KİMYACI

1.4. KİMYASAL PROSESLERİN ÇALIŞMA KADEMELERİ

18/10/2009 · Kategori: Endüstriyel Kimya

Endüstriyel prosesin temelini teşkil eden bir kimyasal reaksiyonun hızı öncelikle iki faktöre bağlıdır. Bunlar sıcaklık ve taneciklerin çarpışma ihtimalidir. Diğer taraftan, bütün kimyasal ve fiziksel dönüşümler daima ya ekzotermik ya da endotermik olmaktadır. Her değişim için aktivasyon enerjisinin aşılması söz konusu olduğundan sıcaklık reaksiyon hızına etki eden önemli bir faktördür. Reaksiyon hızına önemli ölçüde etki eden diğer faktör ise, reaksiyona giren maddelerin birbiri ile çok iyi karışma zorunluluğudur. Fakat bu her zaman yeterli olmamaktadır. Gereken düzeyde bir difüzyon ve buna bağlı olarak da reaksiyon hızı elde etmek için, ham maddelerin yeterli bir tane boyutuna kadar öğütülerek ince bir dağılım sağlanmalı ve çok iyi bir karıştırma yapılmalıdır.

 

Bir proses için açıklanmaya çalışılan bu ve benzeri faktörler ile sistemin akış yönü dikkate alındığında, hemen her zaman endüstriyel kimya üretimini üç kısma ayırmak mümkündür. Bunlar sırasıyla ham maddelerin reaksiyon için hazırlanması yani ön işlemler, reaksiyonun gerçekleştirilmesi aşması ve reaksiyon ürünlerine uygulanan ayırma işlemleridir.

 

                                  A + B + C → X_(çöz) + Y_(k)         

 

şeklinde yürüyen bir reaksiyonun laboratuvarda nasıl gerçekleştirileceğini ve X ile Y nin birbirinden nasıl ayrılacağını analitik kimya gören her kimyacı rahatlıkla söyleyebilir. Fakat, endüstriyel boyutta böyle bir reaksiyonun nasıl gerçekleştirilebileceği aşağıda üç kademe halinde açıklanmış ve prosesin yürüyüşü de Şekil-1.2 de şematik olarak gösterilmiştir.

a) Ön İşlemler

 

Ham maddelerin reaksiyon için hazırlanmasının yapıldığı bu kademede, her madde farklı şekilde sağlanıyor olabilir. Örneğin, A maddesi fabrika rıhtımına bir gemi (1) ile getirilip, köprülü bir vinç (2) yardımıyla depoya yığılabilir (3). Buradan kovalı bir elevatör (4) ile kırılmak üzere çeneli kırıcıya (5) verilen madde takiben çekiçli değirmene (6) sevk edilir. Burada öğütüldükten sonra elenerek bir siloya (7) doldurulur. Uygulanan prosesin ihtiyacına göre, bir nakil helezonu (8) ile alınarak otomatik bir kantar (9) ile tartılır ve karıştırma helezonuna (21) verilir.

 

Ham maddelerden B; örneğin demiryolu vagonu (10) ile fabrika sahasına geliyor olabilir. Pinomatik bir taşıyıcı (11) ile siloya (12) alınan madde, gene nakil helezonu (13) ile bir teraziye (14) alınıp tartıldıktan sonra A ile karıştırılır.

 

Karayolundan bir kamyon (15) ile fabrikaya getirildiği düşünülen C maddesi elektrikli bir el vinci (16) ile siloya (17) çekilir. Buradan bir borulu değirmene (18) geçen C maddesi öğütüldükten sonra siklonlu ayırıcıya (19) alınır. Nakil helezonu (20) ile teraziye alınan madde A ve B ile karıştırılmak üzere karıştırma helezonuna (21) verilmektedir. Ham maddeler homojen bir şekilde karıştırıldıktan sonra kovalı bir elevatör ile bir ana depoya (25) alınır ve buradan da reaksiyon kademesine beslenir.

