العمليات الصناعية






العمليات الصناعية: هى عمليات تشغيل يتم فيها احداث تغير فيزيائى او كيميائى في طبيعه المادة او خليط المواد و تتم العمليه الصناعيه اما في عملية واحده او في مجموعة من الوحدات تسمى وحدات التشغيل و بعض الاحيان تسمى مفاعلات صناعيه المواد التى تدخل في الوحده الصناعية تسمى مدخلات العملية اما تلك التى تخرج من الوحدات تسمى مخرجات او نواتج و الناتج من العملية اما يكون منتج نهائى او يكون منتج وسيط يحتاج إلى بعض المعالجات لتحسين بعض الخواص به عمليات تصميم و تشغيل و متابعه آداء الوحدات الصناعية المختلفة. مثل وحدات

(التقطير Distillation - التجفيف Drying - التبخير Evaporation - التبادل الحرارى Heat Exchanging)

و هى من اساسيات عمل المهندس الكيميائى ابتداء من وضع الملامح التصميميه المبدئيه للوحدة الصناعية و انتهاء بمتابعه جودة المنتج النهائى و قد تتطرق إلى متابعه العمليه التسويقية للمنتج النهائى.

الموضوع سيتناول كل من هذه المواضيع باختصار شديد لوجود الكثير والكثير من المعلومات في كل منها.



المحتوى
1 موازنة المواد
2 تطبيق موازنه المادة على العمليات التى يحدث فيها تفاعل كيميائى
3 تطبيق موازنه المادة على العمليات الطبيعية الموحدة في العمليات الصناعية الكيميائية
3.1 عمليات الخلط
3.2 عمليات التبخير
3.3 عمليات القطير
3.4 عمليات التجفيف
3.5 عمليات البلوره




موازنة المواد Material Balance
لا يمكن لأي عمليه صناعيه ان تتم بنجاح للحصول على منتج اخر ذو جودة عالية دون ات تحدد كميات و نسب المواد الداخله و الخارجه من العمليات الصناعية. موازنه المواد لاى عمليه تقوم على اساس قانون بقاء المادة الذى ينص على ان المادة لا تفنى و لا تستحدث من العدم و لكن يمكن ان تتحول من صوره لاخرى فمثلا اذا تمتم اذابة 20 جرام من السكر في 80 جرام من الماء يتكون محلول سكرى وزنه الكلى 100 جرام و هكذا بالنسبه لعمليات اخرى كثيره مماثلة البساطه او أكثر تعقيدا مثل انتاج الغازات الصناعيه و انتاج الزيوت و عمليات التقطير التجزيئى .





--------------------------------------------------------------------------------



تطبيق موازنه المادة على العمليات التى يحدث فيها تفاعل كيميائى
إذا كان لدينا مفاعل تدخل فيه المواد المتفاعلة بمعدل تغذيه أكبر من معدل خروج المواد الناتجه فانه يحدث تراكم لجزء من المواد داخل المفاعل بحيث تصبح الصورة

المواد المتراكمة داخل المفاعل = معدل التغذيه - معدل خروج ناتج التفاعل




تطبيق موازنه المادة على العمليات الطبيعية الموحدة في العمليات الصناعية الكيميائية

عمليات الخلط
تتم عمليات الخلط غالبا للحصول على خواص جديدة للخليط الناتج لا تتوافر فيه عنصر الخلط بمفرده و تتم عمليه الخلط غالبا في اجهزه مزوده بقلاب للمساعده على تجانس الخليط الناتج و يتوقف نوع القلاب المستخدم على طبيعه المواد المراد خلطها من حيث كونها صلبه او سائل او غاز.



مثال لعملية الخلط للأصباغ
ونلاحظ اندماج الألوان





--------------------------------------------------------------------------------



عمليات التبخير
غالبا ما تستخدم عمليات التبخير للحصول على محلول مركز من اخر مخفف و ذلك بالتخلص من كميه المذيب سواء كان الماء او اى مذيب اخر مثل المذيبات العضويه و يتم التسخين داخل المبادلات الحراريه او داخل وحدات و تصميمات مختلفه من المبخرات وتتم عمليه التبخير بالتسخين المباشر باللهب او الغير مباشر بالبخار و تجرى عمليات التبخير تخت الضغط الجوى العادى بخلخله الهواء او بخلخله الضغط و ذلك لاتمام العمليه عند درجات الحراره المنخفضه و خصوصا في حاله المواد الحساسه للتسخين مثل بعض المواد العضويه اثناء عمليات التبخير يمكن ان يصل المحلول إلى مرحله التشبع ثم يبدأ بالبلمره.









