Tipi di operazioni unitarie ed esempi

il operazioni unitarie sono quelli che prevedono trattamenti fisici alla materia prima per ottenere da essa i prodotti desiderati. Tutte queste operazioni obbediscono alle leggi di conservazione della massa e dell'energia, nonché alla quantità di movimento.

Queste operazioni facilitano il trasporto della materia prima (questa in stato liquido, solido o gassoso) ai reattori, così come il suo riscaldamento o raffreddamento. Inoltre favoriscono l'effettiva separazione di un componente specifico di un mix di prodotti.

A differenza dei processi unitari che trasformano la natura chimica della materia, le operazioni cercano di modificare la loro condizione attraverso il gradiente di una delle loro proprietà fisico-chimiche. Questo si ottiene generando un gradiente nella massa, nell'energia o nella quantità di movimento.

Non solo nell'industria chimica ci sono innumerevoli esempi di queste operazioni, ma anche in cucina. Ad esempio, quando si batta una porzione di latte liquido si ottiene la panna e il latte scremato.

Tuttavia, se questo stesso latte viene aggiunta una soluzione acida (acido citrico, aceto, ecc) provoca denaturazione delle proteine, essendo questo un processo (acidificazione) e non un funzionamento dell'unità.

indice

• 1 tipi
  • 1.1 Operazioni di trasferimento della materia
  • 1.2 Operazioni di trasferimento di calore
  • 1.3 Operazioni di trasferimento di massa e di energia simultaneamente
• 2 esempi
  • 2.1 Distillazione
  • 2.2 Assorbimento
  • 2.3 Centrifuga
  • 2.4 Screening
  • 2,5 Adsorbimento
• 3 riferimenti

tipo

Operazioni di trasferimento di materia

Le operazioni unitarie di quel tipo trasferiscono la massa attraverso un meccanismo di diffusione. In altre parole: la materia prima è sottoposta a un sistema che genera una variazione di concentrazione del componente che si desidera estrarre o separare.

Un esempio pratico sta considerando l'estrazione di un olio naturale dai semi.

Poiché gli oli sono natura essenzialmente non polare, questi possono essere rimossi con un solvente apolare (come n-esano), che bagna i semi ma non reagisce (teoricamente) con uno qualsiasi dei componenti della matrice (conchiglie e noce ).

Operazioni di trasferimento di calore

Qui, il calore viene trasferito dal corpo che è più caldo al corpo che è più freddo. Se la materia prima è il corpo freddo ed è essenziale alzare la sua temperatura per, ad esempio, abbassare la sua viscosità e facilitare un processo, allora è soggetta al contatto con un flusso o una superficie caldi.

Tuttavia, queste operazioni vanno oltre un "semplice" trasferimento di calore, poiché l'energia può anche essere trasformata in una qualsiasi delle sue manifestazioni (luce, vento, meccanica, elettrica, ecc.).

Un esempio di quanto sopra può essere visto negli impianti idroelettrici, dove le correnti d'acqua sono utilizzate per generare elettricità.

Operazioni di trasferimento di massa ed energia contemporaneamente

In questo tipo di operazione, i due fenomeni precedenti si verificano contemporaneamente, trasferendo la massa (gradiente di concentrazione) in un gradiente di temperatura.

Ad esempio, se lo zucchero viene sciolto in una pentola con acqua e poi l'acqua viene riscaldata, dato che è permesso di raffreddarsi lentamente, si verifica la cristallizzazione dello zucchero.

Qui si verifica un trasferimento di zucchero disciolto nei suoi cristalli. Questa operazione, nota come cristallizzazione, consente di ottenere prodotti solidi con un elevato grado di purezza.

Un altro esempio è l'essiccazione di un corpo. Se un sale idratato viene sottoposto a calore, rilascerà l'acqua di idratazione sotto forma di vapore. Ciò produce nuovamente un cambiamento nella concentrazione di massa dell'acqua nel sale man mano che aumenta la sua temperatura.

Esempi

distillazione

La distillazione consiste nella separazione dei componenti di una miscela liquida in base alle sue volatilità o ai punti di ebollizione. Se A e B sono miscibili e formano una soluzione omogenea, ma A bolle a 50 ° C e B a 130 ° C, quindi A può essere distillato dalla miscela attraverso una semplice distillazione.

