Konu
:
Maddelerin Ayırt Edici Özelliklerinin Sanayide Ve Teknolojide Kullanımı
Yalnız Mesajı Göster
Maddelerin Ayırt Edici Özelliklerinin Sanayide Ve Teknolojide Kullanımı
10-28-2012
#
1
Prof. Dr. Sinsi
Maddelerin Ayırt Edici Özelliklerinin Sanayide Ve Teknolojide Kullanımı
Maddelerin Ayırt Edici Özelliklerinin Sanayide ve Teknolojide Kullanımı
Laboratuarda bir sıvının içinde çözünmüş olabilecek öteki maddelerden ayrıştırılarak arıtılması gerektiğinde kullanılan en kolay yöntem damıtmadır
Damıtma sıvının buharlaşıncaya kadar ısıtılıp daha sonra yükselen buharın bir soğutma yöntemiyle yeniden sıvılaştırılmasıdır
Böylece sıvı önceden içerdiği buharlaşmaz maddelerden arınmış olur
Kaynama noktaları değişik iki sıvının ayrıştırılmasında damıtma yöntemi kullanıldığında işleme ayrımsal damıtma adı verilir
Kapalı bir kapta buhar elli bir basınca ulaşıncaya kadar sıvı buharlaşacaktır
Bu basınç yalnız sıcaklığa bağlıdır ve buharlaşmanın belli bir sıvı için belli bir sıcaklıkta maksimum sınırını gösterir
Buharın doymuş olduğunu gösterir
Her sıvının özel bir basınç değeri vardır
Basınç değeri sıvının doğal yapısına uçuculuğunun yüksek ya da düşük olmasına bağlıdır ve maddenin miktarından bağımsızdır
Buhar basıncı hemen her zaman mili metre civa olarak tanımlanır
Bu aynı miktarda basınç yapma etkisindeki civa sütunun uzunluğudur
Bir sıvını buhar basıncı sıcaklığın artması ile yükselir
Suyun arıtılması buharlaşma hızını artırır
Sıcaklıktaki bu artış buhar basıncını sıvıya uygulanan dış basınca eşit duruma getirince sıvı kaynarbir başka deyişle sıvı ile buhar arasındaki denge bozularak sıvı tümüyle buhar haline geçer
Tüm hal değişimlerinde olduğu gibi kaynama sırasında tüm sıvı buhar haline geçinceyte kadar sıcaklık değişmez kalır
Deniz seviyesinde su 1atm basınç altındadır
100Cde suyun buhar basıncı 1atmye eşittir
Bu yüzden suyun kaynama noktası 100C’dir
Bir sıvı daha uçucu oldukça belli bir sıcaklıkta buhar basıncı yükselir ve dış basınca ulaşması kolay olur
Buna iyi bir örnek olan eterin kaynama noktası son derece yüksek bir buhar basıncının bir sonucu olarak 35C0’dir
Bu özelliklere dayanılarak bir çözelti içindeki katışıklardan arıtılabilir
Ama bir karışımındaki iki sıvının kaynama noktaları arasında 80C den yüksek bir fark varsa bunların ayrıştırılması kolaydır kaynama noktaları arasındaki fark 80C den az ise iki arı bileşe elde etmek zordur
DAMITMA SÜTUNLARI
Kaynama noktaları biri birinden birkaç derece farklı bileşenlerin oluşturduğu karışımları ayrıştırmakçok sık gerek duyulan ve özel aygıt kullanımı gerektiren bir iştir
Damıtma sırasında içinde karışımın kaynatıldığı cam kabın sıcaklığı karışımın kaynama noktasından her zaman yüksektir
Bu kullanılan aygıtta buharın hareketini hızlandırır
Kaynama noktaları birbirine çok yakın iki sıvıda sıcaklığın biraz artması bile sıvıların her ikisinin de eş zamanda kaynayıp damıtılmasına yol açar
