العمليات الفيزياوية في الصناعات الكيمياوية ومنحنيات سريان العمليات الكيمياوية

العمليات الفيزياوية في الصناعات الكيمياوية:-
تتضمن الصناعات الكيمياوية مجموعة من العمليات الفيزياوية وهي:-
1-عمليات النقل والتقطيع والسحق.
2-عمليات الاذابة والانصهار والتبخر والتسامي.
3-عمليات تجميع اجزاء الخامات والمنتجات من خلال اللف والتعجين والخلط
4-عمليات زيادة حركة دقائق المواد فيما بينها باستعمال الطاقة الحرارية او الميكانيكية او غيرها من انواع الطاقة.
5-تنشيط المواد المتفاعلة باستعمال العوامل المساعدة.
6-عمليات التبادل الحراري من خلال امتصاص الطاقة لغرض التسخين والتبريد والتكييف.
7-عمليات فصل المواد عن طريق التركيد والترسيب والترشيح والغربلة.
8-عمليات التكثيف والتبلور والتصلب.
9-عمليات اختيار الشكل الفيزياوي للمنتوج النهائي بتحويله الى بلورات او مسحوق او القطع باشكال مختلفة.


منحنيات سريان العمليات الكيمياوية:-
الصناعات الكيمياوية عبارة عن نظام متكامل من التفاعلات الكيمياوية والعمليات الفيزياوية والميكانيكية مثل الفصل والمزج والبلورة والترشيح وغيرها بغية تحول المواد الاولية الى نواتج مطلوبة وتجري هذه العمليات في معدات كالمفاعلات واعمدة التقطير والاستخلاص ومعدات التبادل الحراري ونقل المواد مثل المضخات والضاغطات وتحتوي ابسط العمليات الكيمياوية على عدد من هذه المعدات.
يقصد بانسياب حركة المواد داخل العملية الصناعية وخلال الوحدات المختلفة بمنحني الانسياب او السريان والذي يعبر عنه بدلالة بيانات تخطيطية وتتضمن منحنيات السريان على نسب المواد وتداورها وتثبت اسماء المعدات على المنحني التوضيحي للعملية الصناعية.
تصنف منحنيات السريان الاحادية المفاعل الى خمسة اصناف رئيسية اما بالنسبة للعمليات الاكثر تعقيد والمتضمنة اكثر من مفاعل فيمكن التوصل الى منحني السريان لها بدمج اي من الاصناف الخمسة وهذه الاصناف هي:-

أ-العمليات الاحادية المفاعل دون فصل النواتج
ب-العمليات الاحادية المفاعل والمتعددة النواتج غير المتضمنة على عمليات الفصل
ج- العمليات الاحادية الناتج والمتضمنة عمليات فصل:-
د- العمليات المتضمنة على فصل وتنقية المواد الاولية والناتجة.
هـ- العمليات المتضمنة تدوير المواد

مخطط السريان المعقد:-
يمكن اعتبار معظم مخططات السريان المعقد مزيجاً للانواع الخمسة وهنالك العديد من الاسباب حول استخدام هذا التوفيق بين الطرق الخمسة.
1-العملية تحتاج الى عدد من التفاعلات التي يجب انجازها على التوالي وهذه التفاعلات على الاغلب لا يمكن انجازها في مفاعل انبوبي واحد منفرد وان الظروف الممنوحة للتفاعل الواحد لا تستطيع ان تساعد تفاعلات اخرى. ان مخطط السريان في هذه الحالة عبارة عن اتحاد الانواع الاربعة الاولى وان المبادلات الحرارية الموجودة بين المفاعلات تسمح لها بالعمل في درجات حرارية متباينة حيث انه عندما تكون درجات الحرارة اللازمة بخطوات التفاعل مختلفة فيكون وجود المبادلات ضرورية.
2-الحاجة لفصل النواتج المختلفة فالنفرض مثلاً ان مجرى السريان في بعض الطرق يحتوي على عدد من المكونات وان استرجاع هذه المكونات بصورة نقية يتطلب عدة خطوات. حيث مثلاً ان فصل النفط الخام الى منتوجاته المفيدة تعد عملية معقدة وانها تؤدي الى فصل نواتج المزيج الحاوي على مكونات عديدة الى مجاميع تحتوي مكونات اقل وان تكرير النفط تجري بواسطة عمل مخطط سريان مشترك للانواع الخمسة.

• توازن المادة في عمليات التصنيع الكيمياوي:-
يقصد بها المتعلقة بتوازن الكتلة وتوازن الطاقة وتمثل الجانب التطبيقي لقانون حفظ المادة اي ان المادة لا تفنى ولا تخلق من العدم. في التجارب المختبرية (الانظمة المفتوحة) تختلف الحسابات حيث تهمل الجوانب الاقتصادية المتعلقة بالاستفادة القصوى من الطاقة واعادة تدوير المواد المتفاعلة غير المتحولة وغير ذلك.
تعتبر حسابات توازن المادة الاساس في الانتقال من مرحلة الفكرة النظرية الى مرحلة التطبيق الصناعي وتطبق حسابات المادة على العمليات المستمرة والمتقطعة
(والاختلافات بينهما):-
انه في العمليات المستمرة تتضمن عامل الزمن وتبرز اهمية توازن المادة من خلال اجراء التجارب على نطاق شبه صناعي ويتم دراسة العملية ومدى جدواها التقني والاقتصادي لكن في بعض العمليات الصناعية لا يمكن قياس ومتابعة التغيرات الداخلية والخارجية من والى العملية الصناعية لذلك يتم معرفة وقياس بعض الدوال ليتم من خلالها قياس الدوال الاخرى الصعبة القياس.
لغرض القيام بتوازن المادة لاي عملية صناعية لابد من اتباع الخطوات العامة الاتية:-
1-رسم منحني سريان مبسط للنظام.
2-تثبيت اليانات اي وضع جميع المعلومات المتوفرة على مخطط السريان.
3-تثبيت كافة المعادلات الكيميائية التي تحدث في العملية.
4-اختيار النظام الانسب في حسابات توازن المادة.



• حسابات توازن المادة والطاقة في العمليات الصناعية:-
اهم الطرق المتبعة لحساب توازن المادة وحسب درجة التعقيد في العملية الصناعية هي:-
1-الطريقة المباشرة
2-الطريقة الجبرية
3-الطريقة بواسطة العنصر الرابط