Các loại hoạt động đơn vị và ví dụ
các đơn vị hoạt động là những phương pháp liên quan đến xử lý vật lý đến nguyên liệu thô để thu được sản phẩm mong muốn từ nó. Tất cả các hoạt động này tuân theo các định luật bảo toàn khối lượng và năng lượng, cũng như số lượng chuyển động.
Các hoạt động này tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu thô (ở trạng thái lỏng, rắn hoặc khí) đến các lò phản ứng, cũng như làm nóng hoặc làm mát. Họ cũng ủng hộ việc phân tách hiệu quả một thành phần cụ thể của hỗn hợp sản phẩm.
Không giống như các quá trình đơn nhất làm biến đổi bản chất hóa học của vật chất, các hoạt động tìm cách sửa đổi tình trạng của chúng thông qua độ dốc của một trong các tính chất hóa lý của chúng. Điều này đạt được bằng cách tạo ra một gradient trong khối lượng, trong năng lượng hoặc trong lượng chuyển động.
Không chỉ trong ngành hóa chất, có vô số ví dụ về các hoạt động này, mà còn trong nhà bếp. Ví dụ, khi bạn đánh một phần sữa nước, bạn sẽ nhận được kem và sữa tách kem.
Mặt khác, nếu một dung dịch axit được thêm vào sữa này (axit citric, giấm, v.v.), nó gây ra sự biến tính protein của nó, đó là một quá trình (axit hóa) và không phải là một hoạt động đơn nhất..
Chỉ số
- 1 loại
- 1.1 Vấn đề chuyển giao
- 1.2 Hoạt động truyền nhiệt
- 1.3 Hoạt động truyền tải khối lượng và năng lượng đồng thời
- 2 ví dụ
- 2.1 Chưng cất
- 2.2 Hấp thụ
- 2.3 Ly tâm
- 2.4 Sàng lọc
- 2.5 Hấp phụ
- 3 tài liệu tham khảo
Các loại
Vấn đề chuyển giao
Hoạt động đơn vị của loại chuyển khối này thông qua một cơ chế khuếch tán. Nói cách khác: nguyên liệu thô phải chịu một hệ thống tạo ra sự thay đổi nồng độ của thành phần mà nó muốn trích xuất hoặc tách ra.
Một ví dụ thực tế là xem xét việc chiết xuất một loại dầu tự nhiên từ một số hạt giống.
Bởi vì các loại dầu về bản chất là phân cực, chúng có thể được chiết xuất bằng dung môi phân cực (như n-hexan), giúp tắm hạt nhưng không (về mặt lý thuyết) phản ứng với bất kỳ thành phần nào trong ma trận của nó (vỏ và hạt) ).
Hoạt động truyền nhiệt
Ở đây, nhiệt được truyền từ cơ thể ấm hơn sang cơ thể lạnh hơn. Nếu nguyên liệu thô là cơ thể lạnh và điều cần thiết là phải tăng nhiệt độ của nó, ví dụ, giảm độ nhớt của nó và tạo điều kiện cho một quá trình, thì nó phải chịu sự tiếp xúc với dòng chảy hoặc bề mặt nóng.
Tuy nhiên, các hoạt động này vượt xa sự truyền nhiệt "đơn giản", vì năng lượng cũng có thể được chuyển đổi trong bất kỳ biểu hiện nào của nó (ánh sáng, gió, cơ khí, điện, v.v.).
Một ví dụ về những điều trên có thể được nhìn thấy trong các nhà máy thủy điện, nơi dòng nước được sử dụng để tạo ra điện.
Hoạt động truyền tải khối lượng và năng lượng đồng thời
Trong loại hoạt động này, hai hiện tượng trước đó xảy ra cùng một lúc, chuyển khối lượng (gradient nồng độ) trước một gradient nhiệt độ.
Ví dụ, nếu đường được hòa tan trong nồi với nước và sau đó nước được làm nóng, khi nó được làm lạnh từ từ, sự kết tinh của đường xảy ra..
Ở đây một sự chuyển giao đường hòa tan đến tinh thể của nó xảy ra. Hoạt động này, được gọi là kết tinh, cho phép thu được các sản phẩm rắn với độ tinh khiết cao.
Một ví dụ khác là việc làm khô cơ thể. Nếu một muối ngậm nước phải chịu nhiệt, nó sẽ giải phóng nước hydrat hóa dưới dạng hơi nước. Điều này một lần nữa tạo ra sự thay đổi nồng độ khối lượng của nước trong muối khi nó làm tăng nhiệt độ của nó.
Ví dụ
Chưng cất
Chưng cất bao gồm việc tách các thành phần của hỗn hợp lỏng theo độ bay hơi hoặc điểm sôi của nó. Nếu A và B có thể trộn được và tạo thành dung dịch đồng nhất, nhưng A sôi ở 50 ° C và B ở 130 ° C, thì A có thể được chưng cất từ hỗn hợp thông qua quá trình chưng cất đơn giản.
