enhedsoperationer

Enhedsoperationer, den kemiske industris metoder til adskillelse af stofblandinger (separering). Også metoder til findeling, sammenblanding og varmeoverføring (opvarmning og afkøling) henhører under begrebet enhedsoperationer. Disse operationers funktion er i alt væsentligt baseret på fysiske, herunder termodynamiske processer. Industriens egentlige kemiske processer, dvs. processer med molekylomdannelser, kan beskrives som enhedsprocesser. Den totale fabrikationsproces vil i de fleste tilfælde bestå af en række sammenkoblede enhedsoperationer og enhedsprocesser. Fremstillingen af ren alkohol (se alkohol (teknisk fremstilling)) er et karakteristisk eksempel: Råvaren (korn) formales og koges før forgæringen, og gæringsmæsken destilleres i flere trin. Her indgår altså enhedsoperationerne formaling, varmeoverføring og destillation foruden gæringsprocessen, som kan kaldes for en enhedsproces. I dette tilfælde, som i de fleste andre produktionsprocesser i den kemiske industri, dominerer enhedsoperationerne plads- og omkostningsmæssigt over den primære kemiske proces.

Andre eksempler på fabrikationsprocesser, hvori der anvendes en række enhedsoperationer, er fremstilling af koncentrerede malme ud fra metalholdige bjergarter. Her indgår bl.a. formaling, sigtning, flotation og filtrering. Oparbejdning af jordolie til gas, benzin, smøreolie osv. foregår ved hjælp af destillation, ekstraktion og mange andre enhedsoperationer.

Foruden de allerede omtalte eksempler på enhedsoperationer kan nævnes absorption, adsorption, tørring og krystallisation.

Kemiteknikkens enhedsoperationer kan inddeles i tre mere eller mindre skarpt adskilte grupper: de mekaniske operationer, stofoverføringsoperationerne og hjælpeoperationerne. De mekaniske operationers teoretiske grundlag er den mekaniske fysik, herunder specielt partikelmekanik og strømningslære. Hjælpeoperationerne er gas- og væsketransport ved hjælp af pumper samt varmeoverføring, dvs. opvarmning og afkøling. Hjælpeoperationerne indgår ofte som væsentlige elementer i andre operationer. Fx er der til en destillationskolonne altid koblet pumper og varmevekslere.

Skarpest afgrænset er gruppen af stofoverføringsoperationer. Disse er karakteriseret ved, at de har til formål at overføre et eller flere stoffer fra én fase til en anden. Ved absorption overføres en komponent fra en gasblanding til en væske; fx kan luft renses for ammoniak eller svovldioxid ved vask med vand. Ved ekstraktion overføres fx sukker fra sukkerroesnitter til vand. Destillation, tørring og krystallisation er andre eksempler på stofoverførende enhedsoperationer.

Den praktiske udformning af apparaturet til en bestemt operation, fx filtrering, kan variere stærkt med de indgående råvarers og produkters natur og med produktionens størrelse. Men alle filtertyper fungerer efter de samme fysiske love og tekniske grundprincipper, og der kan derfor opstilles en almengyldig filtreringsteori, som gælder for alle filtre. Denne teori er grundlaget for beregninger vedrørende filtre, først og fremmest for beregning af den størrelse, dvs. det filterareal, som er nødvendigt til en given produktion. På tilsvarende måde er der udviklet beregningsmetoder for hver af de andre enhedsoperationer.