การดำเนินการของหน่วย: ประเภทและตัวอย่าง - เคมี - 2026

การทำงานของหน่วยคือการปฏิบัติทางกายภาพกับวัตถุดิบเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่ต้องการจากสิ่งนี้ การดำเนินการทั้งหมดนี้เป็นไปตามกฎการอนุรักษ์มวลและพลังงานรวมทั้งโมเมนตัม

การดำเนินการเหล่านี้อำนวยความสะดวกในการขนส่งวัตถุดิบ (ซึ่งอยู่ในสถานะของเหลวของแข็งหรือก๊าซ) ไปยังเครื่องปฏิกรณ์เช่นเดียวกับการทำความร้อนหรือการทำความเย็น นอกจากนี้ยังส่งเสริมการแยกส่วนประกอบเฉพาะออกจากส่วนผสมของผลิตภัณฑ์อย่างมีประสิทธิภาพ

ฝายชะลอน้ำเป็นตัวอย่างของการปฏิบัติงานของหน่วย

แตกต่างจากกระบวนการหน่วยที่เปลี่ยนลักษณะทางเคมีของสสารการดำเนินการพยายามที่จะปรับเปลี่ยนสภาพของมันผ่านการไล่ระดับสีของคุณสมบัติทางเคมีฟิสิกส์อย่างใดอย่างหนึ่ง สิ่งนี้ทำได้โดยการสร้างการไล่ระดับของมวลพลังงานหรือการเคลื่อนไหวของปริมาณ

ไม่เพียง แต่ในอุตสาหกรรมเคมีเท่านั้นที่มีตัวอย่างมากมายของการดำเนินการเหล่านี้ แต่ยังอยู่ในห้องครัวด้วย ตัวอย่างเช่นการตีนมเหลวส่วนหนึ่งจะทำให้เกิดครีมและหางนม

ในทางกลับกันถ้ามีการเติมสารละลายกรด (กรดซิตริกน้ำส้มสายชู ฯลฯ ) ลงในนมชนิดเดียวกันจะทำให้เกิดการเปลี่ยนสภาพของโปรตีนซึ่งเป็นกระบวนการ (ความเป็นกรด) ไม่ใช่การทำงานของหน่วย

ประเภทของการปฏิบัติงานของหน่วย

การดำเนินการขนย้ายวัสดุ

การทำงานของหน่วยของมวลประเภทนี้จะถ่ายโอนมวลผ่านกลไกการแพร่กระจาย กล่าวอีกนัยหนึ่ง: วัตถุดิบอยู่ภายใต้ระบบที่สร้างความแปรผันของความเข้มข้นของส่วนประกอบที่จะสกัดหรือแยก

ตัวอย่างที่ใช้ได้จริงคือการสกัดน้ำมันธรรมชาติจากเมล็ดพืชบางชนิด

เนื่องจากน้ำมันมีลักษณะเป็น apolar โดยธรรมชาติจึงสามารถสกัดได้ด้วยตัวทำละลาย apolar (เช่น n-hexane) ซึ่งอาบเมล็ด แต่ไม่ทำปฏิกิริยา (ตามหลักวิชา) กับส่วนประกอบใด ๆ ของเมทริกซ์ (เปลือกหอยและถั่ว ).

การถ่ายเทความร้อน

ที่นี่ความร้อนจะถูกถ่ายเทจากร่างกายที่อุ่นกว่าไปยังร่างกายที่เย็นกว่า หากวัตถุดิบเป็นของเย็นและจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องเพิ่มอุณหภูมิเป็นเช่นลดความหนืดและอำนวยความสะดวกในกระบวนการจากนั้นจะนำไปสัมผัสกับกระแสร้อนหรือพื้นผิว

อย่างไรก็ตามการดำเนินการเหล่านี้นอกเหนือไปจากการถ่ายเทความร้อนแบบ "ธรรมดา" เนื่องจากพลังงานยังสามารถเปลี่ยนเป็นอาการต่างๆได้ (แสงลมกลไกไฟฟ้า ฯลฯ )