Bu yüzden buharın olabildiği kadar uzun bir hacimde yayılması ilkesinden yararlanılan damıtma sütunları kullanılır
Bu sıvıların sütunların soğuk çeperlerine değdikten sonra daha kolay yeniden yoğunlaşarak damıtma kabına düşmelerini sağlar bu arada daha uçucu maddeler başarıyla damıtılmış olur
DAMITMANIN KULLANIM ALANLARI
Damıtmalaboratuarda vazgeçilmez bir yöntem olması yanı sıra sanayide de çok sık kullanılır
En yeni kullanımları arasında deniz suyunun tuzunun giderilerek içme suyu elde edilmesidir
Bu işlem büyük sanayi tesisleriyle gerçekleştirilirse de yararlanılan ilke laboratuarda yararlanılanla aynısıdır
Damıtma yöntemi sanayi artıklarının yol açtığı su kirlenmesi sorununa da uygulanabilir ama artıkların içinde buharlaşabilir kimyasal maddeler olduğu için bazı değişiklikler yapılmalıdır
Sıvılaşmış havanın ayrımsal damıtılması da ilgi çekicidir
Çok düşük ısıda sıvılaşan hava sonra damıtılarak içindeki gazlar (azot helyum vb
) ayrı ayrı elde edilebilir
Burada karşılaşılan teknik sorungazların çok düşük sıcaklıklarda yoğunlaştırılması için kullanmadan önce soğutmada yararlanmaktır
Sıvılaşmış hava çok yüksek basınçta çeşitli basmaklarda sıkıştırılarak sonrada bir delik yada memeden geçirilip hızla genişletilerek elde edilebilir
Roketlerin hareket etmelerini sağlayan düzenlemelerde kullanılan sıvı oksijen bu yolla elde edilir
Bununla birlikte asetilen gibi patlayıcı gazların birikmesini önlemek için de özen göstermek gerekir
Damıtmanın petrol sanayisinde geniş uygulama alanları vardır
Çeşitli akaryakıtların ayrıştırılması
Ayrıca kimya sanayisinde ve çözücü gerektiren sanayilerde kullanılır
GAZLARIN AYRIŞMASI
1811 yılında İtalyan fizikçisi Amedeo Avogadro önemli bir fizik yasası buldu: Değişmez sıcaklık ve basınçta eşit hacimli tüm gazlar aynı sayıda molekülü kapsamaktadır
Bu yasa bazı koşullar altında bir gazın sıcaklık artışına bağlı olmadan nasıl artığını açıklamak açısından önemlidir
Bunun nedeni ayrışma olabilir: Daha önce yalnızca bir tanesinin bulunduğu yerde iki ya da daha çok molekülün bulunması hacimde kesinlikle bir artışa neden olacaktır
Bunun yanı sıra kimyasal değişim molekülün yapısında temel başkalaşımlar olduğunu gösterecektir
Bir laboratuar deneyde bakır derişik nitrik asitle işlem görürse elde ettiği ürünlerden biri azot dioksit olacaktır
Bununla birlikte bu işlem orta sıcaklıkta yapılırsa elde edilecek gaz renksiz tetra oksit olacaktır:
Yaklaşık 60C’lik bir sıcaklık artışı gazın kızıl-kahve bir renk almasına neden olacaktır
Bu da gazın azot dioksite ayrıştığını gösterir
156C ayrışma hemen hemen tamamlanmıştır
Burada gazların sıcaklığın artışından ayrıştığını gözlüyoruz
Yani gazları damıtılabildiğini görebiliriz
DİĞER DAMITMA ŞEKİLLERİ
Geri akışlı damıtma :
Büyük miktarlarda ürün işleyebilen tablalı kuleden gerçekleştirilir
Buhar kazanının üstünde bir dizi tablayla bölünmüş silindir biçiminde yada koşut yüzlü uzun bir kolon yer alır