 

 

b) Reaksiyon Kademesi

 

Reaksiyonun döner fırında gerçekleştirileceği düşünülecek olursa, hazırlanan homojen karışım belirli bir debide döner fırına (26) gönderilir. Fırın direkt ateşleme ile ısıtılarak istenilen sıcaklığa çıkarılır. Bunun için, örneğin pulverize kömür kullanılacak ise, fabrikaya gelen toz kömür (22) basınçlı boru (23) yardımıyla bir yakıt besleme deposuna (24) basılır. Buradan bir takım yardımcı donanım ile brülör sistemine sevk edilir. Böyle bir reaksiyon sistemi toz kömür yerine füel-oil gibi bir sıvı yakıt kullanılarak da ısıtılabilmektedir. Hatta günümüzde çoğu endüstriyel proseslerde gaz yakıt (doğal gaz, propan vs.) kullanılmaktadır.

 

Belirli eğime sahip döner fırın içine yüklenen ham maddeler yavaş yavaş fırın içinde ilerlerken reaksiyon tamamlanır ve karışım fırın çıkış kısmından dışarıya alınır.

 

 

 

c) Ürünlerin Ayrılması

 

Gerçekleştirilen endüstriyel prosesin cinsine göre değişik şekilde dışarı alınan reaksiyon ürünlerine bazı işlemler uygulanarak esas ürün yan ürünlerden ayrılmaktadır. Örneğin, granüler bir şekilde dışarı alınan reaksiyon karışımı bir borulu değirmende (27) öğütülerek ekstraksiyon için hazırlanmış bir çözme kazanına (28) gönderilir. Elde edilen karışım pompa yardımıyla bir ana depoya basılmaktadır. Buradan alınan katı-sıvı karışımı vakuma bağlı bir döner filtrede (29) süzülür ve ayrılan filtre çamuru (30), yani reaksiyon ürünlerinden Y_(k) maddesi fabrikanın atık sahasına atılır.

 

Çözünerek sıvı faza geçen ana ürün, yani X_(çöz) maddesi, vakum kazanlarında (31) toplanmaktadır. Ele geçen bu süzüntü eğer gerekiyorsa, bir evaporatörde (32) aşırı doygun hale getirilerek X maddesinin kristallenmesi sağlanır. Bu karışım vakuma bağlı nuçelerde (33) süzüldükten sonra, geriye kalan suyun ayrılması için, santrifüj filtreden (34) geçirilir. 

 

Eğer ürün tamamen kuru olarak isteniyorsa yatay bir döner kurutucuda (35) sıcak hava ile direkt veya indirekt olarak ısıtılarak kurutulur. Ancak kurutma sırasında bir takım topaklanmalar olabilmektedir. Bunun için, kurutucuyu terk eden ürün kademeli bir elek sisteminden (36) geçirilerek istenilen boyut dağılımına sahip fraksiyonlara ayrılır. Her bir ürün ayrı ayrı depolanarak (37) veya doğrudan satışa hazır duruma getirilir.

 

Yukarıda açıklanan sistemde, ham maddenin fiziksel ve kimyasal özelliklerine ve reaksiyon şartlarına bağlı olarak bir çok farklılıkların olacağı açıktır. Gene elde edilen ürünlerin ayrılması işlemi de çeşitli değişiklikler gerektirebilir. Ancak, ilk ve son kademelerde kullanılan donanımın kimyasal olaylardan çok fiziksel olaylara hizmet ettiği açıktır. Bu donanımı oluşturan cihazların temel prensibi aynı olmakla beraber her geçen gün gelişmekte olduğunu söylemek gerekir.

 

Reaksiyon sistemi için de benzer hususlar geçerlidir. Çünkü reaksiyonun açık atmosferde, düşük, orta ve yüksek sıcaklıklarda ya da basınç altında veya vakum altında olmasına bağlı olarak reaksiyon kabı değişik konstrüksiyon ve özelliklerde olabilmektedir.

 

Kalıcı Bağlantı Yorum (0) Yorum yaz! Arkadaşına Gönder!

0 yorum yazılmıştır

« Önceki :: Sonraki »