Hình trên cho thấy một lắp ráp điển hình của một chưng cất đơn giản. Ở quy mô công nghiệp, các cột chưng cất lớn hơn nhiều và có các đặc tính khác, cho phép tách các hợp chất có điểm sôi rất gần nhau (chưng cất phân đoạn).
A và B ở trong khí cầu chưng cất (2), được làm nóng trong bể dầu (14) bằng tấm gia nhiệt (13). Bồn tắm dầu đảm bảo sưởi ấm đồng nhất hơn trên khắp cơ thể của quả bóng.
Khi hỗn hợp tăng nhiệt độ khoảng 50 ° C, hơi sẽ thoát ra và tạo ra số đọc trên nhiệt kế (3).
Sau đó, hơi của A, nóng, đi vào thiết bị ngưng tụ (5) nơi chúng được làm mát và ngưng tụ bởi nước chảy xung quanh kính (đi vào 6 và rời đi 7).
Cuối cùng, quả bóng thu (8) nhận A ngưng tụ. Nó được bao quanh bởi một phòng tắm lạnh để ngăn chặn sự rò rỉ của A vào môi trường (trừ khi A không dễ bay hơi).
Hấp thụ
Sự hấp thụ cho phép tách các thành phần có hại của dòng khí sau đó được giải phóng ra môi trường.
Điều này đạt được bằng cách chuyển các khí bên trong một cột chứa đầy chất lỏng dung môi. Do đó, chất lỏng hòa tan có chọn lọc các thành phần gây hại (như SO)2, CO, KHÔNGx và H2S), để lại "sạch" khí phát sinh từ đây.
Ly tâm
Trong hoạt động đơn nhất này, máy ly tâm (dụng cụ của hình ảnh phía trên) tạo ra lực hướng tâm vượt quá hàng nghìn lần gia tốc trọng lực.
Kết quả là, các hạt lơ lửng lắng xuống đáy ống, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình khử màu hoặc lấy mẫu chất nổi phía sau.
Nếu lực hướng tâm không hoạt động, trọng lực sẽ tách vật rắn ở tốc độ rất chậm. Ngoài ra, không phải tất cả các hạt đều có cùng trọng lượng, kích thước hoặc diện tích bề mặt, vì vậy chúng không lắng trong một khối rắn duy nhất ở đáy ống.
Sàng lọc
Sàng lọc bao gồm việc tách một hỗn hợp rắn và không đồng nhất theo kích thước của các hạt của nó. Do đó, các hạt nhỏ sẽ đi qua các lỗ của sàng (hoặc sàng), trong khi các hạt lớn sẽ không.
Hấp phụ
Giống như sự hấp thụ, sự hấp phụ rất hữu ích trong việc thanh lọc các dòng chất lỏng và rắn. Tuy nhiên, sự khác biệt là các tạp chất không thấm vào sin của vật liệu hấp phụ, đó là một chất rắn (như silica gel màu xanh lam trong hình trên); thay vào đó, nó tuân thủ bề mặt của nó.
Ngoài ra, bản chất hóa học của chất rắn khác với các hạt mà nó hấp phụ (ngay cả khi có ái lực lớn giữa hai chất). Vì lý do này, sự hấp phụ và kết tinh - các hạt hấp phụ tinh thể để phát triển - là hai hoạt động đơn vị khác nhau.
Tài liệu tham khảo
- Fernández G. (ngày 24 tháng 11 năm 2014). Đơn vị hoạt động. Truy cập ngày 24 tháng 5 năm 2018, từ: industrialriaquimica.net
- Carlos A. Bizama Fica. Đơn vị hoạt động: Đơn vị 4: Các loại hoạt động của đơn vị. [PDF] Truy cập ngày 24 tháng 5 năm 2018, từ: academia.edu
- Khóa học: Công nghệ hóa học (Hữu cơ). Bài giảng 3: Nguyên tắc cơ bản của quy trình đơn vị và hoạt động của đơn vị trong các ngành công nghiệp hóa chất hữu cơ. [PDF] Truy cập ngày 24 tháng 5 năm 2018, từ: nptel.ac.in
- Shymaa Ali xấu hổ. (2014). Đơn vị vận hành. [PDF] Truy cập ngày 24 tháng 5 năm 2018, từ: ceng.tu.edu.iq
- R.L. Earle. (1983). Đơn vị hoạt động trong chế biến thực phẩm. Truy cập ngày 24 tháng 5 năm 2018, từ: nzifst.org.nz
- Mikulova (1 tháng 3 năm 2008) Slovnaft - Nhà máy polypropylen mới. [Hình] Truy cập ngày 24 tháng 5 năm 2018, từ: commons.wikidia.org
- Rockpocket (Ngày 13 tháng 3 năm 2012). Máy ly tâm nhiệt. [Hình] Truy cập ngày 24 tháng 5 năm 2018, từ: commons.wikidia.org
- Mauro Cateb (Ngày 22 tháng 10 năm 2016). Silica gel màu xanh. [Hình] Truy cập ngày 24 tháng 5 năm 2018, từ: flickr.com