Kazandan birinci tablaya gelen buharın bir bölümü yoğuşur diğer bölümü ise diğer bölümü ise yoğuşma olayının yenilendiği ikinci tablaya ulaşır
Üçüncü tablada da aynı olay yenilenir ve işlem böylece sürer
Çok zengin buhar kulenin en üst bölümünden alınır
Yoğuşma ürününe doyan her tabladan buhar kazanına inen bir artık ürün akımı oluşur
Bileşimine giren çeşitli maddeleri odunda ayırmak için yapılan damıtmadır
Dikey yada yatay karnilere istiflenmiş aynı boyda yuvarlak yada yarılmış odunların ısıtılmasıyla gerçekleşir
Her biri 1300-2000kg odun alabilen karnillere damıtma için 12-15 saat gereklidir;sıcaklığın ilk 10 saat içinde 350C yi geçmemesi gerekir
;sonra sıcaklık 430C ye kadar yükseltilir
Büyük odun damıtma tesislerinde kaloriferli fırınlarda kullanılır
Odunun damıtılması ile elde edilen ürünler odun kömüründen başka; ağır katran odun asidi
Reçineli odunlardan çam esansı denilen özel bir esans elde edilir
PETROLÜN DAMITILMASI
Bir rafineride ham petrole uygulanan ilk işlem ayrımsal yada bölümsel damıtmadır
Bu işlemle on kadar temel petrol kesiti elde edilir
Bu kesitlerden her biri genellikle karbon atomları sayısıyla yada içerdiği hidrokarbonların ve diğer bileşiklerin normal kaynama sıcaklıkları dizisiyle tanımlanan bir uçuculuk aralığında yer alır
Damıtmayla ham petrolü ayrımlama üretim gereklerinin işlevlerine göre önemli değişiklikler gösterebilir
PETROLÜN DAMITILMASI İLE ELDE EDİLEN ÜRÜNLER
Ham petrolü atmosfer basıncında damıtma :
Atmosfer basıncından çok az yüksek bir basınçta yapıldığından bu adı alır ve arakat ürünleri veren bir damıtma kulesinde ham petrolün birçok ana kesite ayrılmasını sağlar: gaz ve benzinler kerosen mazotlar atmosfer artığı
Ham petrol kuleden çekilen ürünlerin ısıl enerjisini kullanan ısı değiştiricilerle ısıtıldıktan ve borulu bir fırında bölümsel olarak buharlaştırıldıktan sonra 340 ile380C de kulenin alt bölümüne yarı buharlaşmış halde verilir
Aynı andaki tesisteki kirlenmeyi ve korozyonu sınırlandırmak için ham petrole tuz giderme işlemi uygulanır: üretim yada taşımadan kaynaklanan mineral tuzlarını özütlemek için önce ham petrole su püskürtülür ardından yaklaşık 130C de tuz giderme balonunda elektrikle su ve ham petrolün karışması hızlandırılır ve karışım durutulur
Gazlardan ve benzinden oluşan en uçucu kesitdamıtma kulesinin tepesinde toplanır; kerosen ve mazotlar kulenin yan bölümünden alınırsonra her biri daha küçük başka bir kuleye gönderilerek uçucu madde ayarları ayarlanır
Atmosfer basıncında damıtma artığı ana kulenin tabanından alınır
Gazları ve benzinleri ayırma işleminde genellikle çift ürünlü damıtma kulesi kullanılır
Gazlar önce kararlaştırıcı ya da bütan giderici kulede benzinlerden ayrılır
; sonra bir etan giderici bir propan gidericide bölümsel damıtmayla propan ve bütan yanıcı gaz halinde ayrı ayrı özütlenir
Nihayet benzinleri bölümsel damıtma kulesinde ayırarak hafif ve ağır benzinler elde edilir
Atmosfer artığını boşlukta damıtma
