В химическом машиностроении и смежных областях единичная операция является основным этапом технологического процесса . Операции установки включают физическое изменение или химическое преобразование, такое как разделение, кристаллизация, испарение, фильтрация, полимеризация, изомеризация и другие реакции. Например, при переработке молока задействованы следующие единичные операции: гомогенизация , пастеризация и упаковка . Эти единичные операции связаны, чтобы создать общий процесс. Процесс может потребовать множества единичных операций для получения желаемого продукта из исходных материалов или сырья.
История [ править ]
Исторически разные химические отрасли рассматривались как разные производственные процессы и с разными принципами. Артур Дехон Литтл разработал концепцию «единичных операций» для объяснения процессов промышленной химии в 1916 году. [1] В 1923 году Уильям Х. Уокер , Уоррен К. Льюис и Уильям Х. Макадамс написали книгу «Принципы химической инженерии» и объяснили, что в различных отраслях химической промышленности есть процессы, которые подчиняются одним и тем же физическим законам. [2] Они объединили эти похожие процессы в единичные операции. Работа каждой установки подчиняется одним и тем же физическим законам и может использоваться во всех соответствующих отраслях химической промышленности. Например, для создания миксера для напалма или каши требуется одна и та же технология, даже если использование, рынок или производители сильно различаются. Единичные операции составляют фундаментальные принципы химического машиностроения.
Химическая инженерия [ править ]
Операции химического машиностроения делятся на пять классов:
- Процессы потока текучих сред , включая транспортировку текучих сред , фильтрацию и псевдоожижение твердых частиц .
- Процессы теплообмена , включая испарение и теплообмен .
- Процессы массообмена , включая абсорбцию газа , дистилляцию , экстракцию , адсорбцию и сушку .
- Термодинамические процессы, включая сжижение газа и охлаждение .
- Механические процессы, включая транспортировку твердых частиц , дробление и измельчение , а также просеивание и просеивание .
Операции подразделения химического машиностроения также попадают в следующие категории, которые включают элементы более чем одного класса:
- Комбинирование ( смешивание )
- Разделение ( перегонка , кристаллизация )
- Реакция ( химическая реакция )
Кроме того, существуют некоторые единичные операции, которые объединяют даже эти категории, например реактивная дистилляция и реакторы с мешалкой . «Чистая» единичная операция - это физический процесс переноса, в то время как смешанный химический / физический процесс требует моделирования как физического переноса, такого как диффузия, так и химической реакции. Обычно это необходимо для разработки каталитических реакций и считается отдельной дисциплиной, называемой инженерией химических реакций .
Работа химического машиностроительного агрегата и химико-технологический агрегатный процессинг составляют основные принципы всех видов химической промышленности и являются основой конструкции химических заводов, фабрик и используемого оборудования.
Как правило, единичные операции разрабатываются путем записи балансов транспортируемого количества для каждого элементарного компонента (который может быть бесконечно малым) в форме уравнений и решения уравнений для параметров конструкции с последующим выбором оптимального решения из нескольких возможно, а затем проектирование физического оборудования. Например, перегонка в тарельчатой колонне анализируется путем записи балансов массы для каждой тарелки, где известные парожидкостное равновесие и эффективность, капля и капание составляют общие массовые потоки с дополнительным потоком для каждого компонента. Объединение их стопки дает систему уравнений для всего столбца. Существует ряд решений, поскольку более высокий коэффициент рефлюкса позволяет использовать меньше пластин, и наоборот.Затем инженер должен найти оптимальное решение с учетом приемлемого удерживаемого объема, высоты колонны и стоимости строительства.
См. Также [ править ]
- Дизайн дистилляции
- Экструзия
- Моделирование процесса
- Процесс разделения
- Подразделение химического машиностроения
- Единичный процесс
Ссылки [ править ]
- ^ "Артер Дехон Литтл" . Разбросайте желуди, на которых могут расти дубы . Библиотеки MIT . Проверено 13 ноября 2013 года .
- ^ "Артур Д. Литтл, Уильям Х. Уокер и Уоррен К. Льюис" . Институт истории науки . Проверено 20 марта 2018 года .
Внешние ссылки [ править ]
- СМИ, связанные с операциями подразделения на Викискладе?