--------------------------------------------------------------------------------



عمليات التقطير
هى من أحد أهم الطرق و اكثرها شيوعا عند الحاجه إلى فصل خليط من مجموعه من السوائل إلى مكوناته الاساسيه و تعتبر عمليات التقطير المفتاح لجميع العمليات التى تتم على خام البترول اذ لابد اولا من تقطير البترول إلى عناصره الاساسيه ثم تحويل عناصره إلى عمليات ااخرى من منتجات كثيره ذات تطبيقات مختلفه غير محدده و استخدامات هامه لاغراض مختلفة. و تعتمد فكره التقطير على اختلاف في درجة تطايريه مكونات الخليج الواحد و بالتالى يمكن الحصول على كل مكون على حده بدرجه نقاوه عاليه عند الدرجه الحراريه الخاصه به. و تتم عمليه التقطير في اجهزه خاصه تسمى ابراج التقطير منها ما يعمل بطريقه دفعيه و منها ما يعمل بطريقه مستمره و تختلف الطريقه المستخدمه على حسب طبيعه الخليط المراد تقطيره ودرجه النقاوة المطلوبه.








--------------------------------------------------------------------------------



عمليات التجفيف
تستخدم عمليات التجفيف غالبا للتخلص من الماء بتبخيره و هذا يتطل قدر من الحراره لذلك فان استخدام قدر من الحرارة لذلك فان الاستخدام الأفضل للحراره هو العامل الاساسى في انجاح عمليه التجفيف اقتصاديا. عمليه التجفيف في كثير من الاحيان هى اخر عمليه تتم في العمليه الصناعيه قبل تعبئه المنتج النهائى و نحتاج لهذه العمليه في الغالب للاسباب الاتيه:

لتقليل مصاريف النقل بالنسبه للمنتج النهائى.
لتسهيل تداول الماد مثل عمليات صناعه الصبغات و المساحيق والاسمده.
للتخلص من الماده بالتالى نقلل من احتمال حدوث تأكل لوحدات التخزين.
عمليات التجفيف لا يشترط ان تتم للماده الصلبه فقط يمكن ايضا تجفيف الهواء بمواد خاصه مثل السليكا جيل ايضا يمكن تجفيف السوائل مثل البنزين قبل دخوله عمليات الكلوره و ذلك لتقليل احتمال تآكل وحدات الكلوره.







--------------------------------------------------------------------------------



عمليات البلوره
عمليات البلوره هى عمليات ترسيب لحبيبات الماده الصلبه من محاليلها المشبعه يجب معرفه انه عند اي درجه حراريه يوجد درجه ذوبانيه لكل ماده صلبه تسمى كميات الماده الازمه لتشبع المحلول عند هذه الدرجات الحراريه و اذا زادت كميه المواد الصلبه عن تلك المواد اللزمه للتشبع فان هذه الكمة الزائده لا تذوب في درجه التشبع و لكنها تترسب من المحلول اما اذا تغيرت درجه الحراره فان درجه التشبع تتتغير تبعا لها و يحدث هذا غالبا مع معظم الاملاح.









المبادل الحراري

(بالإنجليزية: Heat Exchanger): وهوعبارة عن وحدة تستخدم لتغيير درجة حرارة الموائع ( المادة السائلة والمادة الغازية). فمثلا جهاز تكييف الهواء عبارة عن مبادل حراري يقوم بتغيير درجة حرارة الغرفة عن طريق مرور الهواء من خلال أنابيب تحمل غاز التبريد (الفريون) فيتم تبريد أو تسخين الهواء كذلك رادياتير السيارة وهو عبارة عن مبرد لمياة تبريد المحرك، وذلك عن طريق مرور المياة الساخنة داخل أنابيب نحاسية لها زعانف لتشتيت الحرارة إلى الهواء الجوي عن طرق مروحة توضع أمام زعانف الرادياتير لطرد الحرارة للخارج و تبريد المياه.

تستخدم المبادلات الحرارية في الصناعات الغذائية كعملية بسترة الألبان والعصائر. ولهذا فالمبادل الحراري تعتمد فكرته الأساسية على مرور وسطين سائل وسائل أو سائل وغاز أو غاز وغاز داخل ألواح أو أنابيب بحيث يكون كل وسيط بمعزل عن الآخر، وتتم مبادلة الحرارة من خلال جدار المبادل الحرارى وبما لا يسمح باختلاط الوسطين. وللمبادلات الحرارية طرق مختلفة منها المتوازى والمعكوس ولكل واحد غرض للوصول إلى عملية التبادل الحراري.

اعداد : م. عالية عدي