Arakat ürünleri veren bir damıtma kulesinde gerçekleştirilir; Bu kulenin çalışma ilkesi tepe bölümünde basınç 10 ile 70 mbar arasında değişen bir boşluk oluşturmak ve böylece atmosfer artığı bileşenleri ısıl parçalanmaya yol açmayacak düşük bir sıcaklıkta damıtmaktır
Artıklar borulu bir fırında bölümsel olarak buharlaştırıldıktan sonra kulenin alt bölümüne 370-410C sıcaklıkta yollanır
Boşluğu kulenin tepesinde yoğunlaşmış gazları emen buhar enjektörleri sağlar
Böylece ilk arakat ürünü olarak bir mazot alt arakat ürünlerinden iki ya da daha çok damıtma ürünü ve kulenin dibinde ise boşlukta damıtma ürünü elde edilir
Bu üç tesis genellikle tak mbar üretim birimi içinde toplanır ve sığa göz önüne alındığında ayırt edici özelliğini aygıtların fırınların özellikle de kulelerin dev boyutları oluşturur
Bir atmosfer basıncında damıtma kulesinde yaklaşık 9 mye yaklaşık bir kule demektir
TUZ GİDERME APANSIZ BUHARLAŞTIRMA İLE DAMITMA
Bu işlem deniz suyunun tuzunu giderme yöntemlerinin en önemlisidir
Hem aşınmanın ve çökmenin önlenmesi için düşük sıcaklıklarda çalışmayı sağlarhem de gizli ısıdan yararlanılır
Sıcak deniz suyu düşük basınçlı bir bölmeye geçirilince bir bölümü hemen buharlaşır
Bu birdenbire kaynama ve ısı vermeden buharlaşmaya apansız buharlaşma denir
Damıtmadan sonra sıcak su soğutulur
Daha düşük basınç ve sıcaklıkta ikinci bir apansız buharlaştırma uygulanır ve işlem böylece sürer
Apansız buharlaştırma ile damıtma tesisi her biri bir öncekinden düşük sıcaklıkta çalışan bir dizi bölmeden oluşur
Deniz suyuna ilk ısı geri geri basınçlı buhar türbünü gibi bir işletmeden düşük basınçlı bir buharla verilebilir
Isıtılmış tuzlu subir bölmeden ötekine akar
Oluşan su buharıtuzlu su damlacıklarını ayıraçlardan geçer
Sonra buhar yoğuşurtuzsuz su toplama kaplarına alınır ve depolanır
turkeyarena
com Tuzlu su bir bölmeden ötekine geçerken yavaş yavaş soğur
Soğuyan su yoğuşturma borularına geri pompalanır
Bu borularda deniz suyu ısı soğurur ve başlangıç noktasına oluşuncaya kadarsıcaklığı bölmelerde yeniden dolaşması için gerekli olan sıcaklığa yaklaşır
Kurak kıyı bölgelerinde bu tip büyük tesisiler kurulmuştur
Meksika kıyılarında tijuana yakınlarındaki bir tesis 1970te tamamlanmıştır
Burada denizden günde 27 milyon litre tuzsuz su elde edilir
ALKOLÜN DAMITILMASI
Yeterince zengin petrol ve kömür yatakları olan ülkeler alkol üretmek için kimyasal yöntemler kullanırlar
Petrolün parçalanmasından yada kömür katranın damıtılmasından elde edilen etilen bu bireşime örnektir
Etanol aynı zamanda hidrojen ve karbondioksit genellikle krom oksit ve çinko oksit gibi uygun bir katalizör içinden 350-400C de geçirilmesinden oluşan ve stinol adı verilen bir yöntem ile elde edilebilir
Bu yöntem sanayide yaygın olarak kullanılır
Prof. Dr. Sinsi
Kullanıcının Profilini Göster
Prof. Dr. Sinsi Kullanıcısının Web Sitesi
Prof. Dr. Sinsi tarafından gönderilmiş daha fazla mesaj bul