تعریف انواع فرآیندها و اصطلاحات در صنایع شیمیایی
انواع فرآیندها در صنایع شیمیایی
قلمرو و گستره صنایع شیمیایی بسیار وسیع است ، از این رو در صنایع شیمیایی با فرآیند های گوناگون و اصطلاحات گوناگون روبه رو هستیم.
اینک برخی از این فرآیندها و اصطلاحات که اهمیت بیشتری دارند را مختصرا توضیح میدهیم.
تقطیر (Distillation)
تقطیر فرآیند نسبتا پیچیده‌ای است که برای جدا کردن اجزای یک مخلوط مایع از یکدیگر به کار می‌رود.
در فرآیند تقطیر هم تبخیر و هم چگالش پیش می‌آید. در عمل تبخیر یک جز به حالت مایع ، در نتیجه جذب گرما به بخار تبدیل می‌شود و در عمل چگالش، یک بخار در نتیجه سردشدن و از دست دادن گرما و گاه همراه با تراکم یافتن به حالت مایع در می‌آید ، توجه داشته باشید که چگالش ، معکوس عمل تبخیر است.
در صنعت نفت از فرآیند تبخیر، به ویژه تقطیر جز به جز، در معیار وسیعی برای جداکردن برش های نفتی از یکدیگر استفاده می‌شود.
تبلور (crystallization)
تبلور فرآیندی است که برای جداکردن اجسام حل شده، از یک محلول مایع به کار می‌رود. از این فرآیند نیز برای خالص‌سازی استفاده می‌شود. تبلور ممکن است در دمای متغیر یا در دمای ثابت صورت گیرد.
تبلور در دمای متغیر به این ترتیب است که محلول سیرشده در یک دمای بالا را به تدریج سرد می‌کنند تا جسم حل‌شده در شکل جامد متبلور از محلول ته نشین و جدا شود. این روش موقعی به کار می رود که قابلیت حل شدن اجسام حل‌شده در دماهای بالاتر بیش از دماهای پایین تر باشد.
تبلور در دمای ثابت چنین است که محلول را در دمای ثابت تبخیر می‌کنند، تا مقداری از حلال از این طریق به بخار تبدیل شود و محلول به صورت سیرشده و فوق سیرشده درآید و از آنجا مقداری از جسم حل شده به شکل بلور از محلول جدا شود.
استخراج (Extraction)
در این عمل ، یک مخلوط را با حلال مناسبی مجاور می‌کنند. خاصیت این حلال طوری است که یکی از اجزای مخلوط را تا حد زیادی در خود حل می‌کند، در حالی که سایر اجزای مخلوط به کار رفته، یا در حلال تقریبا نامحلول هستند یا آنکه قابلیت حل شدن آن ها اندک است.
از این راه یک جز از مخلوط در حلال به کار رفته حل می‌شود که با تبخیر محلول بدست آمده می‌توان آن جز را جدا نمود. با انتخاب حلال‌های مناسب دیگر می توان از این راه سایر اجزای مخلوط را از آن جدا ساخت. استخراج یک جز از یک مخلوط جامد به کمک حلال در سطح وسیعی از صنایع شیمیایی به کار می‌رود.
مثال هایی از آن عبارتند از: جدا کردن برخی نمک‌ها و ترکیبات از هم، جداکردن برخی نمک‌ها و ترکیبات از هم، جداکردن محصولات حاصل از شکستن اورانیوم در محیط واکنشهای هسته‌ای، جداکردن محصولات دارویی از هم و …
لخته‌شدن (Coagulation)
لخته‌شدن فرآیندی است که طی آن ذرات بسیار ریز نامحلول که قابلیت ته‌نشینی ندارند(ذرات کلوئیدی) به هم می‌چسبند و ذرات بزرگتر را تشکیل می‌دهندو به صورت لخته در می‌آیند. فرآیند لخته شدن در صنایع لاستیک، پلاستیک، الیاف، غذایی و … دارای اهمیت زیادی است.
جذب (Absorption)
در فرآیند جذب مولکول‌های یک نوع ماده(معمولا گاز) در بین مولکول‌های یک ماده دیگر(معمولا مایع) نفوذ می‌کنند و در آنجا نگه داری می‌شوند. برای مثال، وقتی یک نمونه گاز را در تماس با یک مایع قرار میدهیم.
مولکول‌های گاز به تدریج در بین مولکول‌های مایع نفوذ می‌کنند(در واقع در آن حل می‌شوند). در برخی اوقات فرآیند جذب ممکن است با انجام واکنش شیمیایی همراه شود مانند جذب هیدروژن کلرید در آب که یک نوع حلال همراه با انجام واکنش است.
از فرآیند جذب در تهیه سولفوریک اسید ، هیدروکلریک اسید ، نیتریک اسید ، فسفریک اسید ، آمونیاک ، سدیم کربنات و … در حد زیادی استفاده می‌شود. همان‌طور که اشاره شد فرآیند جذب ممکن است با انجام واکنشهای شیمیایی نیز همراه شود.