L'immagine in alto mostra un tipico assemblaggio di una semplice distillazione. A scala industriale, le colonne di distillazione sono molto più grandi e hanno altre caratteristiche che consentono la separazione di composti con punti di ebollizione molto vicini tra loro (distillazione frazionata).

A e B si trovano nel fumetto del distillatore (2), che viene riscaldato in un bagno d'olio (14) dalla piastra di riscaldamento (13). Il bagno d'olio garantisce un riscaldamento più omogeneo su tutto il corpo della palla.

Quando la miscela aumenta la sua temperatura intorno ai 50 ° C, i vapori di A scappano e generano una lettura sul termometro (3).

Quindi, i vapori di A, caldi, entrano nel condensatore (5) dove vengono raffreddati e condensati dall'acqua che circola attorno al bicchiere (entra da 6 e lascia 7).

Infine, il palloncino del collettore (8) riceve una condensa.È circondato da un bagno freddo per prevenire possibili perdite di A nell'ambiente (a meno che A non fosse molto volatile).

assorbimento

L'assorbimento consente la separazione dei componenti nocivi di una corrente gassosa che viene successivamente rilasciata nell'ambiente.

Questo si ottiene facendo passare i gas in una colonna riempita di liquido solvente. Pertanto, il liquido solubilizza in modo selettivo i componenti dannosi (come SO)₂, CO, NO_x e H₂S), lasciando "pulito" il gas che ne esce.

centrifugazione

In questa operazione dell'unità la centrifuga (strumento dell'immagine superiore) esercita una forza centripeta che supera l'accelerazione di gravità migliaia di volte.

Di conseguenza, le particelle sospese si depositano sul fondo del tubo, facilitando la successiva decantazione o campionamento del supernatante.

Se la forza centripeta non ha funzionato, la gravità separerebbe il solido a una velocità molto bassa. Inoltre, non tutte le particelle hanno lo stesso peso, dimensione o superficie, quindi non si depositano in una singola massa solida sul fondo del tubo.

setacciatura

Lo screening consiste nella separazione di una miscela solida ed eterogenea in base alla dimensione delle sue particelle. Quindi, le piccole particelle passeranno attraverso le aperture del setaccio (o setaccio), mentre quelle grandi non lo faranno.

adsorbimento

Come l'assorbimento, l'adsorbimento è utile nella purificazione di correnti liquide e solide. Tuttavia, la differenza è che le impurità non penetrano nel seno del materiale adsorbente, che è un solido (come il gel di silice bluastro nell'immagine sopra); invece, aderisce alla sua superficie.

Inoltre, la natura chimica del solido è diversa da quella delle particelle che assorbe (anche se c'è una grande affinità tra i due). Per questo motivo, l'adsorbimento e la cristallizzazione - il cristallo assorbe particelle da far crescere - sono due diverse operazioni unitarie.

riferimenti

1. Fernández G. (24 novembre 2014). Operazioni unitarie Estratto il 24 maggio 2018 da: industriaquimica.net
2. Carlos A. Bizama Fica. Operazioni dell'unità: argomento 4: tipi di operazioni dell'unità. [PDF]. Estratto il 24 maggio 2018 da: academia.edu
3. Corso: Tecnologia chimica (organico). Lezione 3: Principi di base dei processi unitari e delle operazioni unitarie nelle industrie chimiche organiche. [PDF]. Estratto il 24 maggio 2018 da: nptel.ac.in
4. Shymaa Ali Hameed. (2014). Funzionamento dell'unità. [PDF]. Estratto il 24 maggio 2018 da: ceng.tu.edu.iq
5. R.L. Earle. (1983). Operazioni unitarie nell'industria alimentare. Estratto il 24 maggio 2018 da: nzifst.org.nz
6. Mikulova. (1 marzo 2008). Slovnaft - Nuovo impianto di polipropilene. [Figura]. Estratto il 24 maggio 2018 da: commons.wikimedia.org
7. Rockpocket. (13 marzo 2012). Thermo centrifuga. [Figura]. Estratto il 24 maggio 2018 da: commons.wikimedia.org
8. Mauro Cateb (22 ottobre 2016). Gel di silice blu [Figura]. Estratto il 24 maggio 2018 da: flickr.com