat chemische reacties worden uitgevoerd door levende biologische organismen zoals bacteriën, schimmels en gisten.

3. Classificatie sbijv. Uw werkregime

Naast de vorige classificatie kunnen zowel fysische als chemische en biologische eenheidsoperaties ook in twee typen worden gescheiden, afhankelijk van of ze ononderbroken worden uitgevoerd:

• Batch -bewerkingen van eenheid

Het zijn die bewerkingen waarin productie of transformatie plaatsvindt in opeenvolgende discrete stappen. Ze worden over het algemeen gebruikt in kleine planten of wanneer er fijne of hoge zuiverheidsproducten worden gezocht.

Zowel fysieke eenheidsoperaties, zoals chemicaliën en biologische kan worden uitgevoerd door kavels. In het geval van chemische bewerkingen omvatten ze in het algemeen het gebruik van een gesloten reactor waarbaan de grondstof wordt toegevoegd, deze sluit de chemische reactie gedurende een vooraf ingestelde periode uit en wordt geopend om de producten te verwijderen.

• Continue unit -bewerkingen

Zij zijn degenen die ononderbroken worden uitgevoerd. In deze gevallen worden zowel grondstofvoeding als productverwijdering of eliminatie continu gemaakt en van daaruit de naam.

Het kan u van dienst zijn: Epoxide: nomenclatuur, verkrijgen, aanvragen, voorbeelden

4. Classificatie volgens het doel dat zij nastreven

Ten slotte kunnen verschillende soorten eenheidsbewerkingen worden onderscheiden volgens hun doel. In dit geval kunnen 3 geweldige categorieën worden onderscheiden:

• Combinatiewerkzaamheden

Deze omvatten mengbewerkingen van twee of meer stoffen of fasen om een ​​enkele laatste fase zo homogeen mogelijk te verkrijgen.

• Reactiewerkzaamheden

Komen overeen met de bewerkingen waarin chemische transformaties worden uitgevoerd.

• Scheidingsoperaties

Ze worden over het algemeen gebruikt om reactief te zuiveren vóór een reactie, of om de producten te scheiden van de niet -handelende reagentia, het oplosmiddel (of vocht) of enige onzuiverheid vóór het verpakkingsproces.

Voorbeelden van eenheidsoperaties

Distillatie

Het is een unitaire operatie die warmte- en materieoverdracht omvat, die bestaat uit de scheiding van vloeibare mengsels op basis van verschillen in hun volatiliteit (die ook verschillende kookpunten hebben). Het vloeibare mengsel wordt bij vooraf ingestelde druk tot zijn kookpunt verwarmd.

De stoomfase zal rijker zijn in de meest vluchtige componenten, dus wanneer het opnieuw wordt geslingerd, is het mogelijk om ze te scheiden van de minder vluchtige stoffen die aan de onderkant van de distilleerder blijven.

Er zijn verschillende soorten destillatie met verschillende mate van complexiteit om verschillende soorten mengsels te scheiden:

• Eenvoudige destillatie: Het bestaat uit een enkele fase van verdamping en een enkele condensatie. Het wordt gebruikt wanneer de volatiliteitsverschillen groot zijn of wanneer een van de componenten veel vluchtiger is dan andere.
• Gefractioneerde destillatie: Het is eigenlijk een techniek waarin veel kleine en gespreide destillaties worden uitgevoerd waarbij de componenten geleidelijk worden gescheiden in verschillende breuken. Het wordt gebruikt wanneer de dampdrukken van de componenten vergelijkbaar zijn.
• Vacuum destillatie: Het vacuüm vermindert het kookpunt van vloeistoffen, dus het kan ze op een lagere temperatuur worden onderscheiden. Dit is wenselijk wanneer er een risico bestaat op ontleding bij hoge temperaturen. Het dient ook om azeotrope mengsels te scheiden, zoals sommige waterethanolmengsels.
• Stoom drag destillatie: Het bestaat uit borrelende waterdamp in een mengsel van vloeistoffen waarin een van hen enigszins vluchtig is en onoplosbaar is. Waterdamp sleept letterlijk de genoemde vloeistof en condensatie worden gescheiden in twee fasen. Het dient ook om thermisch onstabiele organische vloeistoffen te destilleren bij een temperatuur lager dan het normale kookpunt.

Het kan u van dienst zijn: brominezuur (hbro3): eigenschappen, risico's en gebruik

Drogen

Het is een unitaire werking van materieoverdracht waarbij het oplosmiddel (vele malen water) die een vaste stof weken door verdamping naar de te elimineren van de gasfase wordt overgedragen, waardoor de vaste droger wordt dan voorheen.

Drogen kan worden uitgevoerd door een vochtige vaste stroom te passeren door een droogtunnel waarin hete droge lucht in tegenstroom wordt doorgegeven. In dit geval is het een continu droogproces.

Het kan ook worden uitgevoerd in laden die in gesloten kasten worden geplaatst waardoor hete lucht wordt gepasseerd. In dat geval zijn we in aanwezigheid van veel drogen.

Ten slotte zijn er ook roterende drogers en drukdrogers, evenals sprenkelen in een hete luchtstroom. De laatste wordt in sommige gevallen gebruikt voor het bereiden van onmiddellijke koffie.

Adsorptie

Het is een oppervlaktefenomeen waarbij een opgeloste of gasfase wordt nageleefd aan het oppervlak van een vaste stof. Vaste stoffen zijn poreuze adsorberende materialen met zeer hoge oppervlakken en die de adsorptie van grote hoeveelheden opgeloste stof of gas mogelijk maken. Geactiveerde koolstof is een veel voorkomend voorbeeld van een adsorbens dat zowel in het laboratorium als in de industrie wordt gebruikt.

Een voorbeeld van de toepassing van adsorptie op geactiveerde koolstof is in het proces van cafeïnevrije koffie en thee.

Absorptie

Absorptie bestaat uit het oplossen van een component van een gasvormig mengsel in een vloeistof. Het is een unitaire werking van materiaaltransport die veel wordt gebruikt om verontreinigingen zoals koolstofdioxide of luchtwaterstofsulfide te elimineren voordat ze naar het milieu worden ontslagen.