ตัวอย่างข้างต้นสามารถเห็นได้ในโรงไฟฟ้าพลังน้ำซึ่งใช้กระแสน้ำในการผลิตกระแสไฟฟ้า

การถ่ายโอนมวลและพลังงานพร้อมกัน

ในการดำเนินการประเภทนี้สองปรากฏการณ์ก่อนหน้านี้เกิดขึ้นพร้อมกันโดยถ่ายโอนมวล (การไล่ระดับความเข้มข้น) ไปยังการไล่ระดับอุณหภูมิ

ตัวอย่างเช่นถ้าน้ำตาลละลายในหม้อแล้วน้ำถูกทำให้ร้อนการตกผลึกของน้ำตาลจะเกิดขึ้นเมื่อถูกทำให้เย็นลงอย่างช้าๆ

ที่นี่จะมีการถ่ายโอนน้ำตาลที่ละลายไปสู่ผลึกของมัน การดำเนินการนี้เรียกว่าการตกผลึกช่วยให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่เป็นของแข็งที่มีความบริสุทธิ์สูง

อีกตัวอย่างหนึ่งคือการทำให้ร่างกายแห้ง หากเกลือไฮเดรตถูกความร้อนก็จะปล่อยน้ำแห่งความชุ่มชื้นออกมาในรูปของไอน้ำ สิ่งนี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของมวลของน้ำในเกลืออีกครั้งเมื่อเกลือเพิ่มอุณหภูมิ

ตัวอย่าง

การกลั่น

การกลั่นประกอบด้วยการแยกส่วนประกอบของส่วนผสมของเหลวโดยพิจารณาจากความผันผวนหรือจุดเดือด ถ้า A และ B ผสมกันได้และกลายเป็นสารละลายที่เป็นเนื้อเดียวกัน แต่ A เดือดที่ 50 ° C และ B ที่ 130 ° C ดังนั้น A สามารถกลั่นจากส่วนผสมโดยการกลั่นแบบธรรมดา

ภาพด้านบนแสดงถึงการตั้งค่าทั่วไปของการกลั่นแบบธรรมดา สำหรับเครื่องชั่งอุตสาหกรรมคอลัมน์การกลั่นจะมีขนาดใหญ่กว่ามากและมีลักษณะอื่น ๆ ซึ่งทำให้สามารถแยกสารประกอบที่มีจุดเดือดใกล้เคียงกันมาก (การกลั่นแบบเศษส่วน)

A และ B อยู่ในขวดนิ่ง (2) ซึ่งอุ่นในอ่างน้ำมัน (14) โดยแผ่นทำความร้อน (13) อ่างน้ำมันรับประกันความร้อนที่เป็นเนื้อเดียวกันมากขึ้นทั่วร่างกายของลูกบอล

เมื่อส่วนผสมเพิ่มอุณหภูมิประมาณ 50 ° C ไอระเหยของ A จะหลบหนีและสร้างการอ่านค่าบนเทอร์โมมิเตอร์ (3)

จากนั้นไอร้อนของ A จะเข้าสู่คอนเดนเซอร์ (5) ซึ่งจะถูกทำให้เย็นลงและควบแน่นโดยการกระทำของน้ำที่ไหลเวียนรอบแก้ว (เข้าที่ 6 และออกที่ 7)

ในที่สุดบอลลูนเก็บรวบรวม (8) ได้รับการควบแน่น A ล้อมรอบด้วยอ่างน้ำเย็นเพื่อป้องกันการรั่วไหลของ A สู่สิ่งแวดล้อม (เว้นแต่ A จะไม่ระเหยมาก)

การดูดซึม

การดูดซึมช่วยให้สามารถแยกส่วนประกอบที่เป็นอันตรายออกจากกระแสก๊าซที่ปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อมในภายหลัง

สิ่งนี้ทำได้โดยการส่งก๊าซไปยังคอลัมน์ที่เต็มไปด้วยตัวทำละลายของเหลว ดังนั้นของเหลวที่เลือกละลายส่วนประกอบที่เป็นอันตราย (เช่น SO ₂ , CO, NO _xและ H ₂ S) ทำให้ก๊าซที่ออกมา "สะอาด"

