В химическом машиностроении и смежных областях единичная операция является основным этапом процесса . Единичные операции включают физические изменения или химические преобразования, такие как разделение, кристаллизация, испарение, фильтрация, полимеризация, изомеризация и другие реакции. Например, при переработке молока участвуют следующие единичные операции: гомогенизация , пастеризация и упаковка . Эти единичные операции связаны между собой для создания общего процесса. Процесс может потребовать множества единичных операций для получения желаемого продукта из исходных материалов или сырья.
Исторически разные химические отрасли рассматривались как разные промышленные 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 химических отраслях происходят процессы, подчиняющиеся одним и тем же физическим законам. [2] Они объединили эти схожие процессы в единичные операции. Каждая операция установки подчиняется одним и тем же физическим законам и может использоваться во всех соответствующих химических отраслях. Например, для разработки смесителя для напалма или каши требуется одна и та же инженерная разработка, даже если использование, рынок или производители сильно различаются. Единичные операции составляют фундаментальные принципы химического машиностроения.
Химико-технологические операции подразделяются на пять классов:
Деятельность химических технологических предприятий также подпадает под следующие категории, в которых используются элементы более чем одного класса:
Более того, существуют некоторые единичные производства, которые сочетают в себе даже эти категории, например, реактивная дистилляция и реакторы с мешалкой . «Чистая» единичная операция представляет собой физический процесс переноса, в то время как смешанный химико-физический процесс требует моделирования как физического переноса, такого как диффузия, так и химической реакции. Обычно это необходимо для проектирования каталитических реакций и считается отдельной дисциплиной, называемой инженерией химических реакций .
Химико-технологические операции и химико-технологические процессы составляют основные принципы всех видов химической промышленности и лежат в основе проектов химических заводов, фабрик и используемого оборудования.
В общем, единичные операции разрабатываются путем записи остатков транспортируемого количества для каждого элементарного компонента (который может быть бесконечно малым) в виде уравнений и решения уравнений для расчетных параметров, а затем выбора оптимального решения из нескольких возможно, а затем проектирование физического оборудования. Например, дистилляция в тарельчатой колонне анализируется путем записи массовых балансов для каждой тарелки, при этом известные парожидкостное равновесие и эффективность, вытекание и втекание составляют общие массовые потоки с дополнительным потоком для каждого компонента. Объединение их стопки дает систему уравнений для всего столбца. Существует целый ряд решений, поскольку более высокое флегмовое число позволяет использовать меньшее количество тарелок, и наоборот. Затем инженер должен найти оптимальное решение с учетом приемлемого объема, высоты колонны и стоимости строительства.
СМИ, связанные с деятельностью подразделения, на Викискладе?