جذب سطحی (Adsorption)
در جذب سطحی مولکول‌های یک نوع ماده (معمولا مولکول‌های یک گاز) بر روی سطح یک جامد جمع می‌شوند اما به درون آن نفوذ نمی‌کنند. این فرآیند در واکنش های کاتالیزگری ناهمگن بسیار زیادی دارد.
برای مثال در سنتز آمونیاک، مواد واکنش‌دهنده ، یعنی N2 و H2 بر روی سطح کاتالیزگر جذب می‌شوند. در نتیجه این کار تشکیل آمونیاک آسان می‌شود.
واجذب (Desorption)
واجذب معکوس عمل جذب سطحی است. در این عمل مولکول‌های جذب شده بر روی سطح یک جامد از آن جدا می‌شوند. در بسیاری از فرآیندهای تکنولوژیکی از جذب و واجذب به طور همزمان استفاده می‌شود.
پخش یا نفوذ (Diffusion)
پراکنده شدن مولکول های یک گاز، یا یک مایع را نفوذ می‌نامند. پدیده نفوذ نیز به نوبه خود در فرآیندهای تکنولوژیکی شیمیایی اهمیت بسیار زیادی دارد. برای مثال وقتی در واکنش «H2 + Cl2» مواد واکنش‌دهنده را با هم مجاور می‌کنیم مولکول‌های آن‌ها از راه نفوذ در هم مخلوط می‌شوند و واکنش نشان می‌دهند و از آنجا گاز هیدروژن کلرید حاصل می‌شود.
تعریف موازنه جرم و انرژی: موضوع موازنه جرم و موازنه انرژی در طراحی یک واحد شیمی صنعتی بسیار مهم است.
موازنه جرم
بر اساس قانون محفوظ ماندن جرم در واکنشهای شیمیایی ، صورت می‌گیرد. قانون محفوظ ماندن جرم در واکنش های شیمیایی یا قانون بقای ماده بیانگر آن است که در یک واکنش شیمیایی ، مجموع جرم واکنش‌دهنده و مجموع جرم مواد واکنش‌دهنده و مجموع جرم محصولات با هم مساوی‌اند.
وقتی این قانون را در مورد یک فرآیند تکنولوژیکی شیمیایی به کار می‌بریم ، معنای آن این است که جرم مواد اولیه شرکت‌کننده در فرآیند (مواد ورودی) با جرم مواد نهایی حاصل (مواد خروجی) مساوی است. چون مواد خام مورد استفاده در فرآیندها اغلب ناخالص‌اند.
بنابراین برخی محصولات فرعی نیز بدست می‌آیند و برخی پس مانده‌های غیر قابل مصرف نیز برجای می‌مانند.
از این رو در موقع موازنه جرم باید جرم آن‌ها را هم در موازنه شرکت داد.
موازنه انرژی
دانشمندان از راه‌های گوناگون پی‌برده‌اند که در جریان تغییرهای فیزیکی و شیمیایی انرژی نابود نمی‌شود و از هیچ هم به وجود نمی‌آید، بلکه از شکلی به شکل دیگر تبدیل می‌شود و یا از جایی به جای دیگر جابجا می‌شود.
این بیان ، قانون « بقای انرژی » نام دارد بر اساس این قانون می‌توان به موازنه انرژی در فرآیندهای به کار رفته در تکنولوژی شیمیایی مبادرت کرد و مجموع انرژی های مصرف‌شده و آزادشده را در برابر هم نهاد.
غالبا در فرآیندهای وابسته به تکنولوژی شیمیایی به جای موازنه انرژی ، موازنه گرما را مورد توجه قرار می‌دهند در این موازنه تمام گرماهایی را که در فرآیند آزاد می‌شود و تمام گرماهایی که مصرف می‌شوند جداگانه حساب می‌کنند و از مقایسه آن‌ها پی می‌برند که در کل فرآیند از لحاظ گرمایی چه موقعیتی دارد.
واکنشهای هسته‌ای
در واکنشهای معمولی مانند سوختن هیدروژن در اکسیژن ، واکنش هیدروژن با کلر، خنثی شدن اسیدها و بازها با یکدیگر و … ، معمولا الکترون های لایه آخر اتم ها و مولکول‌های شرکت‌کننده دست‌حوش تغییر و جابجایی می‌شوند. در حالی که هسته اتم ها بدون تغییر می‌مانند. از سوی دیگر در واکنشهای هسته‌ای ، هسته اتم‌ها دچار تغییر می‌شوند.
سایر مقالات ما در زمینه محصولات شیمیایی
انواع فرآیندها در صنایع شیمیایی
انواع فرآیندها در صنایع شیمیایی
انواع فرآیندها در صنایع شیمیایی
انواع فرآیندها در صنایع شیمیایی
انواع فرآیندها در صنایع شیمیایی