การหมุนเหวี่ยง

ในการทำงานร่วมกันนี้เครื่องหมุนเหวี่ยง (เครื่องมือในภาพด้านบน) จะใช้แรงสู่ศูนย์กลางที่เกินความเร่งของแรงโน้มถ่วงหลายพันเท่า

เป็นผลให้อนุภาคแขวนลอยเกาะอยู่ที่ด้านล่างของท่อทำให้เกิดการแยกส่วนหรือการสุ่มตัวอย่างของสารเหนือตะกอนในภายหลัง

ถ้าแรงสู่ศูนย์กลางไม่ทำงานแรงโน้มถ่วงจะแยกของแข็งออกด้วยความเร็วที่ช้ามาก นอกจากนี้อนุภาคทั้งหมดไม่ได้มีน้ำหนักขนาดหรือพื้นที่ผิวเท่ากันดังนั้นจึงไม่รวมตัวเป็นมวลของแข็งเพียงก้อนเดียวที่ด้านล่างของท่อ

กลั่นกรอง

เช่นเดียวกับการดูดซึมการดูดซับมีประโยชน์ในการทำให้ของเหลวและของแข็งบริสุทธิ์ อย่างไรก็ตามความแตกต่างคือสิ่งสกปรกจะไม่ซึมเข้าไปในวัสดุดูดซับซึ่งเป็นของแข็ง (เช่นซิลิกาเจลสีน้ำเงินในภาพด้านบน) แทนที่จะเกาะติดกับพื้นผิว

ในทำนองเดียวกันลักษณะทางเคมีของของแข็งนั้นแตกต่างจากอนุภาคที่ดูดซับ (แม้ว่าจะมีความสัมพันธ์ที่ดีระหว่างทั้งสองก็ตาม) ด้วยเหตุนี้การดูดซับและการตกผลึก - คริสตัลดูดซับอนุภาคที่จะเติบโต - เป็นการทำงานสองหน่วยที่แตกต่างกัน

อ้างอิง

1. Fernández G. (24 พฤศจิกายน 2014). การปฏิบัติงานของหน่วย สืบค้นเมื่อ 24 พฤษภาคม 2561 จาก: Industriaquimica.net
2. คาร์ลอสเอบิซามาฟิก้า การปฏิบัติการของหน่วย: หน่วยที่ 4: ประเภทของการปฏิบัติการของหน่วย . สืบค้นเมื่อ 24 พฤษภาคม 2561 จาก: academia.edu
3. หลักสูตร: เทคโนโลยีเคมี (อินทรีย์). การบรรยายที่ 3: หลักการพื้นฐานของกระบวนการของหน่วยและการดำเนินงานของหน่วยในอุตสาหกรรมเคมีอินทรีย์ . สืบค้นเมื่อ 24 พฤษภาคม 2561 จาก: nptel.ac.in
4. Shymaa Ali Hameed (2014) การทำงานของหน่วย . สืบค้นเมื่อ 24 พฤษภาคม 2561, จาก: ceng.tu.edu.iq
5. RL เอิร์ล (2526). หน่วยปฏิบัติการในการแปรรูปอาหาร สืบค้นเมื่อ 24 พฤษภาคม 2561 จาก: nzifst.org.nz
6. Mikulova (1 มีนาคม 2551). Slovnaft - โรงงานโพลีโพรพีลีนแห่งใหม่ . สืบค้นเมื่อ 24 พฤษภาคม 2018 จาก: commons.wikimedia.org
7. Rockpocket. (13 มีนาคม 2555). เครื่องหมุนเหวี่ยงเทอร์โม . สืบค้นเมื่อ 24 พฤษภาคม 2018 จาก: commons.wikimedia.org
8. เมาโรคาเทบ. (2559, 22 ตุลาคม). ซิลิกาเจลสีน้ำเงิน . สืบค้นเมื่อ 24 พฤษภาคม 2561 จาก: flickr.com